Научные статьи Амбарцумяна В.А.

Читатель найдет здесь все статьи (PDF) Виктора Амазасповича, выбранные им самим для сборника

"A Life in Astrophysics . Selected papers ofV. A. Ambartsumian", Edited by Rouben Ambartsumian, Allerton Press, 1998.

Для удобства читателей они разбиты на группы по темам, перечисленным в меню. Каждой теме сопутствует краткий популярный обзор работ Виктора Амазасповича, относящихся к данной теме.

Особое значение имеют доклад «Нестационарные явления в мире звезд и галактик» и статья «Эпилог», которые выражают взгляд самого Виктора Амазасповича на основные результаты своей деятельности.

Нестационарные явления в мире звезд и галактик

Доклад академика В. A. Амбарцумяна на Общем собрании Академии наук СССР при вручении ему медали им. М.В.Ломоносова

Вестник Академии Наук СССР, 1972, №5

Вполне естественно, что Академия наук СССР назвала свою высшую награду именем Михаила Васильевича Ломоносова. Тем самым она предопределила, что всякий, кто удостаивается этой награды, оказывается в трудном положении: вся жизнь и деятельность Ломоносова являет собой пример такого беззаветного служения науке и вместе с тем беспредельной преданности своей Родине, что каждый из награждаемых поневоле терзается сомнениями, достоин ли он столь высокой награды. Вы поймете мои чувства, если учтете, что, подобно многим моим товарищам я постоянно испытывал и испытываю глубочайшее благоговение перед этим дорогим и священным именем.

Смущение, которое вызвала во мне эта награда, усиливается еще и тем, что в прошлом году она была вручена ученому, чья деятельность мне всегда представлялась недосягаемым образцом научного творчества - академику Ивану Матвеевичу Виноградову. Еще в 20-х годах, в Ленинградском университете Иван Матвеевич внушал нам, что в науке важно не модное, а трудное и полезное. И именно потому, что Иван Матвеевич сам строго придерживался этого правила, его имя стало знаком качества в любимой им науке.

Что касается меня, то пример Ивана Матвеевича Виноградова в моейработе и жизни имел такое же большое значение, как советы моего наставника и руководителя Аристарха Апполоновича Белопольского по конкретным методам астрофизических исследований. При получении почетной награды в моих мыслях вновь возникает образ этого большого труженика науки, одного из основателей астрофизики, выдающегося русского ученого. В результате работы под руководством Белопольского в 1928-1932 гг. для меня стали яснее специфические особенности астрофизических исследований, что оказало большое влияние на мою дальнейшую деятельность.

Переходя к теме своего доклада, хочу отметить, что и в этом вопросе я нахожусь в трудном положении. Дело в том, что самым серьезным моим достижением и одним из главных достижений коллектива Бюраканской обсерватории я считаю открытие активности ядер галактик.

Однако, на эту тему я уже делал доклад на Общем собрании Академии наук СССР в 1968 г. К тому же, в отличие от ситуации, имевшей место 15 лет назад, когда вне Бюракана никто не верил в существование такой активности, сегодня о ней говорят почти на каждом углу, а раз это стало модой, то я имею еще одно основание коснуться этой темы лишь вскользь.

В 1927-1928 гг., когда я и мои сверстники оканчивали Ленинградский университет, все большее развитие получала интерпретация звездных спектров на основе хорошо разработанной к тому времени систематики атомных спектров и представлений о переносе излучений, как основной форме энергообмена в звезде и ее атмосфере. Теория переноса излучения, носившая также название теории лучевого равновесия звездных атмосфер, стала широко применяться. Молодежь была увлечена идеей, что подобно тому, как атомные спектры являются языком, на котором атомы говорят нам о своем строении, так и спектры звезд (при интерпретации на основе теории лучистого переноса) рассказывают об устройстве звездных атмосфер. Именно поэтому уже тогда меня сильно привлекали задачи теории лучистого переноса, и я стал довольно прилежно заниматься ими. Если уж я не удержался и сказал здесь, что спектры атомов являются языком, на котором атомы говорят о своем строении, не могу не упомянуть, что именно в то время я задал себе вопрос: а насколько однозначно спектр собственных значений какой-либо системы определяет ее устройство?

Так впервые возникла задача, обратная задаче Штурма-Лиувилля. На короткий срок я отошел от своих астрофизических занятий и вскоре после окончания университета напечатал в журнале "Zeitschrift fьr Physik" маленькую статью, в которой поставил эту обратную задачу и нашел ее решение для очень частного случая.

Если астроном выполнил математическую работу и напечатал ее в физическом журнале, то, ясно, что на нее никто не обратит внимания. Только через 15 лет после ее опубликования шведский математик Борг раскопал ее, в результате чего он и группа советских математиков уже в послевоенный период выполнили ряд интересных и более общих исследований по обратной задаче теории собственных значений дифференциальных уравнений.

Эпизод с этой работой не отвлек меня от теории переноса излучения. Явсе больше занимался как вопросами применения этой теории к звездным спектрам, так и попытками найти математические методы решения задач теории переноса. К сожалению, теория переноса, как задача математической физики (одинаково применимая и в астрофизике, и в геофизике, и в оптике моря, и в расчетах по многократному рассеянию нейтронов), иногда увлекала меня больше, чем первая, чисто астрофизическая.

В разработке математических методов наиболее значительных результатов нам удалось добиться лишь в 1939-1942 гг. Первый из этих результатов заключался в том, что было найдено решение уравнения переноса излучения для глубоких слоев рассеивающей и поглощающей плоско-параллельной среды при любой форме индикатрисы рассеяния и тем самым, заодно, решена чисто геофизическая задача изменения освещенности в морских глубинах, куда проникает лишь многократно рассеянный свет. Второй, более значительный результат, состоял в нахождении приема, с помощью которого уравнения переноса излучения (тогда рассматривались лишь линейные задачи переноса) сводятся к некоторым простым, легко решаемым функциональным уравнениям. Этот прием заключался в применении так называемого принципа инвариантности. Поэтому иногда наш метод называют также методом или принципом инвариантного вложения.

Поясним его суть на одном примере. Представим себе однородную рассеивающую и поглощающую среду, заполняющую полупространство, ограниченное некоторой плоскостью. На эту граничную плоскость падает параллельный пучок лучей. Он входит в среду и там претерпевает многократные рассеяния и поглощения. Спрашивается, какой поток рассеянного излучения выйдет из среды наружу в каком-нибудь заданном направлении? Для решения этой задачи раньше поступали следующим образом. Анализировали процессы поглощения и испускания света в каждой точке, расположенной внутри рассеивающей среды, устанавливали, какое количество света должна рассеивать единица объема на различных глубинах, и затем вычисляли поток выходящего в заданном направлении излучения. Поскольку на каждый элемент объема падают какие-то доли света, рассеянного всеми другими объемами, то задача оказывалась весьма сложной и приводила к трудным для практического решения интегральным уравнениям.

Предложенный нами метод заключался в том, что к границе среды прикладывался дополнительный слой, обладающий теми же свойствами, что и среда. Полупространство после прибавления слоя малой толщины остается полупространством и имеет те же интегральные свойства, поэтому выходящее из него излучение от прибавления дополнительного слоя не должно измениться. Однако наш тонкий слой сам обладает свойством поглощать и рассеивать. Поглощая, он что-то убавляет из падающего на него со всех сторон света, а рассеивая - добавляет. Из сказанного следует, что сумма изменений, внесенных дополнительным тонким слоем, должна быть равна нулю. А так как все эти изменения непосредственно выражаются через интенсивности падающего и выходящего излучения, получается некоторое простое функциональное уравнение, связывающее эти интенсивности. Из уравнения выводится решение задачи. Таким образом, уже не надо "влезать" внутрь среды и анализировать происходящие там явления. Поскольку для построения этого метода существенно то, что конечный результат не изменяется от прибавления дополнительного слоя, основная его идея была названа нами, быть может, несколько претенциозно, "принципом инвариантности".

Элегантность и простота этого метода заставили меня заняться его применением сперва к другим задачам теории переноса излучения (обобщить его), а затем к задачам совершенно других типов. Например, с его помощью удалось легко справиться с трудной проблемой флуктуации интенсивностей в звездной системе, содержащей случайно распределенные поглощающие облака.

Этот метод решения задач теории переноса получил дальнейшее развитие в трудах В.В.Соболева и его учеников, в работах С.Чандрасекара и его школы, Р.Беллмана и его группы и в последние годы в работах группы бюраканских исследователей. Было показано также, что принцип инвариантности позволяет найти простые пути решения большого класса других задач математической физики и является довольно сильным орудием так же в некоторых других областях математики. Как это ни удивительно, но недавно было показано, что этот метод, казалось бы целиком основанный на линейности соответствующих задач, может быть применен и в области нелинейных задач.

Я назвал одну область, увлекавшую молодых астрофизиков в конце 20-х годов, теорию звездных атмосфер и ее аппарат - теорию переноса излучения. Но в тот же период стали известны важные результаты по физике газовых туманностей (в частности, планетарных), полученные Хабблом и Боуэном. Боуэну удалось отождествить таинственные эмиссионные и спектральные линии, наблюдавшиеся в спектрах планетарных и вообще газовых туманностей и условно приписывавшиеся гипотетическому элементу небулию. Оказалось, что это просто запрещенные линии ионов кислорода и азота, соответствующие переходам из метастабильных состояний вниз. Выяснилось также, что в газовых туманностях создаются благоприятные условия для накопления атомов в метастабильных состояниях, в результате чего соответствующие спектральные линии достигают большой интенсивности.

При построении теории этого явления на основе расчета возбуждения и ионизации в газовых туманностях Росселандом была допущена ошибка в оценке заселенности метастабильных уровней атомов и ионов в туманностях: полученные им оценки оказались верны лишь в случае, когда условия таковы, что запрещенные линии не должны наблюдаться. Между тем как раз нужно было объяснить, почему эти линии наблюдаются и имеют измеренные астрономами интенсивности. Это дало мне повод построить в 1932 г. улучшенную теорию возбуждения запрещенных линий в газовых туманностях, а затем вообще заняться газовыми туманностями. Изучение работ голландского астрофизика Цанстра ( Zanstra ) показало нам, что в этой области возникают существенно новые задачи теории переноса излучения. Стало ясно, что здесь мы имеем дело с задачей переноса полихроматического излучения, т.е. одновременного взаимодействия материи с полями излучения в разных частотах.

Нам удалось найти адекватную этой задаче разрешимую схему и показать, что дело сводится к расчету двух полей излучения L_α и L_c (лайман альфа и лаймановский континуум) и что каждое из этих полей можно последовательно определить из условий и уравнений задачи.

Вместе с тем удалось выяснить, что, хотя в стационарной туманности световое давление должно было бы играть огромную роль, учет его приводит лишь к выводу о том, что планетарные туманности наблюдаемой формы вообще не могут находиться в стационарном состоянии. Отсюда было сделано умозаключение о нестационарности этих объектов. А в нестационарных туманностях световое давление уже не велико. Сейчас мы имеем многочисленные свидетельства в пользу того, что планетарные туманности расширяются и, удаляясь от своей центральной звезды, рассеиваются в окружающем пространстве.

Очевидно, планетарная туманность возникает из вещества, выброшенного из звезды. Еще задолго до этого наблюдениями было установлено, что во время вспышек новые звезды выбрасывают газовые расширяющиеся оболочки, которые видны вокруг этих звезд в течение десятков лет, как маленькие туманности, а затем рассеиваются в окружающем пространстве. Теперь стало ясно, что гораздо более солидные, более долгоживущие и хорошо известные планетарные туманности тоже порождаются отдельными звездами.

Продолжительность жизни планетарных туманностей рядом авторов была оценена примерно 10⁴-10⁵ лет. Тем самым был сделан важный шаг в констатации наличия быстропротекающих явлений и нестационарных объектов в Галактике.

Следующим важным шагом было доказательство того, что открытые звездные скопления, являющиеся существенными составными образованиями в Галактике, не могут существовать больше 10⁹ -10¹⁰ лет. Еще до наших работ по проблеме возраста скоплений высказывалась мысль, что внешние возмущения должны разрушать эти образования и сокращать время их существования. Однако нами было показано, что основным процессом, ограничивающим продолжительность существования этих систем, является, так сказать, процесс самоиспарения. Члены звездного скопления, двигаясь, иногда сближаются друг с другом и обмениваются при этом энергиями. В результате таких обменов отдельные звезды приобретают столь большие кинетические энергии, что безвозвратно покидают скопление. С течением времени так должно испариться все скопление.

Таким образом, стало ясно и то, что скопления не возникают из независимых друг от друга звезд общего звездного поля Галактики, а наоборот, разрушаясь, как бы становятся источником, питающим это общее поле. Стало ясно, что звезды каждого скопления возникли совместно, имеют общее происхождение.

Здесь следует сказать, в какой обстановке были получены эти выводы. В тот период, благодаря работам Эддингтона и Джинса, считалась установленной так называемая "долгая шкала" эволюции звезд в нашей Галактике, согласнокоторой возраст последних оценивался в 10¹³ лет. Предполагалось, что за такой короткий срок звезды вследствие излучения постепенно теряют свою массу, и что именно в потере массы и заключается сущность их эволюции. Вместе с тем тогда уже было известно явление расширения системы галактик (расширяющаяся Вселенная), откуда возникла мысль, что возраст всей системы галактик не превосходит нескольких миллиардов лет, во всяком случае 10¹⁰ лет.

Эта цифра называлась "короткой шкалой" эволюции Вселенной. Некоторое время обе шкалы странным образом уживались между собой.

Парадоксальность ситуации заключалась в том, что системе более высокого порядка приписывался более короткий возраст, чем входящим в нее системам и телам низшего порядка (галактикам, звездам). Трудно сказать, чего ждало тогда большинство астрономов - какого-нибудь компромисса или какого-нибудь неожиданного объяснения противоречия. Но некоторым это положение казалось невыносимым.

Наши исследования показали, что открытые звездные скопления имеют короткую шкалу эволюции (это еще ничего не решало в отношении звезд общего звездного поля и Галактики вообще). Но если бы оказалась справедливой длинная шкала времени, то все звезды наблюдаемых скоплений, например Плеяд, должны были бы считаться буквально только что возникшими. Тогда нужно было бы удивляться, почему слабые звезды в Плеядах, являющиеся такими молодыми объектами, столь похожи на равных им по светимости карликов общего звездного поля.

Появилось первое серьезное сомнение в справедливости долгой шкалы звездной эволюции.

Для того, чтобы окончательно решить вопрос о долгой шкале, мы приступили тогда к изучению распределения элементов орбит двойных звезд. С самого начала этого исследования нам стало ясно, что наблюдаемое распределение больших полуосей орбит широких звездных пар полностью противоречит долгой шкале звездной эволюции. Я еще не успел опубликовать свои результаты, как в " Nature " появилась статья Джинса, который тоже начал изучать этот вопрос и пришел к выводу, что распределение эксцентриситетов известных орбит двойных звезд хорошо подтверждает долгую шкалу. Легко было найти, в чем ошибка Джинса, и начавшаяся между нами полемика быстро закончилась.

Таким образом, на основе изучения нестационарных процессов (в данном случае темпов установления равновесного распределения элементов орбит двойных звезд) была доказана справедливость короткой шкалы звездной эволюции, и парадокс, о котором говорилось, был устранен.

Другой неизбежный вывод из работы по статистике широких звездных пар - в Галактике, благодаря случайным встречам двойных звезд с одиночными, происходит процесс разрушения широких пар. Возможные же противоположные процессы возникновения таких пар при тройных сближениях практически не имеют места. Таким образом, не оставалось сомнения в том, что компоненты каждой пары возникли одновременно.

Примерно в те же годы ряд других авторов, на основании изучения звезд типа Р Лебедя и Вольфа-Райе, пришел к выводу о нестационарном состоянии звезд с непрерывным истечением вещества, ведущим к существенному уменьшению их массы. Здесь особо следует отметить важную роль, которую сыграли выполненные в тот период (30-е годы) работы советских астрофизиков: Козырева - о протяженных фотосферах у таких звезд и Воронцова-Вельяминова - о природе горячих звезд. Становилось очевидным, что на смену классическому методу умозрительных гипотез, касающихся эволюции небесных тел, приходят картины отдельных этапов развития звезд, полученные на основе хорошо установленных фактов и довольно строгих теоретических рассуждений, связывающих их между собой. Эти картины относились к разным объектам, к разным этапам их эволюции, не давая полного представления об эволюции звездного мира. Однако они свидетельствовали, что современная астрофизика все более становится наукой об эволюции мира.

В то время несколько меньше внимания обращали на другое обстоятельство: везде, где удавалось на основе наблюдательных данных установить наличие эволюционных изменений, процесс шел в одном направлении - от более концентрированных тел и систем к более разреженным, везде мы встречали процессы рассеяния. Между тем все созданные до того и даже продолжавшие появляться умозрительные схемы и гипотезы о звездной эволюции неизменно говорили о возникновении и эволюции этих объектов в процессе конденсации. Собственно говоря, все такие гипотезы и модели, в большей или меньшей мере, примыкали к классическим космогоническим гипотезам прошлого. Их авторы сторонились достаточно радикальных выводов о направлении эволюции космических систем, они искали новые варианты теорий конденсации, в которых могут появиться расширение и рассеяние, но уже как вторичное явление, как следствие конденсации.

С 1947 года началось исследование звездных систем нового типа -звездных ассоциаций. Эти звездные группировки выделяются тем, что содержат горячие звезды-гиганты типов O и B или неправильные переменные звезды-карлики, называемые звездами типа Т Тельца. Иногда ассоциации содержат и те и другие объекты в значительном количестве. Мы назвали эти системы соответственно O -ассоциациями, Т-ассоциациями и О+ T -ассоциациями. Поскольку О-ассоциации включают, как правило, звезды типа В (а не только типа О), в употребление вошло обозначение их как ОВ-ассоциаций.

Изучение этого нового класса звездных группировок, особенно О-ассоциаций, показало, что они должны быть гораздо менее устойчивыми, чем скопления, а подчас просто распадающимися системами. Действительно, голландскому астрофизику Блаау удалось обнаружить расширяющуюся ассоциацию в Персее. Другая группа быстро расходящихся звезд была найдена в районе созвездия Ориона. Такие группы получили название систем с положительной энергией. Все происходит так, как если бы звезды данной ассоциации образовались внутри одного или нескольких малых объемов пространства, а после этого стали удаляться от центров этих объемов со значительными скоростями - порядка нескольких (иногда свыше десяти) километров в секунду. В одних случаях этих скоростей бывает достаточно, чтобы соответствующая группировка быстро рассеялась в пространстве, в других - получается очень широкая неустойчивая группировка звезд, слабо связанных силами притяжения, в третьих - возникают обычные открытые звездные скопления, о судьбе которых мы уже говорили. В первых двух случаях продолжительность жизни группировки измеряется сроками порядка 10⁷ лет и даже меньше.

Как видно из сказанного, общее звездное поле непрерывно питается за счет звезд, сформировавшихся в ассоциациях.

Мы не будем здесь останавливаться на тонкостях, связанных с тем, что в одной ассоциации часто имеется несколько центров звездообразования, вследствие чего внутренние движения звезд в ассоциациях не всегда можно истолковать, как простую экспансию из одной точки. Важно, что в результате проведенных исследований удалось сформулировать две истины: процесс звездообразования в Галактике продолжается и в нашу эпоху, звезды, как правило, возникают не по одиночке, а группами. Эти исследования укрепили убеждение, что эволюционные процессы, относящиеся к звездам и их агрегатам, связаны с расширением и рассеянием, и что формирование звезд происходит в каких-то малых объемах. Не оставалось ничего другого, как, отбросив ни на чем не основанные предвзятые представления о сгущении рассеянного вещества в звезды, просто экстраполируя наблюдательные данные, выдвинуть диаметрально противоположную гипотезу о том, что звезды возникают из плотного, скорее сверхплотного вещества, путем разделения (фрагментации) массивных дозвездных тел на отдельные куски. Поскольку в ассоциациях наряду со звездами имеются диффузные газовые и пылевые туманности, пришлось также допустить, что при фрагментации дозвездных тел могут выделяться и потом рассеиваться значительные массы диффузного вещества.

Если это так, если звезды и диффузные туманности возникаютсовместно, то там, где наблюдаются наиболее тесные комбинации звезд и газовых облаков, мы должны искать наиболее молодые объекты звездного мира.

В тот период в результате анализа совокупности данных о кратных звездах нами был выделен класс неустойчивых кратных систем, получивших название систем типа Трапеции. Оказалось, что Трапеции встречаются в ассоциациях особенно часто и в тесной связи с диффузной материей. По всей видимости, возраст этих систем измеряется сроком порядка одного миллиона лет и даже меньше. Само существование систем типа Трапеции, как весьма ранней фазы развития звездных групп, явилось новым указанием на то, что сейчас же после своего возникновения звезды составляют весьма тесные группы, а это в свою очередь свидетельствует о направлении эволюции от плотного к рассеянному.

Параллельно с этим в 50-х годах шло изучение Т-ассоциаций и их отдельных членов - звезд типа Т Тельца. Оказалось, что целый ряд явленийсвидетельствует о необычайно бурных процессах, происходящих во внешних слоях этих звезд. К их числу относится появление временами непрерывной эмиссии, вуалирующей линии поглощения, что особенно подробно было изучено американским астрономом Джоем.

Вскоре к звездам типа Т Тельца были присоединены две новооткрытые категории объектов: так называемые вспыхивающие звезды, в частности звезды типа UV-Кита и объекты Хербига-Аро. Все эти классы вместе составили обширную категорию нестационарных молодых звезд.

На основе огромной наблюдательной работы, направленной на исследование нестационарных звезд, мексиканский астроном Аро показал, что при переходе от молодых звездных группировок типа ассоциаций к более поздним (типа классических звездных скоплений) вместо звезд типа Т Тельца появляются вспыхивающие звезды, т.е. такие, которые обычно имеют постоянный блеск, но время от времени переживают вспышки, когда яркость звезды буквально за десятки секунд возрастает в несколько (иногда в сотни) раз. В дальнейшем вспышки ослабевают и звезда превращается в обыкновенного карлика.

Если фаза изменений типа Т Тельца продолжается в течение порядка 10⁶ лет, то фаза вспышечной активности гораздо более длительна и у звезд с малой массой может продолжаться 10⁸ лет.

Недавно нам удалось найти способ оценки общего числа вспыхивающих звезд в каждом данном скоплении. Первые же такие оценки привели к выводу, что все звезды-карлики, входящие в скопления, проходят через длительную стадию вспышечной активности. Иными словами, высокая вспышечная активность является фазой эволюции карликовых звезд, непосредственно следующей за фазой Т Тельца.

Еще недавно принято было считать вспыхивающие звезды относительно редкими объектами. В результате работ, выполненных в Бюракане за последниегоды, мы знаем, что число вспыхивающих звезд в одном лишь скоплении Плеяд не меньше 700 и, возможно, даже достигает одной тысячи. Иными словами, большинство членов Плеяд, как это можно наблюдать и сейчас, проходит вспышечную фазу.

Выдвинутая нами гипотеза о том, что молодые звезды сохраняют в себе какое-то количество дозвездного вещества, которое время от времени в виде дискретных порций выносится во внешние слои звезды и даже в окружающее звезду пространство, является спорной. Но она оказалась в высшей степени плодотворной, позволив предсказать ряд интересных явлений, в том числе разделение вспышек на два класса - "быстрые" и "медленные", с различными физическими особенностями.

Наш переход (в середине 50-х годов) от нестационарных явлений в мире звезд к нестационарным явлениям внегалактической астрономии был вызван стремлением найти объекты, у которых ранняя фаза развития космического вещества, выраженная в абсолютной мере, может продолжаться достаточно долго и где дозвездное состояние и свойства дозвездного вещества могутдлительно проявляться в более явной форме. Некоторые факты говорили, что как раз во внегалактической астрономии имеются необходимые для этого условия.

Как мы показали, уже в 30-е годы стало ясно, что шкала времени эволюции для звезд, галактик и даже больших групп галактик - одна и та же - порядка 10¹⁰ лет. Но очевидно, что изменения в галактиках, в частности, процессы их становления, должны занимать гораздо более длительные сроки, чем аналогичные процессы в звездах, поэтому среди галактик можно ожидать гораздо более высокий процент объектов, проходящих через этапы молодости. А если принять точку зрения (ставшую к этому времени для нас исходной) о связи начального этапа развития космических тел и систем с высокими плотностями и энергиями, следовало ожидать, что в мире галактик мы должны особенно часто встречать бурные нестационарные процессы.

Поэтому значительный интерес вызывало то обстоятельство, что лучевые скорости галактик, входящих в некоторые скопления галактик (определенные уже к началу 50-х годов), обладают гораздо большей дисперсией, чем это можно было предполагать на основании представлений о стационарности скоплений (теорема вириала). Различные гипотезы такого типа, как, например, о наличии в скоплениях значительных масс сильно ионизированных межгалактических газов, не были способны спасти гипотезу о стационарности скоплений, по крайней мере в ряде хорошо изученных случаев. Приходится считаться с тем, что хотя бы часть скоплений галактик находится в состоянии экспансии.

Это не так уж удивительно, когда мы знаем о грандиозном явлении расширения всей системы галактик, включая их скопления, - явлении, называемом расширением Вселенной. А так как большинство галактик входит в скопления, ожидание того, что нестационарность в мире галактик встречается гораздо чаще, чем в мире звезд, оказалось весьма оправданным.

Наконец в 1952 г. произошло отождествление некоторых наблюдаемых космических радиоисточников с определенными галактиками и появился термин "радиогалактики". Бааде и Минковский, выполнившие в 1952 г. первые такие отождествления, тогда же указали на то, что радиогалактики по своему виду (в оптических лучах) довольно резко отличаются от обычных галактик, и выдвинули гипотезу, что каждая радиогалактика является результатом столкновения двух галактик. В течение почти десяти лет эта гипотеза излагалась в учебниках и популярных статьях, как единственно правдоподобная. Предполагалось, что при столкновении двух галактик возникают огромные облака релятивистских электронов, которые и ответственны за радиоизлучение.

Однако сразу же после появления этой гипотезы нами было указано, что она находится в резком противоречии с некоторыми твердо установленными данными. Изучение вопроса в 1953-1954 гг. привело нас к выводу, что радиогалактики - результат сильных критических явлений, возникающих вследствие внутреннего развития галактики. В 1955 г. стало ясно, что мы здесь имеем дело с последствиями взрывных процессов гигантской силы, происходящих в ядрах галактик.

Несколько лет после этого я и мои сотрудники работали над изучением оптических изображений галактик, главным образом по картам знаменитого Паломарского атласа и частично по снимкам, полученным на скромном 21-дюймовом телескопе Шмидта Бюраканской обсерватории. Именно в результате этих довольно трудоемких исследований были обнаружены такие явления, как голубые выбросы из ядер галактик, и другие факты, которые привели к рождению идеи о разнообразной активности ядер галактик. Более полные формулировки этой идеи были даны в нашем докладе на Солвейской конференции 1958 г. Может быть, небезынтересно напомнить, как участники конференции встретили эту идею: одни отнеслись к ней отрицательно, другие приняли ее холодно, как одну из мыслимых возможностей. Между тем идея активности ядер к тому времени уже была неизбежной для всех, кто серьезно изучил соответствующие наблюдательные данные. Большинство астрофизиков еще не приняло в тот период идеи активности ядер. Подтверждением того было продолжавшееся появление больших статей, хорошо иллюстрированных прекрасными фотоснимками, в которых повторялась версия о возникновении радиогалактик вследствие столкновений.

Даже значительно позже, когда в 1961 г. я в своем Invited Discourse, прочитанном на пленарном заседании съезда Международного астрономического союза в Беркли, представил в более подробно разработанном и в более радикальном виде идею об активности ядер галактик, многие астрономы еще не соглашались с ней. И только еще через два года, после открытия квазаров, которые по существу оказались теми же ядрами, только более высокой светимости и более мощной активности, а также после обнаружения Сандейджем и Линдсом большого взрыва в ядре галактики M 82, происшедшего полтора миллиона лет назад, все стало на свое место.

Поскольку я уже имел честь докладывать Общему собранию о сущности и внешних формах проявления активности ядер галактик, я не буду приводить эти данные. Теперь, конечно, все признают огромную роль этой активности в развитии галактик.

Но я хочу совершенно четко здесь заявить, что последние годы приносят все новые свидетельства в пользу самой крайней формы идеи об активности ядер, которая может быть выражена так: каждая галактика образуется в результате активности своего ядра и выделившихся из него вторичных центров активности. Только дальнейшая эволюция галактики протекает главным образом по законам взаймодействия и саморазвития звезд и туманностей при относительно слабом внешнем воздействии самого ядра.

При этом иногда разным подсистемам, возникающим в галактике, соответствуют в качестве основных причин разные формы активности ядра.

В одном случае это взрывы, при которых выбрасываются значительные по массе плотные сгустки, в другом - истечение потоков классического газа, в третьем - выбрасывание облаков релятивистского газа, в четвертом - длительное и может быть, относительно более спокойное истечение спиральных рукавов.

Возникает вопрос: каков механизм этих различных форм активности? Ответить на него - значит полностью понять проблемы происхождения галактик. Следует признать, что мы пока очень далеки от возможности дать такой ответ. И это естественно. Уже тысячелетия человек собирает данные о звездах и еще не смог разгадать механизм их происхождения. Более того, испокон веков человек живет на Земле, но еще не смог понять механизма ее возникновения. Однако находятся смелые люди, которые читают доклады не только о происхождении галактик, но и о механизме происхождения ядер галактик - квазаров. Мы не отрицаем огромной важности этих проблем. Но для их разрешения надо сперва накопить необходимые фактические данные, понять природу ядер галактик - квазаров и на этой основе начать решать отдельные проблемы, связанные с их происхождением. Мы не будем пытаться ответить на такие трудные вопросы. Очень трудным является и вопрос о том, что представляют собой ядра галактик. Пока можно лишь сказать, что это сверхмассивные объекты. Можно утверждать, что это не просто большие, очень плотные звездные группы, подобные шаровым звездным скоплениям, как думали еще четверть века назад почти все астрономы.

Последние наблюдения ядра галактики М33, проведенные группой Мартина Шварцшильда с помощью аппаратуры, установленной на баллоне, говорят о том, что диаметр ядра, возможно, значительно меньше полпарсека, а средняя плотность вещества по крайней мере в миллионы раз выше, чем в шаровых скоплениях.

В зтом вопросе необходимо большое терпение. Может быть, в XXI столетии нам удастся лучше понять подлинную природу ядер и квазаров. Что касается происхождения этих объектов, то это кажется делом еще более отдаленного будущего.

Я не буду, как уже обещал, останавливаться подробно на сущности вопроса об активности ядер и многообразии проблем, с которыми здесь сталкивается астрофизика. Рассмотрю лишь два направления исследований, которые привели к новым успехам.

В упоминавшемся последнем моем докладе Общему собранию Академии я рассказывал об открытии в Бюраканской обсерватории большого числа галактик с аномально яркой ультрафиолетовой частью спектра.

По имени их открывателя, действительного члена АН Арм.ССР Б.Е.Маркаряна, они получили название галактик Маркаряна. Оказалось, что ультрафиолетовым избытком обладают два типа галактик: галактики с особо активными ядрами, во многом схожими с квазизвездными объектами, и галактики, содержащие очень высокий процент горячих звезд. Оба типа галактик,примерно в равном количестве, входят в списки Маркаряна и одинаково интересны для прояснения проблем эволюции галактик.

За последние два года число открытых галактик этих типов превзошло 500, и среди них все время обнаруживаются отдельные галактики, представляющие исключительный интерес. Благодаря работам Хачикяна и Видмана, Сарджента, Арпа, Аракеляна, Дибая, Есипова и самого Маркаряна достигнуты большие успехи в подробном исследовании спектров галактик Маркаряна с относительно большой дисперсией.

Я упомяну здесь лишь об обнаружении Хачикяном и Видманом в водородных эмиссионных линиях галактики Маркарян-6 существенных изменений (появление нового компонента, смещенного по отношению к старому), которые свидетельствуют о быстром (в течение двух лет) появлении расширяющегося газового облака, выброшенного из ядра или, может быть, какого-нибудь вторичного центра и имеющего массу одного лишь водорода порядка двух-трех солнечных масс. Это явление истолковывается как выброс из ядра газовой массы буквально на наших глазах. Следует с нетерпением ждать следующих подобных выбросов из активных ядер галактик, так как ихизучение несомненно прольет свет на механизм выброса.

Открытие галактик Маркаряна - крупное достижение нашей науки. Сейчас все больше астрономов у нас и за рубежом, с помощью самых крупных телескопов, стремятся подробнее изучить природу этих объектов. Укажем также, что Маркарян включил в свои списки несколько новооткрытых им квазаров. В частности, объект Маркарян-132 оказался чрезвычайно интересным квазизвездным объектом (оптическим квазаром). По своей абсолютной яркости в оптических лучах (исследования, выполненные пятиметровым телескопом) этот квазар ярче всех известных в настоящее время науке квазизвездных объектов, т.е. ярче всех других объектов Вселенной.

Присутствующие здесь астрономы хорошо знают о широко популяризируемой в последние годы гипотезе возникновения спиральных рукавов галактик как волн плотности в самогравитирующей среде. Обсуждению этой гипотезы было посвящено даже специальное заседание на съезде Международного астрономического союза в Брайтоне в 1970 г. Такое понимание происхождения спиральных рукавов, по существу, полностью игнорирует роль ядра спиральной галактики, несмотря на общеизвестную закономерность, заключающуюся в том, что спиральные рукава геометрически исходят из ядра, даже в тех случаях, когда ядро очень мало. В отличие от этой гипотезы наша точка зрения связывает появление спиральных рукавов с истечением вещества из ядра.

Какая из двух точек зрения справедлива, решат наблюдения. Для этого необходимы наблюдения с такой разрешающей силой, которая позволит подробнее исследовать поведение спиральных рукавов в околоядерной области.

Неожиданно большое значение для решения этого вопроса приобретают радионаблюдения. Многие знают, что недавно в Голландии был введен в действие новый мощный радиотелескоп, работающий по принципу апертурного синтеза и имеющий огромную разрешающую силу. Этот новый телескоп позволяет производить детальные исследования распределения радиояркости по диску галактик.

Как установлено наблюдениями первых же спиральных галактик с помощью нового радиотелескопа, синхротронное излучение, исходящее из обыкновенных спиральных галактик (не радиогалактик!) распределено по дискугалактики в форме выделяющихся из ядра спиральных рукавов, которые, однако, не совпадают с оптическими рукавами, хотя тоже исходят из ядра. На днях нами получены от профессора Оорта письмо и препринт. Он сообщает, что расположение и строение спиральных радиорукавов и их сравнение с расположением оптических рукавов в галактике NGC 4258 заставляют считать правильной именно гипотезу истечения рукавов из ядра. Наблюдения группы Оорта еще подлежат дальнейшему обсуждению. Однако всем, кто в последние годы серьезно следил за развитием внегалактической астрономии, ясно, в каком направлении пойдет решение этого вопроса.

В последовательности работ, выполненных нами и нашими сотрудниками по изучению нестационарных явлений в мире звезд, туманностей и галактик, как вы могли убедиться, нашли свое отражение те интересные, порой драматические открытия, которые за последние десятилетия буквально преобразили астрофизику и всю астрономию. В астрономии, которая в течение тысячелетий имела дело с одними и теми же небесными телами, планетами и звездами, спутниками и кометами, сегодня появляются все новые объекты исследования, открываются все новые типы явлений, которые изучаются новыми, немыслимыми в прошлом методами.

Вы видели также, что в наших работах наряду с исследованием отдельных конкретных процессов делалась попытка понять основное направление эволюционных процессов Вселенной. Моя оценка такова, что факты свидетельствуют, и притом довольно настойчиво, в пользу развития от плотного к рассеянному. Должен, однако, предупредить, что такая точка зрения стала распространяться преимущественно во внегалактической астрономии, да и то главным образом лишь в последнее время. Эта точка зрения, как признают даже ее противники, оказалась продуктивной.

Если нам удалось предвидеть ряд новых явлений, то именно потому, что мы, повидимому, смогли несколько раньше других уловить, какова основная тенденция развития

Могут спросить, неужели исходя из противоположной картины, т.е. гипотезы о конденсациях и коллапсах, не было предсказано ни одного качественно нового явления? Объективность требует отметить один пример важного и правильного предсказания, сделанного на основе представления о конденсации и коллапсе. Это предсказание о том, что после взрыва нормальной звезды, который мы наблюдаем в виде вспышки сверхновой, на ее местедолжна оставаться сверхплотная (барионная) звезда. Открытие пульсара в Крабовидной туманности и данные о некоторых других пульсарах подтверждают правильность второй части этого предсказания, т.е. того, что после вспышки сверхновой образуется сверхплотное тело.

Однако подчеркиваем еще раз, что подтверждается лишь вторая часть указанного предсказания. Но является ли начальным состоянием вспыхнувшего объекта состояние нормальной звезды, центральная часть которой сжалась в сверхплотную звезду - на это мы не имеем ответа. Неизвестно, что за объект вспыхивает.

Мы считаем возможной и такую картину, когда вспыхивающий объект до его вспышки тоже является сверхплотным телом. Тогда вспышка - это лишь процесс перехода между двумя состояниями сверхплотного тела, связанный с выбросом значительной массы. Не исключено также, что здесь может иметь место явление фрагментации сверхплотного тела.

Должен предупредить, что такая картина еще почти не разработана и в ее пользу можно привести лишь отдельные, не связанные между собой, доводы. Однако важно, что пока оправдалась лишь та часть упомянутого предсказания, которая далеко еще не свидетельствует однозначно об имевшем место коллапсе. Очевидно, что дело решат дальнейшие исследования.

Астрономия - наука наблюдательная. Имея дело с отдаленными объектами, она стремится к тому, чтобы выявляемые ею факты были установлены как можно более достоверно, а выполняемые измерения были как можно более точными. Тогда и обобщения астрономов и строящиеся ими теории становятся более надежными.

Для меня истолкование астрономических теорий связано прежде всего, в широком смысле слова, с решением обратных задач. Решая обратную задачу, мы находим закономерности, которые присутствуют в изучаемых явлениях.

Чем точнее результаты наблюдений, тем с большей однозначностью можно найти решение. Другим исследователям кажется плодотворным метод придумывания моделей и гипотез, которые в конечном счете призваны объяснить те же наблюдаемые явления. Конечно, было бы неправильным считать, что справедливо применять лишь один из этих подходов. Для раскрытия тайн природы надо использовать и тот и другой. Опыт показывает, что результаты обоих путей сходятся. Однако специфика астрономических исследований, условия, в которых мы находимся при изучении процессов, происходящих в отдаленных от нас частях Вселенной, таковы, что в наиболее трудных случаях, в поворотные моменты развития астрономии подход к проблемам истолкования наблюдений именно как к обратной задаче оказывается более плодотворным.

Не следует однако забывать, что основой развития астрономии всегда остается умножение, направленное программирование, углубление и расширение наблюдений. Только это является залогом новых успехов. Только таким путем, путем упорного труда многих и многих исследователей, астрономия обнаруживает качественно новые явления, вскрывает бесконечное многообразие проявлений свойств материи, вновь и вновь подтверждая, что природа действительно неисчерпаема.

В отличие от тех, кто думает, что почти все фундаментальные законы природы уже известны и в этой области осталось лишь кое-что доделать, зашить некоторые маленькие прорехи, я полагаю, что в ХХI веке будут открыты принципиально новые аспекты явлений природы и что ХХХI век тоже будет полон новыми фундаментальными открытиями.

В этот радостный для меня день я с признательностью вспоминаю своих многочисленных коллег, которые поддерживали эти исследования, часто подсказывали новые мысли, с самого начала признавали новое направление и работали вместе со мной.

С особой благодарностью вспоминаю и тех, кто своей настойчивостью в защите противоположных взглядов возбуждал во мне задор и вызывал стремление искать новые доказательства и новые аргументы. Тем самым они тоже помогали становлению нового. Без противоречий нет развития.

Статьи (PDF) из книги Виктора Амбарцумяна

"A Life in Astrophysics. Selected papers of V.A. Ambartsumian", Edited by Rouben Ambartsumian, Allerton Press, 1988:

«The exitation of metastable states in gaseous nebulae.»

<!--[if gte mso 9]> Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 <!--[if gte mso 9]> <!--[if gte mso 10]> <!--[endif]-->

«On the radiative equilibrium of planetary nebula.»

Физика газовых туманностей.

Большая серия работ Амбарцумяна посвящена вопросам физики газовых ту­манностей, многочисленные представители которых, в виде планетарных и диффузных туманностей, наблюда­ются в нашей Галактике.

Свечение газовых туманностей индуцируется сосед­ними с ними горячими (температура у поверхности около 20000 градусов или выше) звездами. Причем, по­глощая невидимое с Земли ультрафиолетовое излучение этих звезд, газовые туманности излучают его энергию в видимой части спектра. Амбарцумян впервые пред­ложил математическую трактовку физических процес­сов, протекающих в газовых туманностях при перера­ботке (флуоресценции) ультрафиолетового излучения горячих звезд. С этой целью он разработал метод иссле­дования переноса излучения в газовых туманностях, который основывается на раздельном рассмотрении энергии излучения в непрерывном спектре и в линиях. Этот новый метод, получивший название метода раз­деления полей, позволил создать теорию лучистого равновесия планетарных туманностей. Разработанные в этой теории идеи являются основой современной тео­рии газовых туманностей.

Амбарцумян раскрыл огромную роль ультрафиоле­тового излучения в газовых туманностях и влияния светового давления в неподвижных газовых оболочках звезд. Он доказал, что планетарные туманности, имею­щие правильную форму, с центральной очень горячей звездой, в настоящее время расширяются и очень быст­ро должны рассеяться. Из факта расширения планетар­ных туманностей был получен важный вывод о том, что эти туманности являются очень молодыми образова­ниями, возникшими вследствие выброса материи из центральных звезд. Затем была разработана теория расширения планетарных туманностей под влиянием светового давления в поле тяготения ядра—центральной звезды.

В спектрах планетарных туманностей бросаются в глаза две очень яркие линии, которые никогда не на­блюдались в спектрах земных источников света. Долгое время наличие этих линий в спектрах планетарных ту­манностей представляло научную загадку. Для ее объ­яснения предполагалось, что в планетарных туманностях существует неизвестный на Земле новый химический элемент — небулий, который излучает указанные ли­нии. В 1927 г. американскому астроному Айра Боуэну удалось объяснить природу линий небулия. Он показал, что в условиях чрезвычайно низкой плотности материи и излучения, существующих в газовых туманностях (эти условия практически недостижимы на Земле), происходит накопление дважды ионизованных, то есть лишенных двух внешних электронов, атомов кислорода, в так называемых метастабильных состояниях. Вероят­ность перехода из этих состояний (уровней) на более низкие уровни ничтожно мала. Поэтому на Земле такие переходы, как говорят, «запрещены» (указанные спектральные линии называются запрещенными, так как атомные переходы, необходимые для их образования, в земных условиях имеют место чрезвычайно редко, как будто они «запрещены») и соответствую­щие им спектральные линии не наблюдаются. В газо­вых туманностях подобные переходы из-за большого накопления атомов в метастабильных состояниях со­вершаются очень часто. Именно переходы атомов дваж­ды ионизованного кислорода из метастабильных уров­ней в нормальные и приводит к излучению линий небулия. Это объяснение Боуэна было лишь качествен­ным, и требовалось разработать общую количествен­ную теорию образования подобных «запрещенных» ли­ний в спектрах космических объектов. Первый шаг в этом направлении сделал норвежский ученый Росселанд. Однако разработанная им теория была частной и неприменима к наиболее важным случаям излучения «запрещенных» линий в спектрах газовых туманностей. Амбарцумян создал общую теорию возбуждения ато­мов, находящихся в метастабильных состояниях, и об­разования «запрещенных» линий, которая нашла широ­кое применение в астрофизике. В частности, на основе этой теории он предсказал существование в спектрах нестационарных звезд типа Вольфа-Райе (звезды типа Вольфа-Райе — горячие звезды, из поверхност­ных слоев которых происходит непрерывное истечение газовой материи. Вследствие такого истечения материи звезды типа Воль­фа-Райе окружены расширяющимися газовыми оболочками. Свое название они получили по имени первых своих исследователей — французских астрономов Вольфа и Райе) «запрещен­ной» линии гелия, которая в последующем была дейст­вительно обнаружена.

Амбарцумян разработал специальные методы для определения температур ядер планетарных туманностей и звезд, окруженных газовыми оболочками. Такие га­зовые оболочки формируются, например, во время вспышек Новых и Сверхновых звезд, вследствие выбро­са ими в это время газовой материи или непрерывного истечения газовой материи из некоторых нестационарных звезд, например, звезд типа Вольфа-Райе. Им были заложены основы теории возбуждения и ионизации атомов в газовых оболочках небольших размеров.

Амбарцумян совместно с Н. А. Козыревым предло­жил методы определения масс газовых оболочек звезд. В результате применения этих методов было показано, в частности, что при вспышке Новая звезда выбрасы­вает массу, равную стотысячной массе Солнца, а Сверх­новая звезда гораздо больше — массу, равную массе Солнца. Аналогичные оценки масс, выброшенных звезда­ми газовых оболочек, имеют важное значение для выяс­нения темпов эволюции этих звезд.

Наконец, Амбарцумяну принадлежит единственный метод определения масс газовых туманностей по их светимости (светимость — мера мощности излучения космического объекта).

На сайте публикуются статьи, отобранные В.А.Амбарцумяном для своей последней книги “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

Эти статьи впервые были опубликованы в следующих изданиях:

• "The excitation of the metastable states in the gaseous nebulae," Цир­куляры ГАО [Pulkovo Obs. Circ], no. 6, pp. 10-17, 1933
• "On the radiative equilibrium of a planetary nebula," Известия ГАО [Bulletin De L’ Observatoire Central a Poulkovo], vol. XIII, no. 114, pp. 1-27, 1933.
• Они же были перепечатаны в изданиях:
• «Научные труды» [в 3-х томах] Под ред. В.В.Соболева. Изд-во АН АрмССР, 1960-1988.
• “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

Статьи (PDF) из книги Виктора Амбарцумяна

"A Life in Astrophysics. Selected papers of V.A. Ambartsumian", Edited by Rouben Ambartsumian, Allerton Press, 1988:

"Flare Stars".

"Fuors".

Физика и эволюция вспыхивающих звезд.

(Из книги Л.В.Мирзояна «Виктор Амбарцумян» , Ереван,1985г.)

Особен­ности излучения вспыхивающих звезд, прежде всего появ­ления непрерывной эмиссии в излучении этих звезд во время вспышек их блеска, дали основание Амбарцумяну еще в 1953 г. заключить, что вспыхивающие звезды по своей физической природе примыкают к звездам типа Т Тельца.

Открытие вспыхивающих звезд в звезд­ных системах — ассоциациях и сравнительно молодых звездных скоплениях мексиканским астрономом Гильермо Аро явилось веским аргументом в пользу этого вывода и указывало на эволюционное значение вспы­хивающих звезд.

В 1968 г. Амбарцумяну удалось показать, что вспыхивающие звезды действительно представляют со­бой одну из наиболее ранних стадий эволюции карли­ковых звезд. Он разработал оригинальный статистиче­ский метод оценки полного числа вспыхивающих звезд в физической системе на основе наблюдательных дан­ных об уже известных в этой системе вспыхивающих звездах. Применением этого метода ученый установил, что в сравнительно молодом звездном скоплении Плея­ды (возраст около 70 миллионов лет) должно быть, по крайней мере, несколько сотен вспыхивающих звезд. Далее, используя известную суммарную массу скопле­ния, а также массу входящих в скопление ярких, невспыхивающих звезд, он определил массу остальных звезд скопления. Оказалось, что эта последняя масса практически совпадает с оценкой массы всех предпола­гаемых вспыхивающих звезд, полученной ученым. Так было показано, что все звезды низкой светимости скоп­ления должны быть вспыхивающими.

Имея в виду, что эти звезды составляют физическую систему — скопление, их совместное образование не вызывает сомнения. Следовательно, следует считать, что способность показывать вспышки является харак­терной особенностью звезд в этой стадии эволюции, а сама стадия — закономерной стадией в жизни карли­ковых звезд. Таким образом, было установлено, что стадия вспыхивающей звезды, когда звезда обладает способностью показывать время от времени вспышки, является эволюционной стадией, одной из наиболее ранних в эволюции звезд, через которую проходят все карликовые звезды.

Этот важный для изучения эволюции звезд вывод положил начало регулярным и планомерным фотогра­фическим наблюдениям вспыхивающих звезд в звезд­ных ассоциациях и скоплениях. Наблюдения, выполненные главным образом в обсерваториях Азяго (Ита­лия), Будапештской, Бюраканской и Тонантцинтла (Мексика), привели к полному его подтверждению и дали ценные сведения об этой ранней стадии эволюции звезд.

Амбарцумян на основе этих наблюдений рассмотрел вопрос о генетической связи между двумя ранними ста­диями эволюции звезд - типа Т Тельца и вспыхивающей звезды — и показал, что стадия вспыхивающей звезды следует за стадией типа Т Тельца, начинаясь еще до окончания последней. В этот период жизни звезды ста­дии типа Т Тельца и вспыхивающей звезды взаимно перекрываются, и звезды типа Т Тельца наряду с не­прерывными и неправильными изменениями блеска по­казывают и изменения типа вспышек.

Среди исследований Амбарцумяна, посвященных вспыхивающим звездам в системах, своей оригиналь­ностью выделяется работа по выводу функции распре­деления средних частот вспышек в данной системе на основе наблюдений звездных вспышек в ней. В этой работе задача определения указанной функции сводит­ся к решению обратной задачи с помощью хронологии открытия вспыхивающих звезд (первых вспышек) и хронологии подтверждения их вспышечной природы (наблюдения вторых вспышек). Новый метод был при­менен ученым к совокупности вспыхивающих звезд в скоплении Плеяды. Полученная функция распределе­ния средних частот вспышек удовлетворительно пред­ставляет наблюдения этой наиболее изученной системы вспыхивающих звезд и еще раз подтверждает их обилие в скоплении.

Следует отметить также, что, исходя из гипотезы протозвезд и представления о выносе в поверхностные слои молодых звезд сгустков дозвездной материи - носителя внутризвезднои энергии, Амбарцумян предсказал существование «быстрых» и «медленных» вспы­шек, обладающих различными свойствами, которые за­тем были открыты, и дал объяснение удивительному явлению фуора. Фуорами Амбарцумян назвал звезды, показывающие изме­нения блеска типа изменений, впервые наблюдаемых у переменной звезды FU Ориона: быстрое и сильное возрастание и длительное пребывание на уровне, близком к максимуму блеска.

На сайте публикуются статьи, отобранные В.А.Амбарцумяном для своей последней книги “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

• Эти статьи впервые были опубликованы в следующих изданиях:
• "Flare stars," Inter. Astron. Union, Colloq. no. 15, Bamberg, 31 August-3 Sept. 1971, in New Directions and New Frontiers in Variable Star Research, Bamberg, pp. 98-108, 1971.
• "Fuors," Астрофизика, vol. 7, no. 4, pp. 557-572, 1971.
• Они же были перепечатаны в изданиях:
• «Научные труды» [в 3-х томах] Под ред. В.В.Соболева. Изд-во АН АрмССР, 1960-1988.
• “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

"Instability phenomena in systems of galaxies,"

"On the nuclei of galaxies and their activity,"

"Problems of extragalactic research," Invited Discourseat the Gen­eral Assembly of IAU.

"Galaxies and their nuclei ".

"Introduction to Nuclei of Galaxies".

Галактики и их системы. Активность ядер галактик.

(Из книги Л.В.Мирзояна «Виктор Амбарцумян» , Ереван,1985г.)

Логическим продолжением исследований нестационар­ных явлений в звездах и их системах явились исследо­вания нестационарных явлений в галактиках и их систе­мах, явлений гораздо более мощных по масштабам и более необычных по своей природе.

Исходным для этих исследований было допущение, полностью оправдавшее себя, о том, что в мире галак­тик в явлениях нестационарности проявления неизвест­ных состояний материи, связанных с процессом образо­вания новых структурных составляющих, должны быть более мощными и продолжительными, чем имеет место в мире звезд.

Было показано, что наиболее характерной особен­ностью пространственного распределения галактик яв­ляется их тенденция встречаться физическими группа­ми — кратными галактиками, скоплениями галактик и т. д. Оказалось, например, что относительное число кратных систем среди галактик больше, чем в случае звезд.

Исследования Амбарцумяна раскрыли одну приме­чательную особенность распределения галактик: систе­мы галактик в большинстве случаев являются динами­чески неустойчивыми, распадающимися. Об этом сви­детельствуют такие наблюдательные факты, как обилие среди кратных галактик систем типа Трапеции и очень большие внутренние движения в некоторых системах галактик. Имеются серьезные основания допустить, что некоторые кратные галактики и скопления галактик в настоящее время распадаются вследствие того, что часть составляющих галактик этих систем обладает пространственными скоростями, достаточными для пре­одоления сил притяжения и удаления из соответствую­щих систем галактик.

Эти наблюдательные факты послужили основой для важного вывода Амбарцумяна о том, что в мире галак­тик в настоящее время происходят явления динамиче­ской нестационарности больших масштабов, связанные с образованием новых галактик. Иначе говоря, в мире галактик процессы происхождения и развития новых систем в настоящее время продолжаются. Веские свиде­тельства в пользу этого вывода были получены на осно­ве исследований проявлений физической нестационарности во многих галактиках.

Толчком для исследований по изучению различных проявлений физической нестационарности галактик по­служило открытие американскими астрономами Вальте­ром Бааде и Рудольфом Минковским радиогалактик — галактик, обладающих необычно мощным радиоизлуче­нием, порядка мощности их оптического излучения.

Амбарцумян на основе глубокого анализа всех фак­тических данных о радиогалактиках показал, что это явление обусловлено не внешними причинами (столкновением галактик), как считали авторы открытия радиогалактик*, а физической нестационарностью соответ­ствующих галактик.

Теоретическое исследование многочисленных наблю­даемых проявлений физической нестационарности раз­личного рода в галактиках привело ученого к фунда­ментальному выводу о том, что в процессах возникно­вения и развития галактик огромна роль их централь­ных, небольших по размерам сгущений — ядер галак­тик. Он обосновал принципиально новое представление о том, что все наблюдаемые проявления нестационар­ности галактик являются следствием активности ядер галактик. Далее он установил, что различным степеням активности ядер галактик соответствуют различные по форме и мощности проявления в структуре и излучении галактик.

Большой научный интерес представляют в первую очередь те формы проявления активности ядер галактик, которые связаны с освобождением колоссальных коли­честв энергии. К таким формам активности ядер относят­ся радиовспышки, взрывы, сопровождаемые изверже­ниями больших газовых масс, выбросы мощных струй материи и целых галактик-спутников, так называемых компактных галактик. Формами проявления мощней­шего энерговыделения ядрами галактик являются также наблюдаемые вокруг галактик сильно радиоизлучающие газовые облака и необычно интенсивное ультрафиоле­товое излучение галактик.

Разработанные Амбарцумяном представления об активности ядер галактик и динамической неустойчи­вости физических систем галактик позволили понять необъяснимые до этого явления и предсказать совер­шенно новые явления. В частности, большой научный интерес представляет объяснение радиогалактик как определенной стадии эволюции галактик.

Для разработки идеи об активности ядер галактик важное значение имело открытие в Бюракане голубых извержений и спутников (голубых гигантов) эллиптических галактик. Необычно голубой цвет этих образо­ваний трудно объяснить даже при допущении, что они состоят целиком из горячих (голубых) звезд. Поэтому наблюдаемые голубые образования — выбросы из ядер галактик, по-видимому, следует рассматривать как сви­детельство существования в ядрах галактик пока неиз­вестных состояний материи.

Теоретическое рассмотрение Амбарцумяном наблю­дательных данных об известных проявлениях активнос­ти ядер галактик дало серьезные основания допустить, что активность ядер вызывается не звездами и не диф­фузной материей, содержащимися в них. Они не в со­стоянии объяснить, по крайней мере, такие наблюдае­мые формы активности ядер, которые связаны с выде­лением колоссальных количеств энергии и извержения­ми необычно больших масс материи. Следовательно, приходится считать, что в соответствующих ядрах име­ются тела неизвестной в настоящее время природы, которые содержат очень большие запасы материи и обладают огромной энергией. Иначе говоря, следует считать, что в ядрах галактик физические состояния материи крайне необычны и сильно отличаются от со­стояний, наблюдаемых в других частях Вселенной. В частности, в некоторых телах, содержащихся в ядрах галактик, плотность материи должна быть чрезвычайно высокой. Только в этом случае ядра могут обеспечить непрерывное истечение материн или выбросы и извер­жения больших масс из ядер — явлений, обнаружен­ных наблюдениями в некоторых галактиках. Эти сооб­ражения и послужили основой для разработки нового важного представления о том, что ядра галактик явля­ются источниками огромных количеств материи и энер­гии, которые затем дают начало образованию вокруг них галактик или систем галактик и снабжают их энер­гиями наблюдаемых нестационарных движений.

Амбарцумян -показал, что результаты изучения не­стационарных систем галактик и различных форм прояв­ления активности ядер отдельных галактик представляют огромный научный интерес не только для вскрытия закономерностей происхождения звезд и звездных сис­тем различных масштабов, но и для обнаружения и ис­следования неизвестных пока состояний материи, в том числе дозвездных. Причем полученные ученым резуль­таты в этой области находятся в полном согласии с уже упомянутым ранее представлением теории звездных ассоциаций о том, что развитие материи в Галактике имеет определенную направленность — от более плот­ных состояний к менее плотным.

Наблюдения последних десятилетий, выполненные крупнейшими телескопами мира, полностью подтверж­дают выводы Амбарцумяна о необычных особенностях ядер галактик и их решающей роли в возникновении и эволюции галактик и их систем. Особо следует отме­тить в этой связи открытие квазаров — галактик, об­ладающих ядрами чрезвычайно высокой активности, и обнаружение последствий мощных взрывов и изверже­ний из ядер некоторых активных галактик.

Для проблемы происхождения и эволюции галактик важное значение имели также работы по открытию и исследованию галактик с необычно сильным ультра­фиолетовым излучением — галактик с очень активными ядрами и так называемых компактных групп компакт­ных галактик, выполненные под руководством Амбар­цумяна.

В английской части сайта публикуются статьи, отобранные В.А.Амбарцумяном для своей последней книги “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

Эти статьи впервые были опубликованы в следующих изданиях:

• "Instability phenomena in systems of galaxies," Astron. Journal, vol. 66, no. 10, pp. 536-540, 1961.


• "On the nuclei of galaxies and their activity," Proceedings of the Thir­teenth Conference on Physics at the University of Brussels, September 1964: The Structure and Evolution of Galaxies, Interscience Publish­ers, pp. 1-14, 1965.
• 
  
• "Problems of extragalactic research," Invited Discourse С at the Gen­eral Assembly of IAU, Trans. IAU, vol. XI B, Academic Press, pp. 145-160, 1962.
• "Galaxies and their nuclei," Highlights of Astronomy, G. Contopoulos (ed.), IAU, pp. 51-66, 1974.
• "Introduction to Nuclei of Galaxies", in Pont. Acad. Scient. Scripta Varia, 35, pp. 1-12, 1971.
• Они же были перепечатаны в изданиях:
• «Научные труды» [в 3-х томах] Под ред. В.В.Соболева. Изд-во АН АрмССР, 1960-1988.
• “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

"Instability phenomena in systems of galaxies,"

"On the nuclei of galaxies and their activity,"

"Problems of extragalactic research," Invited Discourseat the Gen­eral Assembly of IAU.

"Galaxies and their nuclei ".

"Introduction to Nuclei of Galaxies".

Галактики и их системы. Активность ядер галактик.

(Из книги Л.В.Мирзояна «Виктор Амбарцумян» , Ереван,1985г.)

Логическим продолжением исследований нестационар­ных явлений в звездах и их системах явились исследо­вания нестационарных явлений в галактиках и их систе­мах, явлений гораздо более мощных по масштабам и более необычных по своей природе.

Исходным для этих исследований было допущение, полностью оправдавшее себя, о том, что в мире галак­тик в явлениях нестационарности проявления неизвест­ных состояний материи, связанных с процессом образо­вания новых структурных составляющих, должны быть более мощными и продолжительными, чем имеет место в мире звезд.

Было показано, что наиболее характерной особен­ностью пространственного распределения галактик яв­ляется их тенденция встречаться физическими группа­ми — кратными галактиками, скоплениями галактик и т. д. Оказалось, например, что относительное число кратных систем среди галактик больше, чем в случае звезд.

Исследования Амбарцумяна раскрыли одну приме­чательную особенность распределения галактик: систе­мы галактик в большинстве случаев являются динами­чески неустойчивыми, распадающимися. Об этом сви­детельствуют такие наблюдательные факты, как обилие среди кратных галактик систем типа Трапеции и очень большие внутренние движения в некоторых системах галактик. Имеются серьезные основания допустить, что некоторые кратные галактики и скопления галактик в настоящее время распадаются вследствие того, что часть составляющих галактик этих систем обладает пространственными скоростями, достаточными для пре­одоления сил притяжения и удаления из соответствую­щих систем галактик.

Эти наблюдательные факты послужили основой для важного вывода Амбарцумяна о том, что в мире галак­тик в настоящее время происходят явления динамиче­ской нестационарности больших масштабов, связанные с образованием новых галактик. Иначе говоря, в мире галактик процессы происхождения и развития новых систем в настоящее время продолжаются. Веские свиде­тельства в пользу этого вывода были получены на осно­ве исследований проявлений физической нестационарности во многих галактиках.

Толчком для исследований по изучению различных проявлений физической нестационарности галактик по­служило открытие американскими астрономами Вальте­ром Бааде и Рудольфом Минковским радиогалактик — галактик, обладающих необычно мощным радиоизлуче­нием, порядка мощности их оптического излучения.

Амбарцумян на основе глубокого анализа всех фак­тических данных о радиогалактиках показал, что это явление обусловлено не внешними причинами (столкновением галактик), как считали авторы открытия радиогалактик*, а физической нестационарностью соответ­ствующих галактик.

Теоретическое исследование многочисленных наблю­даемых проявлений физической нестационарности раз­личного рода в галактиках привело ученого к фунда­ментальному выводу о том, что в процессах возникно­вения и развития галактик огромна роль их централь­ных, небольших по размерам сгущений — ядер галак­тик. Он обосновал принципиально новое представление о том, что все наблюдаемые проявления нестационар­ности галактик являются следствием активности ядер галактик. Далее он установил, что различным степеням активности ядер галактик соответствуют различные по форме и мощности проявления в структуре и излучении галактик.

Большой научный интерес представляют в первую очередь те формы проявления активности ядер галактик, которые связаны с освобождением колоссальных коли­честв энергии. К таким формам активности ядер относят­ся радиовспышки, взрывы, сопровождаемые изверже­ниями больших газовых масс, выбросы мощных струй материи и целых галактик-спутников, так называемых компактных галактик. Формами проявления мощней­шего энерговыделения ядрами галактик являются также наблюдаемые вокруг галактик сильно радиоизлучающие газовые облака и необычно интенсивное ультрафиоле­товое излучение галактик.

Разработанные Амбарцумяном представления об активности ядер галактик и динамической неустойчи­вости физических систем галактик позволили понять необъяснимые до этого явления и предсказать совер­шенно новые явления. В частности, большой научный интерес представляет объяснение радиогалактик как определенной стадии эволюции галактик.

Для разработки идеи об активности ядер галактик важное значение имело открытие в Бюракане голубых извержений и спутников (голубых гигантов) эллиптических галактик. Необычно голубой цвет этих образо­ваний трудно объяснить даже при допущении, что они состоят целиком из горячих (голубых) звезд. Поэтому наблюдаемые голубые образования — выбросы из ядер галактик, по-видимому, следует рассматривать как сви­детельство существования в ядрах галактик пока неиз­вестных состояний материи.

Теоретическое рассмотрение Амбарцумяном наблю­дательных данных об известных проявлениях активнос­ти ядер галактик дало серьезные основания допустить, что активность ядер вызывается не звездами и не диф­фузной материей, содержащимися в них. Они не в со­стоянии объяснить, по крайней мере, такие наблюдае­мые формы активности ядер, которые связаны с выде­лением колоссальных количеств энергии и извержения­ми необычно больших масс материи. Следовательно, приходится считать, что в соответствующих ядрах име­ются тела неизвестной в настоящее время природы, которые содержат очень большие запасы материи и обладают огромной энергией. Иначе говоря, следует считать, что в ядрах галактик физические состояния материи крайне необычны и сильно отличаются от со­стояний, наблюдаемых в других частях Вселенной. В частности, в некоторых телах, содержащихся в ядрах галактик, плотность материи должна быть чрезвычайно высокой. Только в этом случае ядра могут обеспечить непрерывное истечение материн или выбросы и извер­жения больших масс из ядер — явлений, обнаружен­ных наблюдениями в некоторых галактиках. Эти сооб­ражения и послужили основой для разработки нового важного представления о том, что ядра галактик явля­ются источниками огромных количеств материи и энер­гии, которые затем дают начало образованию вокруг них галактик или систем галактик и снабжают их энер­гиями наблюдаемых нестационарных движений.

Амбарцумян -показал, что результаты изучения не­стационарных систем галактик и различных форм прояв­ления активности ядер отдельных галактик представляют огромный научный интерес не только для вскрытия закономерностей происхождения звезд и звездных сис­тем различных масштабов, но и для обнаружения и ис­следования неизвестных пока состояний материи, в том числе дозвездных. Причем полученные ученым резуль­таты в этой области находятся в полном согласии с уже упомянутым ранее представлением теории звездных ассоциаций о том, что развитие материи в Галактике имеет определенную направленность — от более плот­ных состояний к менее плотным.

Наблюдения последних десятилетий, выполненные крупнейшими телескопами мира, полностью подтверж­дают выводы Амбарцумяна о необычных особенностях ядер галактик и их решающей роли в возникновении и эволюции галактик и их систем. Особо следует отме­тить в этой связи открытие квазаров — галактик, об­ладающих ядрами чрезвычайно высокой активности, и обнаружение последствий мощных взрывов и изверже­ний из ядер некоторых активных галактик.

Для проблемы происхождения и эволюции галактик важное значение имели также работы по открытию и исследованию галактик с необычно сильным ультра­фиолетовым излучением — галактик с очень активными ядрами и так называемых компактных групп компакт­ных галактик, выполненные под руководством Амбар­цумяна.

В английской части сайта публикуются статьи, отобранные В.А.Амбарцумяном для своей последней книги “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

Эти статьи впервые были опубликованы в следующих изданиях:

• "Instability phenomena in systems of galaxies," Astron. Journal, vol. 66, no. 10, pp. 536-540, 1961.


• "On the nuclei of galaxies and their activity," Proceedings of the Thir­teenth Conference on Physics at the University of Brussels, September 1964: The Structure and Evolution of Galaxies, Interscience Publish­ers, pp. 1-14, 1965.
• 
  
• "Problems of extragalactic research," Invited Discourse С at the Gen­eral Assembly of IAU, Trans. IAU, vol. XI B, Academic Press, pp. 145-160, 1962.
• "Galaxies and their nuclei," Highlights of Astronomy, G. Contopoulos (ed.), IAU, pp. 51-66, 1974.
• "Introduction to Nuclei of Galaxies", in Pont. Acad. Scient. Scripta Varia, 35, pp. 1-12, 1971.
• Они же были перепечатаны в изданиях:
• «Научные труды» [в 3-х томах] Под ред. В.В.Соболева. Изд-во АН АрмССР, 1960-1988.
• “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

Статьи (PDF) из книги Виктора Амбарцумяна

"A Life in Astrophysics. Selected papers of V.A. Ambartsumian", Edited by Rouben Ambartsumian, Allerton Press, 1988:

"Stellar associations".

"Multiple systems of Trapezium type".

"Superassociations in distant galaxies".

Звездные ассоциации и эволюция звезд.

(Из книги Л.В.Мирзояна «Виктор Амбарцумян» , Ереван,1985г.)

На всех этапах научной деятельности Амбарцумян уделял боль­шое внимание вопросам происхождения и развития звезд и звездных систем.

В исследованиях, посвященных изучению планетар­ных туманностей, нестационарных звезд и, наконец, ста­тистической механике звездных систем, ученый нашел первые признаки изменений, происходящих в состояниях звезд и звездных систем. Последующие исследования в этом направлении в 1947 г. привели Амбарцумяна к открытию звездных систем нового типа — звездных ассоциаций, очагов звездообразования в Галактике.

Исходной для открытия звездных ассоциаций яви­лась наблюдаемая тенденция горячих гигантских и сверхгигантскнх звезд (звезды спектральных классов О и В (Спектральный класс звезды определяется температурой ее фотосферы. У звезд типов О и В температура фотосферы равна 30000 — 20000°К.)) и карликовых звезд, показывающих неправиль­ные изменения блеска с эмиссионными линиями в спек­трах (Наличие эмиссионных линий в спектре звезды свидетельствует о том, что она окружена протяженной газовой оболочкой , как у переменных звезд типа Т Тельца), к скучиванию на небе. Исследование их пространственного распределения показало, что образуемые ими группи­ровки занимают в пространстве ограниченные объемы, то есть они являются физическими системами. Эти си­стемы и получили название звездных ассоциаций.

Звездные ассоциации, характерное звездное населе­ние которых составляют эти звезды одинаковых физи­ческих характеристик, в отличие от ранее известных звездных систем — звездных скоплений, которые из-за большой звездной плотности на фотографиях звездного неба бросаются в глаза, непосредственно не наблюда­ются. Средняя плотность звезд в звездных ассоциациях меньше, чем в общем звездном поле Галактики, и они теряются на фоне поля звезд. Однако звездные ассоциа­ции выделяются высокой парциальной плотностью звезд указанных выше физических типов.

По характерному звездному населению в Галактике известны два типа звездных ассоциаций: горячих звезд (О-ассоцнацнн) и звезд типа-Т Тельца (Т-ассоциации), причем все ближайшие О-ассоциации содержат в себе звезды типа Т Тельца, то есть являются одновременно Т-ассоциациями (О + Т-ассоциации), в то время как имеется большое число только Т-ассоциаций.

Анализ сил, действующих в звездных ассоциациях, привел Амбарцумяна к следующему принципиальному результату: звездные ассоциации являются динамически крайне неустойчивыми системами звезд, вследствие че­го они в настоящее время расширяются и должны неиз­бежно распасться за время порядка десятков миллионов лет. Тот факт, что современные звездные ассоциации еще не успели распасться, свидетельствует о том, что их возраст меньше этого времени — десятков миллио­нов лет. Наблюдательным подтверждением вывода Амбарцумяна о динамической неустойчивости и расширении звездных ассоциаций явились исследования внутренних движений звезд в этих системах, выполненные голландским ученым Адрианом Блаау и другими.

С другой стороны, согласно «короткой шкале вре­мени», возраст Галактики в тысячу раз больше. От­сюда следует, что звездные ассоциации в Галактике яв­ляются молодыми образованиями. Вместе с тем, крат­ные системы звезд, в частности звездные ассоциации, не могли бы формироваться из ранее существовавших звезд при их близких прохождениях. Мы уже видели, что формирование таким путем даже совокупности двой­ных звезд в Галактике исключается. Следует поэтому считать, что звезды, образующие ассоциации, связаны друг с другом со времени их возникновения, то есть также являются молодыми,

О молодости звездных ассоциаций и составляющих эти системы звезд свидетельствует и ряд других наблю­дательных данных. Отметим некоторые из них. Из по­верхностных слоев многих звезд, входящих в состав звезд­ных ассоциаций (звезды типов Вольфа-Райе, Р Лебедя*, являющиеся сверхгигантскими нестацио­нарными звездами с очень высокой температурой фотосферы, звезды с эмиссионными линиями в спектрах), происхо­дит непрерывное, притом довольно интенсивное истече­ние газовой материи, которое не может продолжаться долго — не более десятков миллионов лет. Этот факт показывает, что указанные звезды действительно на­ходятся в стадии становления и пока не успели достичь равновесного состояния. В пользу молодости говорит и обилие в звездных ассоциациях динамически крайне неустойчивых кратных звезд (звезды типа Трапеции, и звездные цепочки). Возраст этих кратных звезд, по расчетам Амбарцумяна, не превышает нескольких мил­лионов лет.

Новым словом в звездной динамике, и вообще в астрономии, была идея Амбарцумяна о кратных системах типа Трапеции. (Так они были названы по имени прототипа этого типа кратных звезд - знаменитой Трапеции Ориона.) Эти системы состоят исключи­тельно из очень молодых звезд и динамически крайне неустойчивы. Вследствие этого они очень быстро рас­падаются, значительно быстрее их материнских звезд­ных ассоциаций.

Таким образом, на основе наблюдательных данных самого разнообразного характера Амбарцумян показал, что звездные ассоциации (и звезды, входящие в их состав) возникли сравнительно недавно. Впервые в ис­тории науки было установлено, что процесс звездообра­зования в Галактике, начавшийся несколько миллиар­дов лет назад, продолжается и в современной стадии ее развития.

Этот вывод имел принципиальное значение и пол­ностью опровергал господствовавшее до этого в науке представление о том, что все звезды в Галактике об­разовались одновременно, несколько миллиардов лет назад.

Из наблюдательного факта обилия в звездных ассо­циациях динамически неустойчивых,- кратных звезд и звездных цепочек был получен другой фундаментальный результат: звезды, составляющие физическую систему, имеют общее происхождение, звезды рождаются груп­пами.

Это новое представление о совместном возникновении составляющих кратных звезд имеет важное значение и для проблемы возникновения Солнечной системы. Дело в том, что нет никаких оснований допускать, что про­цесс образования планетных систем, в частности нашей Солнечной системы, существенно отличается от процесса образования кратных звезд.

За время, прошедшее после открытия звездных ассо­циаций, в обсерваториях мира были получены многочисленные данные, полностью подтверждающие прин­ципиально новые выводы о физической природе звезд­ных ассоциаций, в частности об их динамической неустой­чивости (расширение и последующий распад), о про­должающемся в наше время процессе звездообразова­ния и о групповом возникновении звезд в Галактике.

Открытие и исследование звездных ассоциаций, этих очагов звездообразования в Галактике, где звезды фор­мируются группами, сыграли решающую роль в корен­ном изменении наших представлений о процессе обра­зования звезд и звездных систем. Они стимулировали бурный поток исследований в этой области науки.

Звездные ассоциации явились мощным оружием в руках исследователей в изучении закономерностей про­исхождения и развития звезд и звездных систем.

Вместе с этим исследование звездных ассоциаций привело к новому наблюдательному подходу к пробле­ме возникновения и развития звезд и звездных систем, к новым представлениям о природе дозвездной материн, об источниках энергии звезд и т. д.

На сайте публикуются статьи, отобранные В.А.Амбарцумяном для своей последней книги “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

<!--[if gte mso 9]> Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 <!--[if gte mso 9]> <!--[if gte mso 10]> <!--[endif]--><!--[if gte mso 9]> <!--[if gte mso 9]>

Stellar associations

Multiple systems of Trapezium type

Superassociations in distant galaxies

Эти статьи впервые были опубликованы в следующих изданиях:

• "Звёздные ассоциации," Астр. журн. [Sov. Astr.], vol. 26, pp. 3-9, 1949.
• "Кратные системы типа трапеции," Сообщения Бюраканской обсерватории [Communications of Byurakan Obs.], vol. 15, pp. 3-35, 1954.
• . "Superassociations in distant galaxies," The Galaxy and the Magellanic Clouds, IAU-URSI Symposium, no. 20, Canberra, March 18-28,1963, F. J. Kerr and A. W. Rodgers (eds.), Canberra, Austr. Acad. Sci., pp. 122-126, 1964.
• Они же были перепечатаны в изданиях:
• «Научные труды» [в 3-х томах] Под ред. В.В.Соболева. Изд-во АН АрмССР, 1960-1988.
• “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

Статьи (PDF) из книги Виктора Амбарцумяна

"A Life in Astrophysics. Selected papers of V.A. Ambartsumian", Edited by Rouben Ambartsumian, Allerton Press, 1988:

"On the derivation of the frequency function of space velocities of the stars from the observed radial velocities."

"The statistics of double stars."

"On the dynamics of open clasters."

"Multiple systems of Trapezium type".

(Из книги Л.В.Мирзояна «Виктор Амбарцумян» , Ереван,1985г.)

Принципиальное значение имеют исследования Амбарцумяна, посвященные вопросам динамики звездных систем. Выдвинутые в них идеи сыграли важную роль в раскрытии природы процесса звездообразования в Галактике.

Сущность новых идей ученого, относящихся к звезд­ной динамике, сводится к следующему. Внутри звездной системы каждая звезда при своем движении подвер­гается влиянию сил двух родов: 1) совместной силы притяжения всех остальных звезд системы (регулярная сила) и 2) силы возмущения, возникающей вследствие близких прохождений звезд (иррегулярная сила).

Промежуток времени, в течение которого влияние иррегулярных сил в данной звездной системе равняется влиянию регулярных сил, называется временем релак­сации системы. Для нашей звездной системы — Галак­тики — время релаксации, по подсчетам Амбарцумяна, составляет около десяти миллионов миллиардов лет. Это означает, что в Галактике влияние иррегулярных сил ничтожно мало вследствие крайне редких близких прохождений звезд. Поэтому во многих задачах звездной динамики Галактику можно рассматривать как систему, внутри которой звезды движутся под влиянием только регулярных сил.

Однако в реальных звездных системах не всегда мож­но пренебречь влиянием иррегулярных сил. У некото­рых из них (кратные звезды, звездные скопления) ир­регулярные силы могут играть существенную роль. С другой стороны, в звездных системах звезды взаимо­действуют по закону всемирного тяготения Ньютона. Из-за указанных двух особенностей (редкие близкие прохождения и гравитационное взаимодействие) реаль­ных звездных систем многие обычные методы статисти­ческой физики к ним непосредственно не применимы.

Амбарцумян разработал основы новой физической статистики, учитывающей эти особенности реальных звездных систем, так называемой статистической меха­ники звездных систем.

Применением оригинальных методов статистической механики звездных систем к двойным звездам и звезд­ным скоплениям ученый получил результаты первосте­пенной важности, среди которых следует отметить оцен­ки возрастов звездных систем, в частности оценку воз­раста современного состояния Галактики.

Рассмотрим этот вопрос подробнее.

При своих движениях внутри звездного скопления звезды, составляющие системы, часто приближаются или удаляются друг от друга. Это приводит к перерас­пределению скоростей звезд скопления. В результате некоторые звезды скопления приобретают скорости, до­статочные для преодоления поля притяжения системы, и удаляются от нее. Этот процесс, периодически повто­ряясь, обусловливает постепенный распад скопления. Причем из звездного скопления выбрасываются в пер­вую очередь звезды-карлики, обладающие небольшими массами. Вычисления показывают, что при наблюдаемых в галактических звездных скоплениях плот­ностях звезд (плотность звезд - их число в единице объема) время, необходимое для полураспада скоплений, не превышает десяти миллиардов лет. На­блюдательные о наличии карликовых звезд и об общем количестве звезд в звездных скоплениях сви­детельствуют о том, что многие скопления Галактики еще не успели распасться наполовину. Этот важный наблюдательный факт дал Амбарцумяну основание за­ключить, что продолжительность современного состоя­ния Галактики, то есть ее возраст, не превышает деся­ти миллиардов лет. Этот результат был подтвержден статистическими исследованиями двойных звезд.

Одиночная звезда при близком прохождении мимо двойной звезды вызывает изменения элементов орби­ты (В каждой двойной системе звезда с меньшей массой обращается вокруг звезды с большей массой по эллиптической орбите. Элементы этой орбиты определяют ее форму, размеры, положение в пространстве и т.д.) последней. Случайный характер близких прохож­дений приводит со временем к равновесному распреде­лению элементов орбит двойных звезд. Время, требуе­мое для установления такого равновесного распределе­ния в Галактике, равно около десяти миллиардов лет. Между тем наблюдения двойных звезд свидетельствуют, что равновесное распределение элементов их орбит в Галактике еще не установлено, что можно рассматри­вать как подтверждение вышеприведенной оценки воз­раста Галактики.

Наконец, при близких прохождениях звезд проис­ходят процессы как образования, так и распада двойных звезд. Со временем между этими двумя противополож­ными процессами должно установиться равновесное состояние (диссоциативное равновесие), когда за определенный промежуток времени число распадающихся пар двойных звезд равно, в среднем, числу образовав­шихся пар. В случае широких пар в Галактике для установления диссоциативного равновесия необходимо около десяти миллиардов лет. Как было показано Амбарцумяном, процент широких пар по отношению к одиночным звездам, ожидаемый при диссоциативном равновесии, в Галактике в несколько десятков миллио­нов раз меньше наблюдаемого процента. Это означает, что в Галактике еще не установлено диссоциативное равновесие между процессами образования и распада широких пар. Этот наблюдательный факт также сви­детельствует в пользу указанной выше оценки возраста Галактики.

Исследования Амбарцумяна опровергли безоговороч­но господствовавшее в пауке представление, основан­ное на работе известного английского ученого Джемса Джинса по статистике двойных звезд о том, что воз­раст Галактики определяется так называемой «долгой шкалой времени» — около десяти тысяч миллиардов лет. Было показано, что «долгая шкала времени» — результат неправильной интерпретации наблюдательных данных об элементах орбит двойных звезд. На самом деле, для возраста Галактики они указывают на «корот­кую шкалу времени» — около десяти миллиардов лет, что в тысячи раз короче «долгой шкалы». Оценка воз­раста Галактики, данная Амбарцумяном, получила всеобщее признание.

Большое научное значение имеет разработанная Ам­барцумяном общая теория вывода распределения пространственных скоростей звезд с помощью наблю­даемого распределения их радиальных скоростей.

Для проблемы возникновения и эволюции звезд принципиальное значение имеет результат, полученный ученым на основе изучения переменных звезд типа RR Лиры, показывающих кратковременные периодические колебания блеска. Он показал, что промежутки вре­мени, требуемые для существенных изменений в про­странственном распределении или в распределении про­странственных скоростей звезд определенного типа, во много раз превышают продолжительность жизни этих звезд. Из этого результата непосредственно следует, что наблюдаемые распределения указанных величин в те­чение жизни звезд данного типа практически не меняют­ся. Поэтому звезды, представляющие различные стадии эволюции данного типа, должны обладать сходными распределениями как в пространстве так и по скоростям (иметь одинаковые пространственно-.кинематческле ха­рактеристики).

На сайте публикуются статьи, отобранные В.А.Амбарцумяном для своей последней книги “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

<!--[if gte mso 9]> Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 <!--[if gte mso 9]> <!--[if gte mso 10]> <!--[endif]-->

"On the derivation of the frequency function of space velocities of the stars from the observed radial velocities."

"To the statistics of double stars."

"On the dynamics of open clusters."

Эти статьи впервые были опубликованы в следующих изданиях:

• On the derivation of the frequency function of space velocities of the stars from the observed radial velocities," Mon. Not. R. Astr. Soc, vol. 96, no. 3, pp. 172-179, 1936.
• "К статистике двойных звёзд," Астр. журн. [Sov. Astr.], vol. 14, no. 3, pp. 207-219, 1937.
• "К вопросу о динамике открытых скоплений," Уч. записки ЛГУ [Uch. Zap. LGU], no. 22, pp. 19-22, 1938.
• Они же были перепечатаны в изданиях:
• «Научные труды» [в 3-х томах] Под ред. В.В.Соболева. Изд-во АН АрмССР, 1960-1988.
• “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

Статьи (PDF) из книги Виктора Амбарцумяна

"A Life in Astrophysics. Selected papers of V.A. Ambartsumian", Edited by Rouben Ambartsumian, Allerton Press, 1988:

"The scattering of light by planetary atmospheres".

"The problem of the diffuse reflection of light by a turbid medium."

"On the problem of the diffuse reflection of light".

Принцип инвариантности и теория рассеяния света.

(Из книги Л.В.Мирзояна «Виктор Амбарцумян» , Ереван,1985г.

Удивительное умение Амбарцумяна найти наиболее простые решения сложнейших физических проблем осо­бенно ярко проявилось при создании им новой теории рассеяния света в мутной среде.

Проблема многократного рассеяния света имеет дол­гую историю. Этой проблемой занимались многие уче­ные, в том числе очень крупные. В их исследованиях задача рассеяния света обычно приводилась к инте­гральному уравнению очень сложной формы, решение которого получается лишь в приближенном, притом очень длинном виде.

Для решения проблемы рассеяния света Амбарцумян сформулировал следующий новый и очень плодотвор­ный принцип — принцип инвариантности: отражатель­ная способность среды, состоящей из плоско-параллель­ных слоев и бесконечно большой оптической толщины (Оптическая толщина среды — мера ослабления (поглощения) в ней света), не должна измениться, если со стороны ее границы добавить к ней плоский слой конечной оптической толщи­ны, обладающий теми же оптическими свойствами.

Применением этого исключительно простого принци­па Амбарцумян привел задачу рассеяния света в мут­ной среде к системе уравнений очень простого вида: так называемых функциональных уравнений. Таким образом, с помощью принципа инвариантности ему уда­лось получить точное решение задачи о многократном рассеянии света.

Это стало возможным благодаря тому, что при при­менении принципа инвариантности для получения соот­ношения между падающим и отраженным пучками света на границе среды достаточно знать только свой­ства рассеивающей среды, в то время как при класси­ческой постановке задачи рассеяния света требуется знание всех изменений, происходящих с пучком света во всех точках среды.

Принцип инвариантности явился исключительно мощ­ным средством при решении различных задач, связан­ных с изучением атмосфер планет, звезд и Солнца. Ре­шение части из них было получено самим Амбарцумяном.

Принцип инвариантности стал исходным при реше­нии вопросов, связанных с многократным рассеянием электромагнитного излучения вообще. Этот принцип на­шел многочисленные применения не только в астрофи­зике, но и в самых различных областях теоретической и экспериментальной физики, геофизики, радиофизики и даже в диагностике болезней.

Позже, после многолетнего перерыва, Амбарцумян снова вернулся к проблеме рассеяния света и внес су­щественное дополнение к применениям принципа инва­риантности. Он нашел путь, который дал возможность использовать этот принцип в нелинейной теории рассея­ния света. Нелинейные задачи рассеяния возникают, когда не только рассеивающая среда влияет на свет, но и сам счет оказывает заметное влияние на среду в смыс­ле изменений ее оптических свойств. Из полученных им новых результатов значительный интерес представляет теоретическое предсказание явления просветления сре­ды под влиянием падающего на нее излучения.

В заключение отметим, что в работе, посвященной исследованию интегрального управления лучистого равновесия в звездных атмосферах, ученый раскрыл некоторые интересные особенности этого урав­нения, которые не встречаются в математической физи­ке и имеют не только научное, но и практическое зна­чение для решения таких уравнений.

На сайте публикуются статьи, отобранные В.А.Амбарцумяном для своей последней книги “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988:

<!--[if gte mso 9]> Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 <!--[if gte mso 9]> <!--[if gte mso 10]> <!--[endif]-->

"On the scattering of light by planetary atmospheres."

"On the problem of diffuse reflection of light by turbid medium."

"On the problem of the diffuse reflection of light."

Эти статьи впервые были опубликованы в следующих изданиях:

• "О рассеянии света атмосферами планет," Астр. журн. [Sov. Astr.], vol. 19, pp. 30-41, 1942.
• "К вопросу о диффузном отражении света мутной средой," ДАН СССР [Dokl. Akad. Nauk SSSR], vol. 38, pp. 257-261, 1943.
• "On the problem of the diffuse reflection of light," Journal of Physics, vol. 8, no. 2, pp. 65-75, 1944.
• Они же были перепечатаны в изданиях:
• «Научные труды» [в 3-х томах] Под ред. В.В.Соболева. Изд-во АН АрмССР, 1960-1988.
• “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

Статьи (PDF) из книги Виктора Амбарцумяна

"A Life in Astrophysics. Selected papers of V.A. Ambartsumian", Edited by Rouben Ambartsumian, Allerton Press, 1988:

"The theory of fluctuations of the surface brightness in the Milky Way".

"Surface brightness in our Galaxy".

"On the patchy structure of the interstellar absorbing layer."

Природа межзвездной материи и теория флуктуа­ции.

(Из книги Л.В.Мирзояна «Виктор Амбарцумян» , Ереван,1985г.)

После открытия явления поглощения света в меж­звездном пространстве Галактики возникла необходи­мость изучения свойств межзвездной поглощающей ма­терии. Поглощение света звезд и туманностей межзвезд­ной матерней вносит значительные изменения в их яр­кости, искажает их расстояния и, следовательно, рас­пределения в пространстве. Это сильно осложняет ис­следование строения Галактики.

Амбарцумян внес важный вклад в изучение меж­звездной материи, в определение ее строения и опти­ческих свойств. Он показал, что поглощение света в Галактике невозможно объяснить присутствием газо­вой материи в межзвездной среде и причиной этого яв­ления следует считать межзвездную пылевую материю.

Ученый (совместно со своим учеником Ш. Г. Горделадзе) в широко известном исследовании раскрыл при­роду наблюдаемой связи светлых пылевых туманностей в Галактике с освещающими их звездами. Простым и остроумным методом было показано, что эта связь в большинстве случаев случайная. Иначе говоря, как светлые наблюдаются лишь те пылевые туманности, около и внутри которых при случайных встречах ока­зались звезды достаточно высокой светимости. Это озна­чало, что пылевые туманности, в соседстве с которыми не имеется звезд высокой светимости, не освещаются и должны быть темными. Следовательно, необходимо было допустить, что светлые и темные пылевые туман­ности являются одинаковой природы образованиями. Расчеты показали, что в Галактике звезды высокой светимости освещают лишь ничтожную долю (1/2000) всех пылевых туманностей. Иначе говоря, число неосвещаемых, темных пылевых туманностей в нашей звезд­ной системе должно быть в 2000 раз больше, чем число светлых пылевых туманностей. Из факта такого обилия темных пылевых туманностей был получен принципиаль­но важный вывод о том, что поглощение света в меж­звездном пространстве Галактики вызывается не непре­рывной пылевой средой, а в основном отдельными тем­ными пылевыми туманностями — поглощающими обла­ками. Тем самым было установлено, что межзвездная поглощающая среда состоит из отдельных поглощаю­щих облаков, то есть имеет клочковатую структуру.

Поглощающие облака больших размеров, обладаю­щие большой поглощательной способностью, непосред­ственно наблюдаются в виде темных облаков и могут быть исследованы с помощью вызываемого ими погло­щения света расположенных за ними звезд. Однако наблюдение, следовательно и исследование небольших облаков, обладающих незначительной поглощательной способностью, практически исключается, в то время как они составляют подавляющее большинство всех поглощающих облаков.

Мощным средством исследования совокупности меж­звездных поглощающих облаков малых размеров яви­лась разработанная Амбарцумяном теория флуктуации.

Поглощающие облака в межзвездном пространстве сконцентрированы в довольно узком слое вокруг плос­кости симметрии Галактики. Из-за вызываемого ими поглощения света возникают определенные отклоне­ния в наблюдаемом распределении яркости Млечного Пути на небе, а также чисел внегалактических туман­ностей (Внегалактические туманности являются на самом деле ог­ромными звездными системами — галактиками, подобно нашей Галактике. Вследствие их больших расстояний на фотографиях они имеют вид туманностей и поэтому раньше считались туман­ностями.) по сравнению с равномерным распределением.

Иначе говоря, если при отсутствии межзвездного поглощения, например, яркость Млечного Пути в со­седних областях неба должна была отличаться немного (она должна была изменяться плавно), то наличие межзвездных поглощающих облаков приводит к тому, что при переходе от одной области к соседней на небе наблюдаются скачкообразные изменения этой яркости. Характер и величина наблюдаемых отклонений пол­ностью определяются поглощательнымн свойствами межзвездных облаков и их числом на пути луча света. Исследование наблюдаемых отклонений с помощью теории флуктуации позволило определить важные характеристики (средняя поглощательная способность, средние размеры и т. д.) межзвездных поглощающих облаков. Следует добавить, что в теории флуктуации Амбарцумян учел различия в наблюдаемых распреде­лениях рассматриваемых величин по сравнению с равно­мерным распределением, которые являются следствием существования физических групп звезд и галактик, а также наличия рассеяния света в межзвездном про­странстве.

В настоящее время выводы о клочковатой структуре межзвездной поглощающей среды Галактики и о природе и свойствах поглощающих облаков твердо вошли в науку.

Интересно отметить, что при рассмотрении случай­ных отклонений наблюдаемых величин, соответствую­щих двум соседним направлениям в Галактике, от их среднего значения Амбарцумян столкнулся с матема­тической задачей, требующей некоторого обобщения закона распределения случайных величин Пуассона для случая, когда случайные величины не полностью независимы друг от друга.

На сайте публикуются статьи, отобранные В.А.Амбарцумяном для своей последней книги “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

<!--[if gte mso 9]> Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 <!--[if gte mso 9]> <!--[if gte mso 10]> <!--[endif]-->

"To the theory of fluctuations of the surface brightness in the Milky Way."

"On the surface brightness in Galaxy."

"On the patchy structure of the interstellar absorbing layers."

Эти статьи впервые были опубликованы в следующих изданиях:

• ’ ’ К теории флуктуации яркости в Млечном пути," ДАН СССР [Dokl. Akad. Nauk SSSR], vol. 44, no. 6, pp. 244-247, 1944.
• "О поверхностных яркостях в Галактике," Астр. журн. [Sov. Astr.], vol. 23, pp. 257-268, 1946.
• "On the patchy structure of the interstellar absorbing layer," Trans. IAU, vol. 7, pp. 452-455, 1950.
• Они же были перепечатаны в изданиях:
• «Научные труды» [в 3-х томах] Под ред. В.В.Соболева. Изд-во АН АрмССР, 1960-1988.
• “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.

During my studies at the University of Leningrad (1925–1928) I paid chief attention to astronomical and mathematical courses. Although I always realized the necessity of better knowledge of physics, at that time this discipline did not seem too attractive to me. The only exceptions I remember were quantum mechanics as well as some chapters in statistical physics. Now I feel that my knowledge of physics remained on a level insufficient for a theoretical astrophysicist.

Perhaps this circumstance, as well as lack of physical intuition, were the reasons why during the fifty years of my scientific work I concentrated mainly in directions where logical consistency is of greater importance than physical insight. At the same time, I have spent much time in the study of the data obtained by observers.

Modern astrophysics deals with great diversity and richness of observational data, with a huge variety of cosmical bodies and systems. At the same time, there is a great diversity of paths of scientific investigations and ways of thinking.

Nevertheless, my personal scientific efforts have been almost completely devoted to three main directions of theoretical work: 1. the invariance principles as applied to the theory of radiative transfer, 2. the inverse problems of astrophysics, and 3. the empirical approach to the problems of origin and evolution of stars and galaxies. In the following pages I give a short review of my results in these directions.

Invariance principles

The problem of scattering and absorption of light in a medium that consists of plane–parallel lay­ers was considered in the classical works of Schwarzschild, Shuster, Eddington, Milne and Chandrasekhar. In essence, their method was based on a study of balance of radiative energy in elemen­tary volumes inside the medium. As a result the problem was reduced to some integral equation with integral logarithmic kernel.

Even in the case of isotropic and monochromatic scattering the solution was not simple enough. But the general problem of anisotropic scattering with redistribution of frequencies (important for the theory of absorption lines) was connected with many more complications and difficulties.

As a university student, I tried to contribute to this field. My diploma work was devoted to the integral equation of radiative equilibrium . However, the first essential results were achieved only in 1932–1933 when I worked out a method of successive analysis of Lyman–continuum and Lα radiation fields in the problem of radiative equilibrium of planetary nebulae. I found also a simple approach to the monochromatic scattering problem in deep layers of a medium (for example, in deep layers of the ocean) with arbitrary indicatrix of scattering. But all this was within the framework of classical methods. Only in 1941 did I find other, much more effective tools.

I mean the method of addition of layers which is sufficiently described in the articles of the psent book.

Because of the basic observation that the pattern of diffuse reflection from a semiinfinite layer remains unchanged when a supplementary layer is added to the boundary, the method was called the invariance principle.

In the simplest case of monochromatic and isotropic elementary scattering acts the method enables to replace the search for a family of solutions of a complicated linear integral equation by a numerical solution of a single and very simple nonlinear functional equation.

In later work of mine the invariance principle was applied to more complicated cases of finite optical thickness and of anisotropic scattering.

In a wonderful way the principle of invariance has reduced the question of fluctuations of surface brightness of Milky Way again to a very simple functional equation. The problem was treated further in a series of papers by S. Chandrasekhar and G. Mu¨nch in a much more complete form. No wonder, the success of the method attracted attention of researchers in adjacent fields. A far reaching modification of invariance principle was applied by Richard Bellman under the name of invariant embedding, for the solution of the most sophisticated problems of neutron transfer and others.

During the years after the War, my younger colleagues attempted to apply the invariance principle to some nonlinear problems of radiative transfer. Some moderate success was achieved here, too.

More recently, it came to my knowledge that the invariance principle or invariant embedding was applied in a purely mathematical field of integral geometry where it gave birth to a novel, combinatorial branch (see R. V. Ambartzumian, “Combinatorial Integral Geometry”, John Wiley, 1982). The resource of invariance principle seems to be immense indeed!

Inverse Problems

After my graduation from the University, my attention was attracted to the following question: in what degree does the totality of empirical data of atomic physics (the frequencies of spectral lines, the transition probabilities, etc.) define the system of laws and rules of quantum mechanics or more specifically, the form of the Schr¨odinger equation? Very soon I came to the conclusion that rigorous solution of this problem was beyond my capabilities, and I decided to concentrate on a more modest problem of the same kind. For instance: in what degree do the eigenvalues of an ordinary differential operator determine the functions and parameters entering into that operator? I found that this problem was still too difficult. Finally, I published in 1929 in Zeitschrift fu¨r Physik a paper which contained a theorem that among all strings, the homogeneous string is uniquely determined by the set of its oscillation frequencies. Apparently during the fifteen subsequent years nobody has taken notice of that paper (when an astronomer is publishing a mathematical paper in a physical journal, he cannot expect to attract too many readers). However, beginning from 1944, that topic was developed by a number of outstanding mathematicians who have succeeded in obtaining many interesting results related to the “inverse Sturm–Liuville problem”. As regards myself I tried persistently during many years to find other cases where one could directly derive natural laws from observational data or, as I now pfer to put it, to solve further inverse problems.

There are many interesting examples of solution of outstanding inverse problems in classical astron­omy. The establishment of Kepler’s laws of planetary motions from observations is an instance for this. However, there had been rather few such cases in astrophysics.

In one of his popular papers Eddington put forward the following question: is it possible to find the distribution function ϕ of the components of stellar velocities in the solar neighborhood from radial velocities alone without making any special assumption on the form of ϕ. This problem was solved in a paper that I wrote in 1935 and was psented by A. S. Eddington for publication in Monthly Notices of The Royal Astronomical Society (now in the psent book).

It was shown in that paper that mathematically the problem reduces to the problem of finding the values of a function of three coordinates in the velocity space when the values of the integrals of this function over any plane in that space are given as a function of three parameters defining a plane. The problem was solved in a finite form and the very first trials have shown the applicability of this method to the existing data on radial velocities. I think that now, when we have much richer catalogues of radial velocities, it is worthwhile to apply the solution again.

Can the problem of statistical evaluation of the number of flare stars in open clusters and associations be considered as an inverse problem? My answer is yes and in fact, any statistical problem I would attribute to this class. The ideology of mathematical statistics is very close to and can be a clear illustration for the ideology of inverse problems in general: given the observations, find the governing law.

The term “Inverse problem” now becomes increasingly fashionable in mathematical physics. One could expect, that the dual expssion “ a direct problem” should be used at least at the same frequency rate. However, this does not happen and an obvious explanation to this asymmetry is that the authors do not feel the need to stress the direct nature of problems, and avoid using the adjective “direct”. Presumably, in a direct problem, given the governing law one tries to pdict the result of observations.

The Empirical Approach to the Evolutionary Processes in the Universe

From the very beginning of my work in astrophysics I have been interested in the problems of the origin and evolution of stars and galaxies. It was clear to me that the old approach by means of global cosmogonic hypotheses or speculative models could hardly bring serious results. It was clear that one must proceed from empirical data.

The evolutionary processes in the Universe are of exceedingly complicated and diverse nature. Therefore, there is no chance of understanding them using a small number of speculative models or hypotheses. Instead of making more or less arbitrary assumptions, we must analyze patiently the empirical data and try to deduce from them conclusions on existing links between the evolutionary chains.

My idea was to find cases where it is relatively easy to deduce from the psent state of an astronomical body or a system the direction of its changes, in other words to find cases where we can conclude from simple considerations the evolutionary trend at a given phase, without the knowledge of all other phases. Of course, I do not claim this approach to be my invention. But I decided to follow this approach as strictly as possible.

I took the planetary nebulae. For them Zanstra had concluded earlier, that the only explanation of unusual appearance of emission lines was the expansion. My further studies soon made clear that the planetaries resulted from ejections from the outer layers of their central stars.

When I analyzed the effect on interactions of members of a stellar cluster from close mutual passages during their motion, the conclusion was inevitable that the clusters are subject to the process of evaporation. In the case of open clusters, this process must be relatively rapid, having the time scale of the order of 108 - 109 years. This is a short time compared to the time scale of the Galaxy.

Thus, it was shown that the open clusters that now exist in the Galaxy are relatively young and rapidly changing systems and that the general stellar field of the Galaxy is steadily growing in the number of stars at the cost of disintegration of clusters. At the same time, formation of clusters from individual field stars is practically impossible.

After the War, I found that more extended groups of stars and of diffuse nebulae that have received the name of stellar associations are much younger than the ordinary open clusters. They contain often hot giants (O and B stars) and always a large percentage of variable dwarfs (T–Tauri variables and flare stars). The age of many associations is between 106 and 107 years. Their very existence proves two fundamental facts concerning the birth of stars in the Galaxy: 1. the formation of stars is a process continuing through the psent epoch of the evolution of our Galaxy, and 2. the formation of stars proceeds in relatively large groups (associations and clusters).

The subsequent discovery of the fact that stellar associations contain multiple stars of a special type—the so–called Trapezium –type systems — has shown that, in the associations, subgroups that are younger than the associations as a whole (the age between 105 and 106 years) exist. In the 1930s I tried to study the statistics of the elements of orbits of double stars in the Galaxy to obtain some indications about the direction of their dynamical evolution. The final conclusion was that wider pairs are rapidly disintegrating. Therefore, the existence of some very wide pairs puts an upper limit on the age of the Galaxy at least in its psent state. This limit is quite independent of any cosmological consideration and is of the order of 1010 years.

My task was not merely to avoid the use of speculative models but also to get rid of some superstitions remaining from classical cosmogonies, which at the first glance appear like quite natural assumptions. Take the idea that in the first phase of any process of formation of astronomical bodies or systems we always have nebular matter. Even now this opinion pvails among many theoreticians. However, it is difficult to find direct evidence for such an assumption in observational data.

All kinds of nebulae (and not only planetary or cometary) in our Galaxy as well as in the external galaxies are in the state of rapid change. Their lifetime must be orders of magnitude shorter than the lifetime of the majority of stars or planets. The radio–nebulae, of which the best example is the Crab nebula, are results of supernovae explosions; they all dissipate rapidly. There are many evidences of expansion of some massive diffuse nebulae. The same is true for the so–called compact H II regions. The fact is that almost everywhere we observe directly or indirectly the formation of nebulae by way of ejections from stars and their groups. But the evidences in favor of the opposite processes (collapses of nebulae, accretion of nebular material) are infrequent and at times very dubious. At least the psent-day picture of the Universe is dominated by processes of explosions, ejections from massive bodies, and subsequent formation of such short–living objects as nebulae.

One of the most intriguing questions about stellar associations is that some of them are ex­panding or contain expanding groups of stars. In our first papers on stellar associations (1947–1951) the pdiction was made that the expansion is a general phenomenon among associations. Studying proper motions in the association Perseus II, Professor A. Blaauw confirmed its expansion. Later on he found the expansion phenomenon in a part of the Scorpio–Centaurus associations. At the same time, in many other associations no appciable expansion has been found. However, these negative conclusions are definitive only for a number of nearby associations. Therefore, there are only one or two cases where we certainly have no simple expansion phenomenon. At the same time, the existence of at least some expanding groups is the evidence of some kind of explosion processes connected with the birth or with the early stage of evolution of young stellar groups. Here again, the empirical data do not favour the theories of condensation of diffuse matter into the stars.

In the years 1955–1965 I turned my attention to the phenomena in and around the nuclei of galaxies. In the past, astronomers and particularly theoreticians showed little interest in the properties of the nuclei of the galaxies. In a report delivered to the Solvay Conference of 1958 I showed that these nuclei are often centers of large scale activity which proceeds in different forms. I suggested that the ratio galaxies are not the products of collisions of galaxies, as it was accepted at that time, but are systems in which ejections of tremendous scale from the nuclei take place. As a consequence of such ejections, clouds of high energy particles are formed.

The subsequent discovery of quasars added one more form of nuclear activity by which a con­siderable part of liberated energy is emitted as the nonstellar optical radiation of the nucleus. In such cases, the luminosity of the nucleus often exceeds 1011 or 1012 times (sometimes even more) the luminosity of our Sun.

In another important development, the astronomers B. Markarjan, E. Khatchikjan, and others who worked with me at Byurakan Observatory initiated a more systematic observational study of the optical manifestations of activity in galaxies such as the ultra–violet excess and strong emission lines. One of the results of this work was a tenfold increase of the number of known Seyfert galaxies.

At the symposia organized in 1966 at Byurakan Observatory and in 1970 at the Vatican Academy of Sciences, different forms of activity of nuclei including the phenomena in QSO’s and in Seyfert galaxies were thoroughly discussed. Since then, a huge volume of observational work has been carried out. However, the theoretical interptation has made little progress as yet.

While the observed forms of the activity of nuclei speak directly in favor of the fundamental nature of explosion and expansion processes taking place in central parts of galaxies, many the­oreticians are still constructing models of nuclear phenomena in which the ejection processes are pceded by some form of collapse of great amounts of diffuse matter. According to such models, the ejections are only the secondary consequences of more fundamental processes of collapse. It is hardly necessary to say that I am very skeptical about such a speculative mode of thinking. There is no evidence even for the possibility of such a course of events. It seems that such an approach is the remnant of the old notion that the evolutionary processes in the Universe are always going in the direction of contraction and condensation.

Almost all the new interesting discoveries, which were extremely abundant during the last three decades, proved to be great surprises for existing formal theoretical models. Let me mention two cases of complete failure of the speculative approach.

1. The existing theories have completely failed to pdict such an important phenomenon as flare stars. There is no doubt now that the majority of stars after the period of their formation (T– Tauri stage) go through this phase of evolution. Therefore, one of the first tasks of every evolutionary theory must be the explanation of peculiarities of the flare processes.
2. The situation is even worse with fuors (this term I use for the stars of FU Orionis type). The fuor stage is important in the life of at least some categories of stars, and this was rather fatal for many speculative theories. But the things are more serious than it may seem from first glance. It appears now that there is a whole sequence of types, which in their photometric behavior are more or less similar to fuors. The P Cygni star, which brightened almost four centuries ago, is an example. It is well known that in every spiral or irregular galaxy we have many supergiants of P Cygni type. Doubtless, brightenings of p–P Cygni type stars are significant in the evolution of supergiants.

It is natural to try to uncover the secrets of nature by observing the key points where they are hidden. We can hardly reach this aim only by theorizing. We conclude with the statement that observations produce almost innumerable testimonies in favour of ejectious and explosions. At the same time the observations are rather scanty as regards the processes of condensation and collapse. It is not our intention to pronounce an indictment on the ideas connected with condensation process or deny their existence. But in the psent epoch of the life of Observable Universe the opposite phenomena, i.e. expansion and diffusion are responsible for the majority of changes now taking place.

Yerevan, 1993.

Популярные статьи В.А. Амбарцумяна.

Предисловие

Особое значение имеют небольшая книжка «Загадки Вселенной», адресованная старшеклассникам, выбирающим профессию, и выступление на конференции молодых астрономов в 1978 году, как бы подводящее итоги научного пути Виктора Амазасповича.

Зачем это нужно? Дело в том, что мы печатаем результаты своих наблюдений, теоретические работы и выводы из них в виде отдельных статей. А общая направленность научной деятельности исследователя, отношение каждой из работ к общему направлению развития науки всегда остаются неосвещенными.

Когда однажды я приветствовал профессора Оорта по случаю его 70-летия и сказал несколько хороших слов, он ответил: "Знаете, профессор Амбарцумян, в своей жизни я сделал больше ошибок, чем хороших работ". Я думаю, что если это применимо к Оорту, очень выдающемуся астроному, то тем более это относится ко мне. Мы, конечно, делаем много ошибок, особенно тогда, когда стремимся пойти по новым путям.

Но какие же они, эти новые пути и действительно ли в науке всегда можно найти их? Вот об этом и о том, по каким именно путям я стремился пойти вперед, я хотел бы рассказать вам.

Я не хочу делать это, перечисляя все свои работы или даже результаты этих работ. Это не так интересно, т.к. все это можно найти в литературе. Тем более, не хочется перечислять собственные ошибки, хотя иногда бывает интересно проанализировать, посмотреть, в чем дело, почему так получается. Это очень интересно и полезно, особенно для молодежи. Но в том, более общем свете, в котором я хочу описать направления, в которых работал, может быть, эти ошибки будут лучше видны.

С самого начала следует особо подчеркнуть, что в тех направлениях, с которыми связана моя жизнь, вся моя научная деятельность, ученые работали и раньше. Одни только начинали, другие многого добились. Мне, может быть, иногда удавалось достигнуть немножко большего. Я считаю также, что мне иногда удавалось довольно успешно начинать работать в новых направлениях. Но сказать, что так же успешно их разрабатывал и завершал, я не могу. А на самом деле, если внимательно исследовать историю науки, то почти всегда можно найти предшественников даже у тех, кто предлагает, казалось бы, совершенно свежие идеи.

И прежде чем начать перечисление тех трех областей, тех трех идей, которые довлели надо мной в течение всей моей жизни, я хочу дать еще несколько объяснений, чтобы стало понятно, почему именно так сложилось.

Надо начать с того, что я окончил математический факультет Ленинградского университета, так как в ЛГУ астрономов готовят на этом факультете. Поэтому мое образование имеет математический характер. С другой стороны, многие астрофизики заканчивали и заканчивают физические факультеты, и образование у них физическое. Физики выгодно отличаются тем, что у них больше физической интуиции. К астрономическим вопросам они могут подходить с таким могучим оружием, каким является научная физическая интуиция. Интуиция позволяет уже с первого взгляда видеть глубже, подсказывает, как можно действовать в данной области. Но и математическое образование имеет свое преимущество, т.к. хорошо развивает формально-логическое мышление. Поэтому до сих пор неясно, какой из этих двух типов образования лучше для астрофизика. Наверное, хорошо, что у нас существует и то, и другое.

Что же касается меня, то я не только учился по астрономической специальности, но и сдал все экзамены по математическим дисциплинам. Следовательно, у меня имеются как преимущества, так и недостатки астрофизика, имеющего математическое образование. Может быть, это признание поможет вам понять, почему я пошел именно по тем путям, о которых я буду говорить далее.

Принцип инвариантности

Люди моего возраста вступили в науку в конце 20-х годов. В то время происходило первоначальное развитие теоретической астрофизики, и многие исследователи работали над ее проблемами. Среди множества различных работ выделялись задачи о переносе излучения в звездных атмосферах, задачи о рассеянии света и т.д. Задачи рассеяния света и лучистого равновесия довлели над теоретиками. Ими первым стал усиленно заниматься Шварцшильд, а затем Эддингтон и Милн.

В то время я тоже занимался этими задачами и опубликовал несколько работ, касающихся проблемы лучистого равновесия в планетарных туманностях, а также задач рассеяния света в этих туманностях, рассеяния света в атмосферах планет и даже рассеяния света в море, в океане.

В 1941 году во время войны я эвакуировался из Ленинграда в город Елабугу, гденачал работать филиал ЛГУ. Тогда меня очень занимала задача переноса лучистой энергии и рассеяния света в мутной среде, которая имела большое практическое значение. Я расскажу об одной из таких задач, которая была решена мною новым способом, названным в дальнейшем принципом инвариантности.

Пусть имеется полубесконечная среда, ограниченная с одной стороны плоскостью. На эту плоскость падает излучение извне в виде параллельного пучка. Каждый элемент среды с определенной вероятностью может поглощать и рассеивать кванты. Каждый квант, падающий на границу рассматриваемой среды, проникает до некоторой глубины и поглощается некоторым атомом. После этого возбужденный атом может снова испускать поглощенный квант, возвращая его в поле излучения, или может отдать свою энергию среде. Во втором случае имеет место так называемое истинное поглощение, и рассматриваемый квант выбывает из поля излучения, отдавая свою энергию на нагревание среды. А в первом случае рассеянный квант может снова поглощаться уже другим атомом...

Таким образом, один и тот же квант может быть поглощен каким-нибудь атомом, затем с какой-то вероятностью λснова испущен, но уже в другом направлении, потом снова, и так в третий раз, в четвертый... Здесь мы наблюдаем процесс, который известен, как многократное рассеяние излучения в среде. Представляет большой интерес рассмотреть, какое количество излучения отразится от полубесконечной среды, когда падающее на нее излучение испытывает в ней многократное рассеяние.

Такая задача, возникающая на почве рассмотрения различных астрофизических проблем, была сформулирована давно. И математически она описывается с помощью интегрального уравнения, в котором фигурирует оптическая глубина t. Это уравнение обладает таким замечательным свойством, что при замене в нем t на t + a оно по существу не изменяется.

Физически это означает следующее очевидное утверждение. Если мы имеем среду, простирающуюся в одну сторону до бесконечности, то прибавление слоя с конечной толщиной a с такими же физическими свойствами не вносит никакого изменения в среду. Действительно, ведь и в этом случае среда останется бесконечной и свойства ее, как целого, останутся неизменными. Тогда, приравнивая нулю всю сумму изменений интенсивности отраженного излучения, которые возникают в результате добавления слоя a, в том числе и ослабление излучения в этом слое, мы приходим к некоторому функциональному уравнению. Это уравнение легко решается численно, а решение его есть некоторая фундаментальная функция, с помощью которой выражается интенсивность отраженного излучения. Так применяется принцип инвариантности.

В дальнейшем очень многие исследователи работали в области разработки принципа инвариантности для различных задач. Множество интересных работ было сделано Соболевым, Чандрасекаром, Беллманом. Вслед за ними пошли их ученики. Теоретическая группа нашей обсерватории также много занимается проблемами переноса излучения и успешно применяет этот принцип.

В несколько иной формулировке, которая, собственно говоря, была еще в наших работах, но потом особенно четко прозвучала в работах Беллмана и его учеников, этот принцип называется принципом инвариантного вложения. И он оказался применимым не только к астрофизическим задачам, но и ко многим областям математической физики.

Хочу заметить, что некоторые исследователи, излагая впоследствии мои работы, говорили о принципах инвариантности. Но существует лишь один принцип, который по-разному применяется в различных случаях. Разработка принципа инвариантности, как метода исследования и дальнейшее применение его - одна из работ, в которую я был влюблен в течение всей моей жизни и влюблен до сих пор.

Как я уже сказал, оказалось, что этот принцип можно применять, и он успешно применяется не только в теории переноса излучения, но и во многих других областях. Одно такое применение мне удалось найти первому. Оно связано с анализом флуктуаций поверхностной яркости Млечного Пути. Задача заключается в том, чтобы определить распределение интенсивности поверхностной яркости на поверхности Млечного Пути. Предположим, что флуктуации возникают только из-за случайного распределения поглощающих облаков в Галактике. При таком распределении поглощающей материи мы в разных направлениях будем наблюдать различную интенсивность, даже если количество звезд очень большое.

Тогда, предполагая однородность (в макроскопическом смысле) слоя звезд и облаков, можно сформулировать принцип инвариантности следующим образом: распределение интенсивности не изменится, если наблюдатель передвинется вдоль луча наблюдения в том или ином направлении на конечный отрезок. Этот принцип справедлив здесь только потому, что луч проходит весь свой бесконечный путь в однородной среде. Строго говоря, существование границы Галактики на конечном расстоянии от наблюдателя нарушает это условие однородности. Но, из-за наличия поглощения на больших расстояниях от наблюдателя, даже значительные отклонения от однородности сказываются уже сравнительно мало.

Оба случая, рассмотренные нами, касаются полубесконечных слоев, которыми, с астрофизической точки зрения, не всегда можно аппроксимировать реальную среду. Но применения принципа инвариантности или инвариантного вложения не ограничиваются такими задачами. Те же соображения можно применить и по отношению к слою конечной оптической толщины τ₀. В этом случае нужно поступить следующим образом: прибавлять с одной стороны плоско-параллельной среды слой толщиной а,с другой стороны надо убавлять такой же слой. Очевидно, что после такой манипуляции ничего не изменится, и новый слой будет иметь те же свойства, что и прежний. Единственное отличие от полубесконечной среды выражается в математическом описании задачи. Если в случае полубесконечной среды мы имеем только отраженное излучение, то здесь, из-за конечной толщины слоя, существует и пропущенное излучение, которое уменьшается с увеличением толщины слоя. Естественно, что в этом случае получаются функциональные уравнения для двух функций: одно из них описывает интенсивность диффузно-отраженного излучения, другое - интенсивность диффузно-пропущенного излучения. Если τ₀→∞, то остается лишь одно уравнение, описывающее отражение излучения от полубесконечной среды.

Теперь совершенно ясно, что метод инвариантности или инвариантного вложения представляет собой некоторое начало, которое можно применять очень широко. Для понимания этого можно рассмотреть более общую задачу, в которой участвуют еще и некоторые параметры. Если в рассмотренных нами случаях менялась лишь оптическая глубина τ, то в другой задаче может меняться и вероятность выживания кванта λ , а, скажем, в нестационарной задаче будет меняться время. Кроме переменных в каждую задачу, конечно, могут входить и постоянные для данной задачи параметры.

Но, с другой стороны, любую заданную задачу можно рассматривать как частный случай какого-нибудь общего класса задач, где фигурируют новые параметры. В рассмотренных нами задачах такой параметр - оптическая толщина - напрашивается сам. Но ведь можно ввести и другие параметры. Можно, например, менять λ , все рассматривать как функцию от λ, можно менять структуру и построение слоев, от однородной задачи перейти к неоднородным задачам.

При рассмотрении задачи в такой общей постановке результаты наших исследований нам представляются уже как частный случай. Но по-настоящему в таком, более широком смысле принцип инвариантного вложения до сих пор не применялся на практике. Таким образом, могу сказать, что мною была упущена большая возможность развития очень интересного и широкого метода математической физики. я упустил эту возможность и свои работы посвятил только одной узкой области. По моему глубокому убеждению, обобщение этого принципа на многие задачи математической физики будет еще сделано.

Что же можно сказать об особенностях первой области, которой я увлекался? Принцип инвариантности имеет хорошо выраженный математический характер и является формальной моделью для целого класса задач. Эта модель придумана не нарочно, а для того, чтобы установить некоторые закономерности, возникающие в результате многократного рассеяния излучения. Науке нужны такие модели, носящие преимущественно математический характер, но в основе своей связанные с определенными физическими задачами. И хорошо, что молодежь умеет ими заниматься.

Обратные задачи астрофизики

Следующая область, которой я увлекался, в некотором смысле является диаметрально противоположной первой. В современной астрофизике царит необычайное увлечение моделями. Электронно-вычислительные машины интенсивно работают для того, чтобы вычислять разные модели строения звезд для наших астрономов.

Однако почти все новые явления, которые мы наблюдаем, оказываются неожиданными для теоретиков, занимающихся внутренним строением звезд. Они удивляются новым наблюдательным данным, вместо того, чтобы самим предсказывать какие-нибудь новые явления.

Конечно, в этом нельзя слишком винить теоретиков. Проблема здесь довольно сложная, так как в этой области мы далеко еще не все понимаем, неясно представляем физические процессы, происходящие в недрах звезд. Поэтому, несмотря на то, что в теории внутреннего строения звезд существует множество очень хорошо и подробно разработанных моделей, такой подход, видимо, здесь недостаточен. К примеру то, что звезды на пути своего развития должны пройти через стадию вспышечной активности, ни одна из этих моделей не смогла предугадать.

Вывод о том, что звезды малых масс и светимости в начальной фазе своего развития являются вспыхивающими, я считаю одним из важнейших достижений в области физики звезд. Вспышечная активность - есть фундаментальное свойство молодых звезд. Но оказалось, что это явление невозможно предсказать на основе моделей внутреннего строения звезд.

Повторяю, если раньше мы говорили, что особенностью звезды является то, что она порождает электромагнитное излучение и испускает его в окружающее пространство, то теперь мы знаем, что в начале пути своего развития она обладает еще и вспышечной активностью. Если кто-то намеревается объяснить строение звезды, то наряду с объяснением электромагнитного излучения, которым обладает спокойная звезда, он должен дать объяснение также и вспышкам. К сожалению, существующие в настоящее время модели не в состоянии сделать это.

Очень долго выполняя работу, которая по существу была разработкой модели, сам я иногда разочаровывался в модельном подходе и по этой причине все время стремился к чему-то другому. Это стремление уже в самом начале моей научной работы приводило меня к постановке обратных задач. Обратные задачи - это вторая моя любовь, которая продолжает увлекать меня с необычайной интенсивностью, даже разгорается все больше.

Но если в принципе инвариантности я имел ощутительный успех, заключающийся в том, что мне удалось разработать методы решения некоторых задач, то здесь мой успех очень незначителен. Тем не менее, я считаю очень важным остановиться на нем. Ведь в жизни так тоже бывает: в одной области добиваешься успеха, тогда как другую любишь больше.

Когда я был молод, появилась квантовая механика, появились работы Шредингера, посвященные волновой механике. Он показал, что вопрос об уровнях энергии системы приводит к решению задачи о собственных значениях некоторых дифференциальных уравнений. А это, в свою очередь, означает, что спектр энергетических уровней может быть получен вычислением спектра собственных значений этих уравнений.

Линейчатость спектров удивляла всех задолго до того, как появилась квантовая механика. Каждому элементу соответствуют свои частоты, связанные, по теории Бора, с тем, что спектральные линии получаются путем перехода атомов между дискретными энергетическими уровнями. С другой стороны, из математики уже тогда было известно, что во многих случаях спектр собственных значений дифференциальных уравнений дискретен. То, что математический спектр собственных значений и наблюдаемый спектр частот излучения атомов очень похожи друг на друга, всем бросалось в глаза. А Шредингер показал, что на самом деле это одно и то же, что можно найти уравнения, у которых собственные значения дают спектр линий данного атома.

Очень давно одним из физиков мне был задан следующий вопрос: а нельзя ли с помощью наблюдаемого спектра частот излучения или поглощения написать то уравнение, собственные значения которого определяют эти частоты, то есть, однозначно вывести из совокупности наблюдаемых частот модель атома. Эту чрезвычайно сложную задачу никому еще не удалось решить в такой общей постановке. Но для того, чтобы что-то сделать, я рассмотрел более простую задачу такого же типа.

Допустим, имеется совокупность частот колебаний однородной струны. Что можно сказать о струне, основываясь на этой совокупности? Мне удалось доказать, что такой спектр может иметь только однородная струна. Другие же струны будут иметь совершенно другие совокупности частот. Эта работа была напечатана в 1929 году в журнале "Zeitschrift für Physik". Получалось так, что астроном напечатал статью на математическую тему в физическом журнале, и не удивительно, что никто не обратил на нее никакого внимания.

Так лежала работа моя в пыли библиотек 15 лет. Только в самом конце войны математики все-таки докопались до нее и посвятили ряд исследований обратным задачам этого типа. Как видите, здесь тоже я поставил общую задачу, но решил ее только для частного случая, начал довольно интересное дело, но потом, кроме этого маленького результата, ничего не имел. К счастью, потом многие стали заниматься этой проблемой, и она привела к довольно большим математическим исследованиям относительно обратных задач.

Во второй раз я встретился с обратной задачей, когда перечитывал одну из старых статей Эддингтона. Она была напечатана в русском переводе еще до революции в сборнике "Новые идеи в астрономии". Статья была посвящена проблемам построения функции распределения пространственных скоростей звезд.

Я точно не помню формулировку Эддингтона, но логическая цепь его мысли была такова. Пространственная скорость данной звезды определяется на основании двух ее составляющих - лучевой и тангенциальной скоростей. Лучевую скорость можно получить непосредственно из спектральных наблюдений, а для вывода тангенциальной скорости нужны собственное движение звезды и расстояние до нее. Так как все эти величины определяются разными методами, то они подвержены систематическим ошибкам совершенно различных типов. При детальном анализе видно, что при наличии ошибок список пространственных скоростей звезд, наблюдаемых в разных направлениях, представляет собой какую-то кашу. А проанализировать характер ошибок, входящих в каталог пространственных скоростей, оказывается чрезвычайно трудным. Нельзя ли вывести закон распределения пространственных скоростей на основании лишь лучевых скоростей, спрашивал Эддингтон.

Собственно говоря, что мы имеем в этом случае и что должны вычислить? Имеется распределение лучевых скоростей большого числа звезд, которые наблюдаются в разных направлениях. На основании этого легко можно построить функцию зависимости количества звезд в данном направлении от лучевых скоростей. Построенная таким образом функция будет зависеть от трех переменных, которыми будут галактическая долгота и широта, показывающие направление, а также величина лучевой скорости. Неизвестная функция тоже зависит от трех переменных, то есть значений трех составляющих пространственной скорости.

Как видите, после такой постановки задача кажется более реальной; на основании функции, зависящей от трех переменных, надо найти другую функцию трех переменных. Я решил эту задачу и в 1935 году, по просьбе Эддингтона, работу послал ему. В этом же году он напечатал ее в журнале "Monthly Notices".

Мне не хочется долго останавливаться на этом вопросе, но хочу заметить одну интересную вещь. Дело в том, что задачи такого рода возникают и в рентгеновской диагностике. Казалось бы, что общего может быть между рентгеновской диагностикой болезни, скажем, головного мозга, и построением распределения пространственных скоростей звезд?. Но ведь астрономия вообще очень похожа на диагностику: наблюдаешь что-то определенное, но должен вывести, понять другое. В изложенной только что задаче мы тоже имели дело с такой диагностикой; из лучевых скоростей надо было вывести распределение пространственных скоростей. Эта задача путем математических преобразований и упрощений приводится к уравнению Абеля, которое легко решается.

Еще один пример. Вы все знаете, что при исследовании шаровых скоплений возникает необходимость из наблюдаемого распределения в проекции вывести пространственное распределение звезд. И здесь тоже в конечном счете приходим к интегральному уравнению Абеля первого рода.

При освещении черепа человека рентгеновскими лучами получается возможность определения значений интегралов от коэффицента поглощения этих лучей вдоль различных прямых. От этих интегралов можно перейти к значениям самого коэффициента поглощения на основе решения уравнения Абеля. Теперь уже построены аппараты, которые данные об интенсивности рентгеновских лучей вводят сразу в ЭВМ, а запрограммированная машина дает реальную картину того, что находится, скажем, в мозгу или где-нибудь в другой части тела.С обратными задачами мне пришлось иметь дело и тогда, когда мы стали изучать вспыхивающие звезды.

Я двумя словами расскажу об одной из таких задач. Допустим, при наблюдении звездного скопления обнаружено некоторое количество вспыхивающих звезд. Пусть определенное число из этих звезд в течение периода t вспыхивают по одному разу, какое-то количество - по два раза. Оказывается, используя лишь эти данные и делая одно, правда, довольно грубое предположение, что средняя частота вспышек у всех звезд одинакова, можно оценить общее число вспыхивающих звезд в данном агрегате.

Пусть, n₁ - число всех звезд данного скопления, которые вспыхивали по одному разу, а n₂- число тех, которые вспыхивали по два раза за один и тот же период времени. Тогда, предполагая, что распределение вспышек во времени пуассоновское, можно показать, что число звезд, которые не показали вспышку, определяется следующей простой формулой:n₀ = n₁² /2n₂ .

Если же предположение одинаковой частоты для всех звезд, которое является, по существу, единственным грубым элементом, не выполняется, то полученная нами формула позволяет вычислить нижний предел для указанного числа.

В моей работе на эту тему, которaя опубликована в этом году, уже учтено то, что частоты вспышек у разных звезд не одинаковы. И в этом случае задача тоже оказалась разрешимой. Здесь мы приходим к интегральному уравнению, где функция распределения средних частот вспышек, которую мы ищем, находится под знаком интеграла. А вне знака интеграла стоит функция распределения первых вспышек во времени. А что такое первая вспышка? Она фактически означает открытие звезды, как вспыхивающей. Другого способа обнаружить вспыхивающую звезду, кроме как пронаблюдать ее первую вспышку, не существует.

Для такой статистики, очевидно, надо ввести также собственное время, которое складывается из экспозиций всех наблюдений до данного момента.

Когда я получил уравнение, о котором сказал выше, я был поражен тем, что статистика открытий вспыхивающих звезд может быть основой для важных статистических заключений, что на этой основе можно вывести функцию распределения частот вспышек, то есть важнейшую характеристику совокупности этих объектов.

Правда, при решении этого уравнения мы сталкиваемся с трудностями, связанными с неизбежностью больших ошибок при выполнении численных преобразований Лапласа. Это действительно так, и я признаю это, но другого способа нет. Ведь не существует такой теоретической модели, которая предсказала бы число вспыхивающих звезд в данном скоплении: по существующим моделям они вообще не должны вспыхивать.

Хочу подчеркнуть, что в таком подходе ничего нового в принципе нет. В астрономии всегда существовали как метод теоретических моделей, так и метод обратных задач. Что сделал Кеплер, когда вывел законы движения планет? Он решил обратную задачу. У него под рукой были результаты многолетних наблюдений Тихо Браге, и он долгое время, на основании этих данных, подбирал орбиту для Марса. Результатом этих исследований стали законы движений планет.

Стремление рассматривать Природу как совокупность обратных задач идет издавна. Блестящим примером такого подхода может служить открытие Ньютоном закона всемирного тяготения. В качестве исходных данных он использовал законы Кеплера и сделал попытку выяснить, какая сила могла бы привести к ним. Результатом оказалось рождение закона тяготения. В этом случае мы имеем дело уже с повторным применением метода обратных задач, то есть, когда решение одной обратной задачи служит исходным пунктом для другой.

Но число примеров удачного решения обратных задач в астрофизике, по сравнению с астрономией, очень мало.

Я тоже не могу похвастаться тем, что много сделал в этой области. А между тем это нужное дело и желательно, чтобы работы в этом направлении продолжались, потому что, пока явления поняты не очень хорошо, строить модели обычно оказывается ненадежным замыслом. Можно представить и взаимно дополняющий подход, когда оба подхода - метод обратных задач и метод моделей - помогают лучше понять Природу.

Одним словом, мне хотелось бы, чтобы эта проблематика разрабатывалась и дальше, и больше. Правда, это чрезвычайно трудно. Более того, решения таких задач часто бывают неоднозначными и не очень точными. Но усиленно работать в этой области необходимо, и я думаю, что такой подход будет особенно развиваться в наше время, в эпоху современных вычислительных машин. Огромную совокупность астрономических наблюдательных данных на быстродействующих машинах можно обрабатывать методами обратных задач, чтобы выявить внутренние связи, характер механизмов, играющих большую роль в данных астрофизических ситуациях. Можно вместо тех узких задач, о которых я рассказал, рассматривать более общие задачи, которые будут охватывать несравненно большую информацию. Этот подход можно применять, например, к космологии. Космологи, вообще, интересные люди. Они хотят, на основании двух-трех предположений, объяснить всю Вселенную. Но Вселенная, к их удивлению, оказывается гораздо более сложной, нежели построенные ими теоретические модели. И здесь, пожалуй, я буду противопоставлять метод обратных задач методу моделей. Если применять к этим проблемам первый метод, то он будет, вероятно, более плодотворным, чем второй, который вряд ли когда-нибудь даст приличные результаты. Впрочем, если бы я стал здесь дальше развивать эту мысль, то упрекнул бы космологов в том, что они пользуются методами, которые не адекватны поставленной задаче. Но, к счастью, уже нет времени, и я хочу перейти к третьему моему увлечению.

Космогония

Проблема эволюции небесных тел стара, как само человечество. Она в свое время, как вы знаете, была поприщем для различных космогонических гипотез. Но эти гипотезы не дали ожидаемых результатов, хотя некоторые интересные работы все-таки были сделаны, были получены интересные результаты формального характера. А сама проблема происхождения и эволюции небесных тел стала решаться, когда, собственно говоря, люди перестали заниматься этими гипотезами.

Астрономы, работавшие в области эволюции звезд, не задавались целью построить какие-то космогонические гипотезы. Они просто занимались изучением факторов, относящихся к звездам, и постепенно делали выводы о возможных путях эволюции. Благодаря этим работам в настоящее время мы уже имеем отдельные звенья той большой цепи явлений, которыми характеризуется развитие звезд.

К сожалению, то здесь, то там, еще появляются люди, которые все-таки хотят вернуться к старому методу. У нас, в Союзе, например, вдруг стала усиленно проповедоваться гипотеза Шмидта и другие гипотезы о происхождении солнечной системы.

Я думаю, что не имеет смысла больше увлекаться этими методами, но если есть смелые люди, которые думают иначе, пусть делают по-своему.

Уже в 20-х годах нашего века человечеству был известен огромный наблюдательный материал, касающийся звезд, туманностей и галактик. Теперь, в наше время, этот материал увеличился примерно в несколько десятков раз. И прямым следствием такого накопления фактов является то, что в современной астрофизике естественно возникают решения вопросов, касающихся, по существу, эволюции небесных тел. На основании этого материала мы должны понять куда, в каком направлении идет развитие во Вселенной.

Общими чертами все это можно объяснить на примере наиболее простых явлений. Если мы знаем современное состояние данной астрофизической системы, то на основании простых соображений, ошибочность которых очень мала в силу их крайней простоты, можно найти, куда она должна эволюцинировать.

Рассмотрим, к примеру, как должно себя вести звездное скопление, предоставленное самому себе. Очевидно, что при движениях звезд внутри скопления будут происходить их сближения между собой и, следовательно, обмен кинетическими энергиями. В результате этого распределение скоростей в каждом элементе объема приблизится к распределению Максвелла. Но при максвелловском распределении скоростей некоторая часть звезд будет обладать такими скоростями, которые позволят им уйти из скопления. Вместо них, в результате сближений снова должны появиться другие звезды со скоростями, превосходящими критическую. Таким образом, скопление должно медленно терять звезды и за несколько миллионов или миллиардов лет, в зависимости от численности звезд и их масс, должно рассеяться.

Как видите, для получения этого результата не нужны были никакие космогонические гипотезы. Правда, если говорить точнее, то надо учитывать и другие процессы, которые также, в свою очередь, приводят к рассеянию скопления, как, например, приливные силы. Но, по-видимому, основным фактором все-таки является процесс сближений и постепенное "испарение" скопления. То, что этот процесс называется испарением, не должно казаться удивительным, так как рассеяние скопления таким механизмом ничем не отличается от испарения, скажем, воды, оставленной в открытой посуде.

В качестве второго примера можно привести двойные звезды. Сближение двойной звезды с третьей может привести, в иных случаях, к распаду пары. Но теоретически мыслимы и противоположные процессы образования пар при случайном сближении трех звезд. А какие процессы из этих двух более вероятны? Оказывается, что при тех условиях, которые в настоящее время существуют в Галактике, распад для широких пар (которые составляют значительную долю всех двойных звезд) в миллионы раз более вероятен, чем объединение двух звезд в пару при встрече с третьей. Значит, образование пар бывает в миллионы раз реже, чем их распад, и, следовательно, процесс идет в сторону распада двойных звезд.

Здесь тоже, с помощью лишь наблюдаемого материала и без всякого рода космогонических гипотез были получены результаты, важные с точки зрения проблем эволюции вещества во Вселенной.

После этих двух примеров нетрудно уже догадаться, что именно меня интересовало в этой области, каким именно исходным пунктом я пользовался. Этот пункт - современное состояние наблюдаемых систем, на основании которого надо определить, в какую сторону шел процесс непосредственно до нашей эпохи или будет идти непосредственно после нее. В обоих рассмотренных случаях, как мы видели, имеет место рассеяние материи, распад наблюдаемых систем.

После таких примеров в дальнейшем появилась идея о звездных ассоциациях, в которых рождаются звезды и которые являются очень неустойчивыми системами.

Я не буду здесь подробно говорить об этом: все это вам хорошо известно. Знаете и то, что вопрос о распаде звездных ассоциаций вызывал большие споры и возражения со стороны многих астрофизиков. В последнее время снова открыт такой спор.

В чем дело? Общеизвестен тот факт, что наблюдения движений в звездных ассоциациях очень трудны. Поэтому, даже если в них действительно есть расширение, для его открытия или обнаружения нужна очень большая точность наблюдений. И, несмотря на это, известен случай, ставший уже классическим: это ассоциация Персей II, которая, по наблюдениям Блаау, расширяется. Но и после этого сторонники противоположной точки зрения до сих пор продолжают твердить, что это всего лишь исключение, только лишь единственный случай.

Недавно выяснилось, что тот же Блаау открыл второй такой случай, где группа звезд совершенно определенным образом рассеивается из одного центра, и то, что происходит расхождение звезд, расширение этой группы, не вызывает сомнения.

А трудность определения центра состоит в следующем. Дело в том, что если даже очень точно были бы известны направления и собственные движения звезд, все-таки остался бы открытым вопрос о характере распада. Ведь вполне возможно, что какое-то первоначальное тело сначала разделилось на две части, они разошлись немножко, потом, каждое из них, в свою очередь, разделилось и т.д. Так как механизмы такого последовательного распада могут быть самыми различными, наблюдаемая картина получается довольно сложной, и какая она, эта картина, в действительности, мы не знаем.

Я, например, стою на точке зрения последовательной фрагментации первоначального дозвездного тела и взаимного удаления звезд. Напротив, есть астрофизики, которые говорят, что происходит фрагментация первоначальной туманности, хотя в этом случае трудно понять, откуда у частей туманности такие скорости. На самом деле, возможно, все обстоит намного сложнее. Ведь давно известно, что Природа отлично умеет хранить свои тайны и нелегко отказывается от них, часто вводя нас в заблуждениеЕ

Впрочем, вернемся к процессам рассеяния вещества во Вселенной. С ними я впервые встретился, когда стал заниматься планетарными туманностями, и, наверное, я должен был начать с этого. Дело в том, что при предположении статичности планетарных туманностей, в них должно возникнуть такое колоссальное давление, при котором они немедленно взорвутся. Но ведь планетарные туманности существуют и не взрываются. Оказывается, что этим они обязаны расширению. Расширение и градиент скоростей сильно уменьшают световое давление. К примеру, если тепловые скорости атомов в туманности обозначить через _v1, скорость расширения через v₂, и v₂>>v₁, то световое давление вследствие расширения уменьшается в (v₂/v₁)² раз. Скажем, если отношение скоростей равно 0,1, то световое давление в такой туманности во 100 раз меньше, чем в статической туманности.

Интересно, что во времена классиков астрономии - Канта, Лапласа - планетарные туманности считались вескими доказательствами в пользу гипотезы о сгущении вещества. А при детальном изучении этого вопроса оказалось, что эти "самые лучшие доказательства" являются лучшими доказательствами противоположного процесса - постепенного рассеяния вещества.

Все сказанное - о звездном мире. Но такой же подход, то-есть подход на основе анализа современного состояния наблюдаемых систем, можно применять и к миру галактик. Именно на основании такого подхода появились в середине 50-х годов наши первые работы, которые указывали на активность галактических ядер.

В 1958 году состоялась одна из знаменитых Сольвейских конференций. Физики и астрофизики собрались в Брюсселе, чтобы обсудить вопросы физики и эволюции галактик. Там я выступил с докладом и впервые объявил, что существует явление активности ядер, что ядра, считавшиеся всегда "мертвыми", являются самыми активными частями галактик.

Мой коллега, человек, который оказал на меня большое влияние, профессор Оорт сказал, что такого быть не может. Но вот Бааде был очень добр. Во время заседания он вообще не выступил, но после него признался, что был очень удивлен тем, что я говорил о таких вещах, которые наверняка не существуют. Его слова были примерно такими: "Вот я приехал из Соединенных Штатов, а вы из Советской России. Значит, вы должны быть материалистом, а я - идеалистом. Но почему вы высказываете идеалистические идеи? Так я должен был говорить, а Вам, как материалисту, не надо говорить подобных вещей".

Но эти идеи все-таки пробили себе широкую дорогу, и сейчас в области внегалактической астрономии очень многие занимаются активными галактиками.

Я был очень рад открытию квазаров, объектов, у которых резко выражена активность, из ядер которых излучается гораздо больше энергии, чем из обычных галактик. В настоящее время известны квазары, абсолютная величина которых около -30, а у некоторых она поднимается даже до -31. Правда, эти последние являются переменными объектами, которые увеличивают свою яркость на некоторое время, а потом вновь ослабляют ее. Но другие квазары, несомненно, миллионы, десятки, сотни миллионов лет находятся в стадии очень большой активности и испускают колоссальную, не сравнимую ни с чем, энергию.

Изучение явлений в галактиках и дальше должно развиваться в этом направлении. Здесь я придерживаюсь крайней точки зрения (которую разделяют со мной пока еще немногие астрономы), о том, что, вообще, каждая галактика есть результат явлений, происходящих в ядре. Конечно, многие могут возразить, что ядра не в состоянии обеспечить такие вращательные моменты, которые наблюдаются у галактик. Но последние работы физика Мурадяна из Дубны, а также, независимо от него, молодого аргентинского астрофизика Систеро доказывают, что можно преодолеть эту трудность, предполагая, что галактики в начале пути своего развития были сверхмассивными адронами с определенным вращательным моментом - спином.

Хотя эти представления пока являются первоначальными и в известной степени грубыми, они несомненно очень интересны. Здесь тоже существует бесконечное поле для исследований и тоже возможно большое количество ошибок. Поэтому в своих предсказаниях, особенно в печатных, я всегда стараюсь быть сдержанным, хотя, по моему глубокому убеждению, все идет в направлении распада, рассеяния. Во всяком случае, здесь, в нашей обсерватории, эта точка зрения наводит на многие интересные мысли и поэтому оказывается плодотворной. Придерживаясь этой точки зрения и анализируя результаты наблюдений, можно иногда наткнуться на очень интересные новые факты и новые явления.

Среди этих явлений я хотел бы указать на одно, которое давно облюбовал, но раздумывание над ним пока не дало никаких результатов. В Т-ассоциациях иногда происходят вспышки фуоров: звезда, которая сначала принадлежит типу Т Тельца, увеличивает свою яркость, скажем, в 100 раз и начинает уже станционарно излучать такое большое количество энергии.

Явление это очень интересное и трудно понимаемое. Ведь не может быть, чтобы в течение одного года в звезде совершились такие перестройки, что источники энергии каким-то образом стали в 100 раз эффективнее. Поэтому придумываются различные объяснения, о которых я сейчас говорить не буду. Объяснение, которое я даю, тоже туманное, против которого можно выдвинуть всякие возражения. Но против фактов не пойдешь.

Однако ясно, что звезда больших размеров в случае фуора получается из звезды меньших размеров. Более того, в нашей обсерватории открыто и фуороподобное явление, в результате которого рождается звезда типа Т Тельца, а звезды этого типа, в свою очередь, как мы знаем, будут потом вспыхивать и становиться звездами высокой светимости - фуорами.

А мы ведь знаем много различных физических схем, составители которых думают, что с помощью моделей внутреннего строения звезд можно решить все проблемы эволюции вещества. Но, несмотря на это, никто не додумался до такой картины...

Я всегда хотел, чтобы наша молодежь знала одну, очень важную вещь: Природа во много раз богаче, интереснее и умнее нас. Она умеет и хитрить, создавая много новых и глубоких вещей, познать которые бывает очень трудно. Поэтому наши модели обычно оказываются плохими, не всегда, но очень часто, они отказывают. Это означает, что просто так мы не в силах догадаться, как же все-таки Природа устроила те или иные вещи. Важнейшими методами исследований астрофизики пока остаются всеобщее изучение того, что на самом деле происходит, анализ и обобщение наблюдаемого материала методами обратных задач.

Астрофизика - наблюдательная наука, она обогащается на основе наблюдений. А все теории должны служить для обобщения и анализа наблюдательных данных. Именно в этом отношении они представляют большой интерес. Надо всегда помнить, что модели, разрабатываемые нами, играют узкую, условную роль, они являются только попытками таких обобщений. Исходя из этой точки зрения, и подход моделей,и подход методами обратных задач должны служить пониманию того, как действует Природа, устроившая мир с таким необычайным разнообразием явлений.

Я действительно поражаюсь такому обогащению астрофизической науки, которое произошло в последние десятилетия. За это время, благодаря применению современных методов, открыто очень много новых объектов, новых явлений, новых свойств космического вещества. Этот колоссальный материал, понимание и истолкование которого пока отстает от его накопления, может даже подавить исследователя своим обилием. В такой ситуации нужно гораздо лучше разобраться в этом материале. И самыми лучшими астрофизиками из вас будут те, которые сумеют подробно изучить наблюдательные данные, которые научатся ориентироваться в этом потрясающем мире. Когда я начал работать, положение было совсем другим, мало было данных о различных объектах, все было предельно ясно. А сейчас нужно очень хорошо ориентироваться, чтобы разобратьсяв том, что именно следует наблюдать.

В нашей Бюраканской обсерватории сделано много хороших наблюдений, интересных открытий как в области звезд, так и в области галактик. Но если мы чего-то и добились, то только благодаря удачному выбору объектов наблюдений. Амерканский физик Дайсон про нас как-то сказал, что для наблюдений мы умеем выбирать самые нужные объекты. Поэтому, повторяю еще раз, очень важно уметь хорошо ориентироваться в имеющемся наблюдательном материале, на основе этого правильно выбирать направления новых наблюдений, обобщать результаты, и только потом строить теории, пытаясь наилучшим образом объяснить происходящее во Вселенной...

На этом я хочу закончить свою беседу и поблагодарить слушателей за внимание.

Вступление

За долгую жизнь в науке мне много раз в самых различных аудиториях доводилось отвечать на воп­росы о сути и назначении астрономии как одной из дисциплин человеческого познания. И особый интерес неизменно отмечал я у тех, кто стоял перед выбором — кем быть, какому из устремлений отдать предпочтение, как не ошибиться в своем при­звании.

В этой книге я хочу рассказать о науке, которой я посвятил всю свою сознательную жизнь. Глубокий и всеобъемлющий интерес к ней зародился, видимо, на самой заре человечества. Да и как же иначе? Бросив однажды осмысленный взгляд на ночное небо, наш далекий предок уже не мог не пытаться как-то понять и объяснить увиденную там величественную картину загадочного сияния тысяч звезд. А какое объяснение мог он дать тогда этому хотя внешне спокойному, но вместе с тем и тревожащему душу миру звезд? Конечно, мистически-фантастическое, какое давал он и всей окружающей его природе.

В толковании картины звездного неба все народы прошли через этап мифотворчества, когда наиболее характерные, отчетливые группировки ярких звезд (созвездия) связывались с именами легендарных ге­роев или богов, обожествленных животных, с эпизо­дами их фантастической жизни. И это совершенно закономерно, ибо только так — сопоставлением с тем кругом понятий, предметов, которые окружали лю­дей в быту или были объектами верований, — могли они приблизить к себе звездный мир, сделать его в каком-то смысле доступным для понимания, при­мирить себя с ним, заглушить свой страх. Более то­го, именно с дневным светилом — Солнцем — древ­ние люди связывали свои радости и беды. Конечно же не случайно, ибо еще на заре цивилизации была отмечена определенная связь времен года с положе­нием Солнца среди звезд или с определенным распо­ложением созвездий на небосводе.

История донесла до нас много данных о представлениях звездочетов древней, дохристианской эпохи. После принятия христианства все языческие верования и толкования подвергались жесточайшим гонениям официальной церкви, но даже и она до конца не смогла искоренить их в изустном фольклорном народном творчестве. Солнце, Луна, планеты, звез­ды и созвездия в опоэтизированных образах кочуют из былины в былину, из сказки в сказку. В этой ве­ками создаваемой сокровищнице — мечта людей о царстве добра и красоты, представления об эстетических и социальных идеалах, о мироздании, это под­линный кладезь словотворчества, мудрости народа. Например, славянам Вселенная представлялась со­стоящей из трех частей: верхнего неба, земли и ниж­него неба, т. е. подземно-подводного мира. Причем попасть туда героям бывает подчас и не так уж слож­но: достаточно хорошенько пришпорить коня, что­бы он повыше взвился, или вырастить росток из «бо­гатырской» горошины, а то и просто... прыгнуть в ко­лодец. Дневное и ночное светила, звезды, звери, тра­вы, люди — все здесь самым причудливым образом переплетается в едином словесном узоре.

Фольклор создавал и свои художественные символы для выражения космических явлений и представлений; впоследствии многие из них органично вошли в такие шедевры литературы, как бессмерт­ное «Слово о полку Игореве», как изумительная по поэтичности и точности отражения народного миро­созерцания сказка П. П. Ершова «Конек-горбунок», в известную картину В. М. Васнецова «Три царства» — фантазия художника создавала ее по фольк­лорным мотивам.

У всех народов особым вниманием пользовались, естественно, те созвездия, которые состоят из отно­сительно ярких, по сравнению с другими, звезд. Так, сегодня известно более 50 названий, которыми обо­значали наши народы Большую Медведицу. Для Плеяд — компактной и хорошо наблюдаемой звездной группы — в русском языке на сегодня найдено 37 обо­значений. Если Большая Медведица служила свое­образным средством наведения на Полярную звез­ду, то Плеяды в известной мере выполняли роль ча­сов и календаря.

Северная, Прикол-звезда, Кол, Небесный коло­дец, Сокол — так именовалась Полярная звезда, она же — спящая красавица, заколдованная царевна, невольница у Кащея в русском фольклоре. Пояс в созвездии Ориона назывался Коромыслом, Коро-мыслицей, Весами, Кичигой, Граблями, Косами, а все созвездие Ориона отождествлялось у армян с их ро­доначальником Гайком. Как видите, народное вооб­ражение соотносило свои земные представления и заботы с ходом небесных светил, выявляло опреде­ленные закономерности, которые помогали, в част­ности, более строго выверять календарь сельско­хозяйственных работ.

Но мифотворчество сопровождало астрономию не только на заре цивилизации. Не в столь уж далекие времена во всех краях света «ученые-астрологи» по расположению светил предрекали владыкам их лич­ные судьбы, исход решающих сражений, послед­ствия важнейших событий. Впрочем, и сегодня в ка­питалистических странах в ходу всевозможные го­роскопы.

Первые подлинно научные элементы в системе астрономических знаний начали выкристаллизовываться лишь тогда, когда на смену простому любо­пытству и суеверному языческому толкованию небесных явлений пришло бесстрашие исследовательской мысли. Когда родилась осознанная потребность разобраться в сути видимых небесных объектов, уяснить внутренний механизм, а не только внешнюю картину взаимосвязей и относительных перемещений. Уже эти первые шаги принесли поразительные результаты. А они в свою очередь поставили массу интересных и сложных вопросов.

Издавна было отмечено, что видимые небесныесветила можно разделить на две группы. Первая, в которую входит подавляющее большинство видимых невооруженным глазом объектов, состоит из светил, нe меняющих положение относительно друг друга.

Они все вместе с небосводом обращаются вокруг Земли. Дело происходит так, как если бы весь небосвод за 23 часа 56 минут (звездные сутки) обращался вокруг Земли с прикрепленными к нему в строго определенных местах звездами. Вторая группа светил включает в себя всего несколько объектов, которые словно «бродят» меж неподвижных звезд и созвездий, перемещаются по небу. Это четко выражено в движении Солнца и Луны, но не менее определенно прослеживается видимый путь и у такой яркой планеты, как Венера (слово «планета» означает «блуждающее тело»). Если следить за перемещением планет среди звезд, можно легко убедиться, что планеты перемещаются не по простым круговым траекториям, как это казалось первоначально, а по очень сложным — каждая из этих видимых траекторий как бы складывалась из наложенных друг на друга нескольких круговых движений. Тщательные наблюдения, сопоставления позволили ученым вывести строгие закономерности перемещения планет, предсказывать их положение в тот или иной момент времени. Так с течением времени возникла целостная система воззре­ний на строение известной тогда части Вселенной — геоцентрическая система Птолемея, по которой в центре ее находилась наша Земля, а вокруг перемещался , весь небосвод. По нему же, в свою очередь, блуждают по раз и навсегда данным орбитам планеты и в строго отведенных им местам покоятся звезды и их группы. В этом заключается упрощенное представление о Птолемеевой системе, которая долгое время доминировала в астрономии.

Однако система эта оказалась слишком сложной и вместе с тем не давала ясных ответов на многие вопросы; большинство толкований небесных фактов и явлений оказывались искусственными или очень приблизительными.

Шло время. Накапливались новые данные о движении небесных объектов. На смену системе Птолемея пришла гелиоцентрическая система Николая Коперника. Согласно его теории, которая блестяще подтверждалась всей суммой наблюдений над небесными объектами и расчетами их перемещений по небосводу, центром видимого, доступного нам мироздания являлось Солнце, а все планеты, включая Землю, обращались вокруг него. Это был поистине революционный шаг в развитии астрономических представлений, который привел к пониманию истинной картины относительных движений планет и нашего дневного светила. Вывод о том, что наша Земля - лишь одна из планет, был основополагающим шагом в создании нового мировоззрения человечества.

Следующей крупнейшей вехой в становлении нашей науки стало изобретение в 1609 г. Галилео Галилеем телескопа для наблюдений за небесными объектами. Телескоп невиданно расширил возможности исследования Вселенной и с тех пор на протяжении веков являлся важнейшим инструментом познания. Он привел Галилея к выдающемуся от­крытию — позволил увидеть спутники Юпитера, предположить, что спутники могут существовать и у других планет. Это его предвидение очень скоро полностью подтвердилось.

Так, шаг за шагом шло человечество ко все бо­лее глубокому пониманию строения Вселенной, слож­нейшей механики взаимодействия ее объектов, ее эволюции в пространстве и времени. В общих чер­тах вам, конечно, все это известно по школьной про­грамме. И моя задача заключается в том, чтобы расширить ваши познания, дать более полное представление о современных взгля­дах на строение и эволюцию Вселенной, рассказать о вкладе отечественных ученых в развитие астрономии.

«Изменчивой природы лик»

Наше сегодняшнее знание о Вселенной сводится прежде всего к представлению о ней как о многослож­ной системе. Уже современники Галилея знали о том, что первое звено ее — это планета со своими спут­никами и что сами планеты и их спутники вращают­ся вокруг Солнца. Ясно им было и то, что за преде­лами Солнечной системы, на громадных от нее рас­стояниях, находятся мириады звезд, природа кото­рых казалась бесконечно загадочной.

Неуклонно множилось число установленных на­блюдениями фактов и явлений, осмысление которых привело к выводу: Солнце является одной из звезд и входит в гигантскую систему, которая получила на­звание Галактики. На ночном небосводе отчетливо видна рассекающая все небо светлая полоса — Млеч­ный Путь; ее создает слияние света миллиардов сла­бых звезд, каждая из них, взятая отдельно, не была бы видна невооруженным глазом.

Но дальше выяснилось, что и сама Галактика является лишь одним из множества структурных эле­ментов Вселенной. Галактики, в свою очередь, вхо­дят в скопления галактик, которые, однако, могут объединяться в еще более гигантские образования — сверхскопления. А есть ли во Вселенной еще более высокие структурные единицы? Или сверхскопле­ния галактик являются самыми крупными обра­зованиями Вселенной? Вполне вероятно, есть, но на сегодня это тот порог, до которого пока дошли наши представления. Уверен, что он будет преодолен в не столь отдаленном будущем: мысль человеческая в наши дни все смелее и решительнее проникает в са­мые сокровенные тайны мироздания и историю его эволюции.

Конечно, все это крайне сложные проблемы. Как можно определить, скажем, состав или возраст звезд или галактик, отстоящих от нас на миллионы свето­вых лет? Или с математической точностью описать происходящие там процессы? Как понять, звезды ли произошли из туманностей или туманности — из звезд? А может быть, им предшествовало некое другое прародительское вещество, либо тело? Есте­ственно, что в попытках решения подобных проблем возникает немало, подчас взаимоисключающих, то­чек зрения, теоретических направлений, научных школ. Правда, хотелось бы оговориться: «школа» предполагает некие устойчивые взгляды, опирающиеся на определенную совокупность установленных фактов, на теоретические положения и представления, которые принципиально не изменяются, но углубляются, расширяются, уточняются. А вот применительно к нынешнему состоянию нашей науки такое толкование «школы» не очень подходит: столь стремительно идет процесс накопления и осмысления новых знаний, идей, направлений, что одинаковые, «устойчивые» взгляды могут лишь препятствовать прогрессу науки.

Должен особо остановиться на вкладе в астроно­мию нашей отечественной науки, особенно за послед­ние 100—150 лет, когда она практически склады­валась в современную дисциплину. Как вам извест­но, астрономия подразделяется на два основных на­правления: астрометрию и астрофизику, а еще вклю­чает в себя небесную механику и динамику звезд­ных систем. Причем теперь ведущее место, в смыс­ле темпов развития, за астрофизикой.

Но это — теперь, а в конце XVIII в. и весь XIX в., по сути, главенствовала астрометрия — ее центрами служили известные обсерватории, где изучались по­ложения небесных тел, изменения этих положений, создавались точнейшие каталоги координат звезд на небе. И одной из законодательниц, признанной школой астрометрии и даже «астрономической сто­лицей мира» в середине и в конце прошлого века являлась Пулковская обсерватория. В столь высоком ее признании ведущая роль по праву принадлежит основателю обсерватории — крупнейшему ученому Василию Яковлевичу Струве. Именно он выбрал и обозначил направление исследовательского поиска ученых, приложил много сил и настойчивости для оснащения обсерватории первоклассным инструмен­тарием и оборудованием.

Постепенно набирала силу и астрофизика — дис­циплина, посвященная изучению физического состояния звезд, происходящих в их атмосферах и недрах динамических процессов и явлений. И здесь опять же ведущую роль сыграли отечественные ученые, и прежде всего Федор Александрович Бредихин, возглавлявший после О. В. Струве (сына В. Я. Стру­ве) Пулковскую обсерваторию. На это время прихо­дятся его основополагающие работы по изучению комет и метеорных потоков. А приглашенный им в качестве научного сотрудника Аристарх Аполлонович Белопольский, впоследствии ставший академиком, явился родоначальником астроспектроскопии (в основу изучения физики звезд были положены прежде всего методы спектрального анализа их излучений). Неистовый Аристарх — так прозвали его коллеги за страстный научный темперамент, за безграничную преданность из­бранному делу. Он вписал новые славные страницы в летопись обсерватории. В 1917 —1919 гг. он был ее директором, затем отказался от этого поста, чтобы целиком посвятить себя исследовательской рабо­те. О степени его авторитета красноречиво говорит следующий факт. В своей книге «Россия во мгле» английский писатель-фантаст Герберт Уэллс с не­скрываемым изумлением и почтительностью пишет о поразившей его встрече с известными российскими учеными. «Я встретил там востоковеда Ольденбурга, геолога Карпинского, лауреата Нобелевской премии Павлова, Радлова, Белопольского и других всемир­но известных ученых. Они задавали мне великое мно­жество вопросов о последних достижениях науки за пределами России, и мне стало стыдно за свое ужа­сающее невежество в этих делах... Наша блокада отрезала русских ученых от иностранной научной литературы. У них нет новой аппаратуры, не хвата­ет писчей бумаги, лаборатории не отапливаются... И все же они успешно работают». Отнюдь не слу­чайно Белопольский назван в числе всемирно извест­ных ученых: к тому моменту он имел три почет­ных иностранных звания, был награжден зарубежны­ми медалями, сам неоднократно выезжал с доклада­ми на представительные международные конгрессы.

Я рад, что мне посчастливилось быть среди уче­ников Аристарха Аполлоновича, а потому по мере сил стараюсь развить и продолжить его дело. Это был действительно выдающийся человек и истинный подвижник науки. Своеобразно строил он и свои вза­имоотношения с учениками, многие из которых внес­ли вклад в развитие астрономии. Натура в высшей мере одаренная и благородная, он умел сочетать сердечную доброту и отзывчивость с дисциплиной и суровой требовательностью. Прежде всего к само­му себе, а затем и ко всем сотрудникам. Он никогда не преподносил своим аспирантам готовые факты и выводы — свою задачу видел он в том, чтобы побу­дить нас к творческому поиску, ценил в нас склон­ность к самостоятельному мышлению, умение искать нестандартные решения, казалось бы, в стандарт­ных ситуациях. Считал правильным, если мы сами выбирали тему или объект исследования. Был искренне рад, когда замечал у ученика смелость и широту взгляда, неординарность в подходе и постановке наблюдений. На его примере мы убеждались, каким именно должен быть современный ученый вообще, а астроном в особенности, и благодарность к нему сохранили на всю жизнь.

Как сам я пришел к делу, которому посвятил практически всю свою жизнь? Видимо, отнюдь не слу­чайно, хотя моим первым сильным детским и юно­шеским пристрастием была математика. Но, помнит­ся, когда мне исполнилось 12 лет, попалась в руки книга под названием «Небесные светила» — автор ее популярно и увлекательно рассказывал об устрой­стве Вселенной, знакомил с новейшими о ней пред­ставлениями. По сути, она и предопределила мой выбор, хотя и не раздружила меня с математикой. Учась на физико-математическом факультете Ленин­градского университета, я раз и навсегда выбрал се­бе ту сферу астрономии — астрофизику, где тогда еще было очень много «белых пятен», раскрыть ко­торые без знания математики и физики не представ­лялось никакой возможности. Так в моей повседнев­ной практике мирно уживались оба моих пристрастия — любовь к математике и стремление с ее помощью познать и объяснить грандиозные и слож­нейшие физические процессы, происходящие в отда­ленных от нас на гигантские расстояния простран­ствах Вселенной. И я счастлив, что в выборе своем не ошибся. С моей профессией так или иначе связа­ны самые сильные и яркие впечатления всей моей жизни.

Пулковская обсерватория, Ленинградский уни­верситет, где в 1934 г. была создана первая в нашей стране кафедра астрофизики, которую мне поручили возглавить, астрономическая обсерватория Ле­нинградского университета — вехи моей предвоенной биографии. С ними связаны некоторые этапные для меня теоретические разработки в астрофизике. В частности, теоретическая астрофизика, как свременная научная дисциплина только-только вставала на ноги, нужно бы­ло готовить для нее кадры, учебные пособия. Вместе со своими коллегами мне довелось создавать совет­ские учебники по астрофизике и первый учебник по теоретической астрофизике.

В те же годы сформировались, определились ос­новные, ведущие направления моей исследователь­ской работы, сложились главные методологические принципы подхода к любой проблеме.

Целый комплекс проблем в астрономии по сей день связан с процессами переноса во Вселенной различ­ных видов энергии, в том числе лучистой, световой. Собственно, вещество и энергия — это две фунда­ментальные составляющие, фундаментальные ком поненты всего мироздания. Чтобы дать некоторое представление об огромности этих слагаемых, скажу, что мощность излучения Солнца, например, равна поистине астрономической величине: 3,86 • 1023 кВт. Ее достаточно, чтобы всю воду Мирового океана на Земле можно было бы вскипятить буквально за одну секунду. Причем интенсивность этого потока суще­ственно не изменилась, по научным расчетам, за по­следние полтора миллиарда лет и сохранится на том же уровне еще ряд миллиардов лет. Поток этот более чем в 2 млрд. раз превышает то количество энергии, которое приходит к Земле от Солнца. Вся остальная его часть рассеивается в пространстве. Так сколько же энергии излучают там бесчисленные миллиарды звезд?

В силу закона сохранения энергии звезда, для того, чтобы излучать в течение миллиардов лет постоян­ный по величине (или меняющийся) поток энергии, должна откуда-то эту энергию заимствовать. Всегда предполагалось, что эти источники находятся в центральных областях звезды. Но неизвестно, как эта энергия переносится из центральных областей во внешние слои.

Этим вопросом я заинтересовался, будучи аспи­рантом Пулковской обсерватории. Тогда с благо­словения А. А. Белопольского вместе с Н. А. Козы­ревым (талантливым исследователем) мы занялись анализом лучистого переноса энергии в атмосфе­рах звезд и планет. И пусть не сразу, но пришли к мнению: старые методы слишком громоздки. У ме­ня было ощущение, что решение здесь возможно лишь при изыскании новых путей. Правда, уже пе­ред самой войной при рассмотрении одной част­ной проблемы я, можно сказать, нащупал краешек возможного ответа. Мне удалось тогда отказаться от решения традиционных, крайне сложных и гро­моздких интегральных уравнений и в одном част­ном случае применить более простые — функцио­нальные. Это был лишь проблеск ответа, который удалось сформулировать несколько лет спустя, в 1941 — 1942 гг.

Тогда я руководил научным филиалом Ленин­градского университета, который был эвакуирован в г. Елабугу (Татарская АССР), и с группой сотруд­ников приступил к изучению процессов рассеяния (и поглощения) света атмосферами планет. Конеч­но, планетную атмосферу, ее структуру, процессы прохождения через нее света и тогда и теперь моделировали ма­тематическими методами. Пользовались интеграль­ными уравнениями, решения которых не только гро­моздки, но зачастую еще и приближенны. При этом изучали положение дел в каждом из сло­ев атмосферы, учитывая его взаимодействие со все­ми другими слоями. Решать нужно было проблему многократного рассеяния, анализируя совместно по­ложение дел во всех слоях и на всех глубинах. И вот тогда у меня появилась идея: а нельзя ли обойтись без того, чтобы изучать положение дел внутри среды? Представьте себе, что от огромной головки сыра вы отрезаете или добавля­ете к ней чрезвычайно тонкий слой? Скажется ли это заметным образом на свойствах и качествах всей головки? Ведь тонкий слой по всем характеристи­кам совпадает со структурой и качеством всей мас­сы сыра, в том числе и с глубинными его слоями. И значит, «проработав» верхний, тонкий, гипотети­ческий слой, мы смоделируем и точную картину про­цессов, которые будут при прочих равных условиях эксперимента совершаться и «внутри» среды. Вот это условие, это допущение принесло нам на ред­кость красивые, я бы даже сказал, методологически и математически изящные, результаты. Конечно, я очень упрощенно изложил здесь метод, который сегодня широко применяется не только астроно­мами, но и физиками, математиками, химиками и который получил название «принцип инвариант­ности».

Не повторять старое применительно к качественно новым проблемам, а искать к ним непременно новые пути и средства — вот определяющий прин­цип, который я стремился воплотить в деятельности организованной в 1946 г. Бюраканской обсерватории.

Арагац — окно во Вселенную

Раз уж мы заговорили о Бюраканской обсерва­тории, мне бы обязательно хотелось обратить ваше внимание на такой факт. На занятиях в школе, на пионерских сборах, на комсомольских собраниях вы часто ведете речь о патриотизме и интернацио­нализме советских людей, о великой дружбе народов нашей многонациональной державы. И о той роли, которую играл и играет русский народ, русский рабочий класс в развитии экономики, науки, культуры братских республик нашей страны. Можно привести множество примеров исключительной плодотвор­ности национальной политики КПСС, которая твер­до и последовательно борется за претворение в жизнь идей Великого Октября, бессмертных ленинских за­ветов. Одним из них может служить расцвет куль­туры армянского народа за годы Советской власти. Уверен, и спустя века историки не перестанут изум­ляться исполинской силе государства, мужествен­ному оптимизму народа, мудрости его руководите­лей, которые в тяжелейшей обстановке неслыхан­но жестокой второй мировой войны приняли реше­ние основать в некоторых республиках националь­ные академии наук! С тех пор повсюду формиро­вались свои научные кадры, что позволило решить вопрос об организации самостоятельных научных центров — республиканских академий наук.

Все это имело прямое отношение к судьбе нашей обсерватории. Еще до войны в армянском филиале Академии наук СССР действовала небольшая Ере­ванская астрономическая обсерватория. Но развитие астрофизики настоятельно требовало создания са­мостоятельной базы, и вполне естественно встал воп­рос о специальной обсерватории.

Бюракан — это название села и местности на од­ном из крутых склонов четырехглавой горы Арагац; в буквальном переводе слово означает «тысяча (или множество) родников». Почему выбор пал именно на этот участок горного склона? В силу самых раз­ных причин: выбор места для обсерватории — задача не из легких, тем более если речь идет об изучении физики звезд.

Одно из первых условий — в месте расположе­ния обсерватории должно быть как можно больше ясных ночей. Второе — воздух должен быть макси­мально свободен от пыли, наличие которой сказывается на качестве изображения звезд в телескопе, искажающегося из-за различных возмущений атмосферы. И вот оказалось, что уча­сток на склоне Арагаца, который мы тщательно об­следовали, неплохо удовлетворяет этим требова­ниям. Длительная практика подтвердила правиль­ность нашего выбора: качество изображений оказа­лось здесь если и не блестящим, не идеальным, то, во всяком случае, значительно лучшим, чем во мно­гих известных обсерваториях мира.

Кроме того, надо было так построить и оснастить весь комплекс, чтобы с наибольшим эффектом ис­пользовать природные преимущества. И тут нужно отдать должное мастерству архитекторов, строи­телей, специалистов и рабочих, которые изготовили и смонтировали необходимое оборудование.

Проектировал комплекс известный архитектор Самвел Аркадьевич Сафарьян. На мой взгляд, он очень удачно применил для сооружения местную разновидность строительного материала — туф. До­бывали его непосредственно неподалеку от площа­док будущей обсерватории. Возводили же ее — очень добротно, качественно работники строительной орга­низации при Академии наук Армянской ССР. Они хорошо понимали, какой объект им доверили.

Для успешной деятельности коллектива ученых необходимо было оснастить обсерваторию телеско­пами. Сначала мы приобрели несколько телескопов небольшой мощности. Хотя с их помощью нам удава­лось проводить ценные астрономические наблюдения, мы рассматривали эту работу как средство приобре­тения опыта и подготовки кадров. Спустя некото­рое время у нас установились хорошие деловые от­ношения с рабочими и инженерами Ленинградского оптико-механического завода (теперь это — объеди­нение «ЛОМО»). Мы были обеспечены поистине уни­кальным инструментом.

Надо сказать, что старые телескопы позволяли фотографировать лишь небольшие участки неба. Но вот в 30-х гг. XX в. эстонский оптик Б. Шмидт изобрел так называемую анаберрационную оптику для астрономических телескопов — выточенную осо­бым образом линзу, которая исправляла искажения фотографируемого поля. В итоге стало возможным снимать сразу большие участки небосвода — в де­сятки раз большие, чем на зеркальных телескопах старых систем.

Отмечу, что одновременно с идеей эстонского изо­бретателя оригинальная идея телескопов с широ­ким полем зрения возникла и у выдающегося оптика Д. Д. Максутова. Но к тому моменту его идея еще не была воплощена в совершенные конструкции, мы же ждать не могли, и потому наш выбор пал на систему Шмидта.

Наша оптико-механическая промышленность ре­шила для нас еще одну важную задачу. Астрофизи­ку недостаточно лишь зафиксировать положение звезд на небосводе, определить их блеск — ему чрез­вычайно важно иметь возможность изучать их спектр. Ведь именно тщательный анализ спектра звездного излучения позволяет правильно судить о происходящих в атмосфере звезды физических процессах. Эта последняя задача часто решается пу­тем приставки к телескопу специального спектро­графа, на щель которого должен падать свет излуча­емой звезды. Другая возможность — это поставить перед входом в телескоп большую призму. В этом случае можно одновременно получить на снимке спектры всех звезд наблюдаемого звездного поля. Такая призма называется объективной призмой.

И вот ленинградские специалисты в конце 50-х гг. создали для нас светосильный телескоп системы Шмидта диаметром 1 м, с набором объективных призм исключительно высоких оптических свойств. Такого наблюдательного комплекса в то время не бы­ло ни в одной обсерватории мира. Наш телескоп стал поистине уникальным инструментом.

Следующим кардинальным вопросом при орга­низации обсерватории, бесспорно, был кадровый. И решился он благодаря тому, что в астрофизику пришло много способных молодых ученых, в том чис­ле и в нашей республике. Среди них было немало моих учеников. Существенно, что в Ереванском университете на соответствующих факуль­тетах уже читались курсы по астрономическим дис­циплинам.

Вот теперь я и попытаюсь ответить тем моим чи­тателям, которые интересуются, каким должен быть астроном-астрофизик, каких качеств требует от него специфика нашей науки. Я уже рассказывал вы­ше о своем учителе А. А. Белопольском. На мой взгляд, он воплощал в себе лучшие черты современ­ного ученого, вся воля которого была направлена на выполнение принятой им исследовательской про­граммы. Специфика астрофизики заключается в мно­гоплановости работы ученого над одной и той же те­мой, проблемой. Если это астрофизик-наблюдатель, то прежде всего он должен мастерски владеть аппа­ратурой — телескопом, научиться наблюдать. Этот процесс дает возможность, подробно изучая уже из­вестные астрономические объекты, открывать их но­вые свойства, а также открывать новые, еще неизвест­ные объекты, обладающие интересными для науки новыми свойствами. Если это астрофизик-теоретик, то он должен хорошо разбираться в результатах на­блюдений своих коллег, быть сведущим в источни­ках вероятных ошибок и неточностей. После того как наблюдения выполнены, наступает период тща­тельного анализа. Завершается он теоретическим — математическим и физическим объяснением причин и взаимосвязей того, что происходит, почему имен­но происходит и как, что из этого следует для пони­мания сущности данного явления и смежных с ним по количественным и качественным признакам. Идеальный случай, когда все эти виды работ по пле­чу одному и тому же ученому, но, разумеется, чаще они требуют определенного разделения труда со­трудников — членов исследовательской группы.

Специфика профессии предъявляет и свои опре­деленные требования к тем, кто ее выбирает. Первое, ко всем, без исключения, относящееся и обязатель­ное, — это умение быть бесконечно настойчивым и терпеливым. Говорят, что порой на ряде производств некоторые профессии непопулярны или малопре­стижны из-за того, что людям из смены в смену при­ходится выполнять одни и те же монотонные, однообразные, но требующие внимания и сосредоточен­ности операции. А теперь представьте, чтобы обна­ружить какую-либо закономерность расположения, движения, изменения яркости небесных объектов, на протяжении многих месяцев, а то и лет астроном фотографирует и изучает один и тот же участок звезд­ного неба. Изо дня в день — одно и то же, одна, до мельчайших подробностей знакомая картина. Дале­ко не всегда и не всем удается при этом увидеть, правильно оценить и объяснить что-то новое. Разве это не та же монотонность? Да, но только в том слу­чае, если сам исполнитель делает все это механиче­ски, без внутреннего настроя, понимания важно­сти своей повседневной, если хотите — даже подвиж­нической, вахты. Ибо и неизменность картины того или иного участка небосвода есть факт первостепен­ной научной важности, так как он либо подтвержда­ет, либо опровергает существующую и общеприня­тую концепцию.

Второе качество как будто представляется пря­мой противоположностью первому. Каждый уче­ный-исследователь должен обладать творческим во­ображением, но при этом реально отталкиваться от тех, пусть чрезвычайно скупых и даже подчас противоречивых фактов и посылок, которыми он располагает. Без этого просто невозможно: присту­пая к любому крупному исследованию, ученый обя­зан провести колоссальную предварительную ум­ственную работу — оценить возможности в достиже­нии вероятного результата, «проиграть» для себя варианты и направления творческого поиска, его важнейшие этапы, прикинуть необходимые средства, т. е. заранее составить длительную и подроб­ную программу действий. Без этого науки нет!

Непосредственно с этим связано еще одно глу­боко личное мое отношение к науке. Мое кредо: са­мое глупое и опасное — следовать моде, т. е. тем идеям, которые кажутся привлекательными только потому, что ими занялись многие другие. Мы против этого легкомысленного следования моде. Но если от­крыты новые объекты, заслуживающие серьезного изучения, то ими и нужно заниматься глубоко и серьезно. Поэтому мы в Обсерватории придержива­емся правила: не гнаться за модой дня, но каждый раз к новой проблеме искать непременно новые под­ходы, избегая проторенных путей. Вся история нау­ки подтверждает плодотворность нашей принци­пиальной позиции, хотя она подчас и ставит нас в конфликтные ситуации с привычными, устоявши­мися, общепринятыми воззрениями. Но как раз так и развивается подлинно научное миропонимание.

Приведу очень показательный, на мой взгляд, эпизод. Задолго до Коперника, две тысячи триста лет тому назад, в Греции проблемами мироздания зани­мался Аристарх Самосский. Биографические сведе­ния о нем чрезвычайно скудны. Но известно, что он едва ли не первым высказал предположение о том, что подлинным центром известной тогда части Все­ленной является не Земля, а Солнце. Им же был предложен ряд остроумных и достаточно простых способов для определения отношения расстояний от Земли до Солнца и Луны. Все это говорит о том, что Аристарх Самосский был ученым редкой прозор­ливости и интуиции. Но понадобились столетия, по­надобилась кропотливая работа поколений, накоп­ление массы фактов в подтверждение высказанной в древности догадки, пока она не обрела форму ка­чественно новой теории — теории Коперника. Или взять сформулированную еще в IV в. до н. э. греческим философом Демокритом сугубо материалисти­ческую идею: «Из ничего ничто произойти не может, ничто существующее не может быть уничтожено, и всякое изменение состоит лишь в соединении и разъединении». Понадобились столетия, чтобы мысль эта легла в центр истинного философского понимания материальности мира, получила класси­ческое обоснование и развитие в марксистско-ленин­ской теории. Смелость и широта творческой фанта­зии, самостоятельность и самокритичность мысли — непреложное качество для ученого.

По-моему, совершенно правильна формула, что гений — это прежде всего труд. Талант может быть дан человеку от природы, но развить его, сделать его многогранным, эффективно действующим — эта задача решается лишь напряженным трудом самого человека. Что же говорить об исследовательском поиске, упорном и подчас изну­рительном, требующем постоянного напряжения физических и духовных сил? Без сознательно вос­питанного, ставшего привычным трудолюбия сто­ящего астронома не получится даже из одаренного от природы человека.

Наконец, непременным свойством специалиста нашего профиля представляется мне личное муже­ство, психологическая устойчивость, которые совер­шенно необходимы ему, поскольку при его теоре­тических исследованиях непрерывно приходится иметь дело с переходами от систем, в которых ца­рят одни свойства и закономерности, к системам со­вершенно другого масштаба, с иными закономерно­стями и темпами развития. Астроном не может не быть философом. И личное мужество и смелость нуж­ны ему, чтобы самоутверждаться: сила человече­ского разума выше силы «безграничного безмолвия» и его тайн, которые рано или поздно будут разгада­ны нашей земной цивилизацией. И как тут не вспом­нить великого К. Э. Циолковского, который еще в 1928 г. писал: «Что могущественней разума? Ему — власть, сила и господство над всем Космосом. По­следний сам рождает в себе силу, которая им управ­ляет. Она могущественнее всех остальных сил при­роды».

Само собой разумеется, что каждый, избравший профессию астронома, должен надлежащим обра­зом усвоить всю сумму уже накопленных этой нау­кой знаний, владеть основами не только классиче­ской высшей математики, но и новейших ее разде­лов, быть в курсе дел сопредельных дисциплин, обла­дать надлежащей техникой научного мышления — все это необходимо хорошо усвоить еще на студен­ческой скамье.

Такого или примерно такого склада люди при­ходят в астрофизику. И общими усилиями проклады­вают новые пути и тропы в науке. Большинство на­ших сотрудников в свое время окончили Ереван­ский университет. Это коллектив, объединенный, ко всему прочему, преданностью выбранной про­фессии. Назову здесь лишь несколько имен, чьи ра­боты хорошо известны в астрономических кругах и в то же время дают представление о поле деятель­ности обсерватории.

Свое слово в исследовании структуры и эволю­ции дальних звездных систем (галактик), их класси­фикации сказал Б. Маркарян. Его интересы были сосредоточены на изучении и анализе процес­сов, происходя­щих в галактических объектах и их ядрах. Нестационарными звездами, т. е. такими, фор­мирование которых еще не закончено, занимается Л. Мирзоян; Э. Хачикян и В. Домбровский внесли ценный вклад в исследование Крабовидной туман­ности.

Очень важны для исследователя такие качества, как аналитическая наблюдательность и самостоя­тельность мысли. Когда мы ввели в строй наш новый 2,6-метровый рефлектор — это было целым событи­ем в жизни обсерватории, — мне, естественно, хоте­лось начать его эксплуатацию с достижения какого-нибудь конкретного и ощутимого результата. И я предложил двум молодым сотрудникам, у которых к тому времени уже имелся опыт работы и некото­рые оригинальные соображения, выбрать для наблюдений объект, который с их точки зрения может оказаться интересным. Они предложили такой объект в созвездии Цефея. Я был озадачен: что же заинтересовало их? Посмотрев старые снимки, я разочаровался: ничего, что заслуживало бы внимания, я там не увидел. И высказал им свое мнение: давайте исключим этот объект из числа первоочередных исследований на новом большом телескопе. Но они настояли на своем и, как выяснилось очень скоро, были правы. Первые же снимки на новом рефлекторе убе­ли нас всех, что молодые коллеги открыли нечто потрясающее: кометарную туманность, быстро меняющую свой вид. Эти туманности получили такое звание из-за внешнего сходства с кометами. На самом же деле ничего общего с ними не имеют. Каждая них — это огромная масса вещества, выброшенная из звезды. Звезда, возбуждающая свечение туманности, является чрезвычайно молодым объектом. В нашем случае быстрые и глубокие изменения, про-текающие в объекте, говорят о том, что звезда находится в стадии формирования. Естественно, что теперь наблюдения этой звезды ведутся во многих обсерваториях мира. Я был рад успехам молодежи вдвойне: и прежде всего как руководитель обсерватории, где было сделано это открытие, и за нашу молодежь, которая способна так уверенно и блестяще стаивать и подтверждать свою точку зрения. Если в коллективе творчески работающая молодежь не боится отстаивать свои мнения, основанные на собственных наблюдениях и соображениях, значит, у такого коллектива надежное будущее. Без ложной скромности могу заявить, что такая творческая атмосфера в коллективе едва ли не первооснова того факта, что начиная с 60-х гг. в Бюракане резко вверх шла кривая совершенных открытий. С Арагаца впервые были замечены и занесены в ката-логи сотни вспыхивающих звезд, тысячи интересных по своим спектрам галактик — их исследуют сегодня астрономы на всех континентах планеты.

На каких же общих проблемах и направлениях сосредоточивает свои усилия коллектив нашей об­серватории? Вселенная необъятна, и недаром ученые считают, что, если хочешь добиться в познании какой-либо области природы серьезных успехов, следует разумно ограничить сферу своих исследовательских интересов. И потому все направления творческой деятельности обсерватории сводятся к одной общей цели — проблемам происхождения и развития небес­ных тел, прежде всего звезд и звездных систем. Это в общем, но существуют и ведущие направления. Ка­кие именно?

Изначальное, можно сказать, среди них — астрофизика. Это очень многомерное понятие. Как зарождаются, живут и гибнут звезды? Есть ли у этого процесса начало и возможно ли его окончание? Как именно совершаются в звездах те или иные физи­ческие процессы?

Или вот такая проблема. Я уже говорил, какое невообразимо гигантское количество лучистой энер­гии испускают звезды в космическое пространство. Причем «уходит» она из внешних слоев их атмосфе­ры. На поверхности нашего светила с завидным по­стоянством и определенной периодичностью происходят взрывы и полыхают вспышки, энергия которых равна взрывам тысяч водородных бомб. Именно здесь, в хромосфере (область атмосферы Солнца, рас­положенная сразу над его поверхностью), в период активности происходят выбросы, отрывы громад­ных облаков плазмы — бесчисленных потоков го­рячих, заряженных частиц газа и паров металлов.

Так какие же силы вызывают вспышки и взры­вы в хромосфере и, словно ускоритель невиданных масштабов, раскручивают, отрывают и бросают в бес­конечность Вселенной эти плазменные завихрения, простирающиеся на сотни миллионов километров и обладающие стремительностью космических лучей? Многие астрофизики ищут объяснение этим явлениям в магнитных полях, имеющихся в наблюдаемых на Солнце темных пятнах. Выяснилось, что весь «силовой фон» активной зоны часто распадается как бы на мелкомасштабные магнитные детали, что, кстати, характерно и для той плазмы, которую пытаются ныне «приручить» физики в интересах создания будущей термоядерной земной энергетики. Но как же выглядят процессы переноса энергии излуче­ния из нижнего слоя к верхним? А затем и в самом космосе? На каких принципах должно быть постро­ено объяснение явлений в звездных спектрах? Здесь тоже целый комплекс проблем; ключ к ним и при­звана дать теория лучистого переноса, над которой мы работаем.

Непосредственными объектами астрофизики явля­ются также и газовые туманности, о которых в науке до недавнего времени были весьма расплывчатые представления. В Бюраканской обсерватории создан общепринятый ныне в научном мире основной ката­лог кометарных туманностей.

Не менее пристально исследует наш коллектив и процессы, происходящие в недрах удаленных от нас галактик - этих гигантских систем звезд. Надо отметить, что носят они подчас характер гигантских катаклизмов. При этом грандиозные массы вещества подвергаются таким перепадам давлений и темпера­тур, что приобретают свойства, которые человеку не всегда удается наглядно представить себе. Вообще в недрах звезд, туманностей, галактик как бы вечно действуют созданные самой природой уникальные лаборатории. В них самопроизвольно и постоянно со­вершаются бесчисленные эксперименты над веществом и энергией в таких масштабах и при таких экс­тремальных условиях, о которых не смеют и мечтать земные исследователи.

Сегодня к этой области астрофизических исследо­ваний вполне приложимы те выводы, которые были сделаны мною в докладе на XI съезде Международ­ного астрономического союза в Беркли (США) в 1961 г. Позволю себе привести из него одну выдерж­ку: «Анализ наблюдений показывает, что явления, относящиеся к происхождению галактик, настолько необычны, что их было бы невозможно предвидеть, исходя из каких-либо теоретических предвзятых по­ложений. Здесь мы сталкиваемся с поразительным явлением, постоянно повторяющимся в истории нау­ки. Вторжение в новую область явлений приносит неожиданные, качественно новые закономерности, выходящие за пределы прежних представлений. Это делает каждую такую область явлений тем более интересной. Поэтому нам нужно еще более тщатель­но собирать факты и наблюдения, ибо лишь увели­чение фактических данных, более точные сведения о реальных объектах, большая информация о строе­нии различных частей галактик и тщательный ана­лиз этих сведений могут помочь нам в разрешении возникающих здесь трудных вопросов». И вполне очевидно, что их разрешение будет тем успешнее, чем теснее и плодотворнее утверждаются творческие кон­такты с другими научными коллективами, в том чис­ле и зарубежными. Со своей стороны мы стремимся сделать эти контакты как можно более стабильными и плодотворными.

В списке тех, кто пользуется «Сообщениями Бю-раканской обсерватории» (это наш информационный вестник), числятся 315 обсерваторий, библиотек, на­учно-исследовательских и других организаций мира, среди которых 257 иностранных; в числе наших по­стоянных корреспондентов более 100 зарубежных ученых. Они приезжают к нам для обмена опы­том и ознакомления с практикой работы Бюраканской астрофизической обсерватории. Одна из сес­сий исполнительного комитета Международного астрономического союза проходила в Советском Союзе, у нас в Ереване, и мне приятно упомянуть, что, как правило, доклады наших ученых становились за­метными событиями на этих представительных меж­дународных симпозиумах.

Лед и пламень космоса

Понятие «Космос» в значении «Вселенная» во­шло в науку со времен Пифагора (2300 лет назад).

Но что такое космос с точки зрения астрофизика-теоретика или наблюдателя? Прежде всего, это лабо­ратория, в которой вещество испытывает всевозмож­ные превращения как при невообразимо высоких температурах, порядка 107К и больше, — в звездных недрах, так и при чрезвычайно низких — в косми­ческом пространстве.

Еще более велики различия в плотностях различ­ных тел и сред, встречающихся во Вселенной. Плот­ность, скажем, межзвездной среды в нашей Галак­тике — порядка одного атома (или иона) на куби­ческий сантиметр. А плотность пульсаров — звезд, большая часть вещества которых сжата в одно ги­гантское по массе ядро, в 1016 раз превосходит плот­ность воды. В этих резко отличающихся друг от друга условиях проявляются самые различные физи­ческие свойства вещества, что естественно привлека­ет внимание физиков.

Вот почему, чем дальше астрономы углубляются в тайны Вселенной, а физики в тайны микромира, тем пристальнее и заинтересованнее их взаимодей­ствие, их творческое содружество, арена которого — и ближний, и дальний космос.

Чрезвычайно важно определить, насколько эти трансформации и свойства соответствуют нашим об­щим представлениям о материи и ее закономерно­стях. Это с одной стороны. А с другой — насколько полезны они и возможны для использования в на­шей земной практике, в нашем дальнейшем освоении природы и ее богатств. Скажем, поверхностные слои Солнца имеют температуру, как вам хорошо извест­но, порядка 6 тыс. градусов. А в центральных обла­стях она достигает нескольких миллионов; там, по нынешним нашим представлениям, действует, образ­но говоря, исполинский котел термоядерных реакций. И овладение этим процессом для нужд земной энер­гетики — это проблема, над которой работают мно­гие творческие коллективы.

Спектральный анализ — ныне ведущий метод изучения звезд. По количеству, ширине, относитель­ному взаимному положению линий спектра можно «прочесть», что же совершается в данный момент на поверхности звезды. У одних температура поверх­ности составляет всего 2—3 тыс. градусов и даже меньше; у других она достигает 20, 30 и даже 100 тыс. градусов, их спектр имеет совершенно необычный, несхожий с прочими вид. От температуры зависит как яркость поверхности объекта, так и характерис­тические особенности спектра. Ими определяется тип звезд.

Наконец, нельзя не сказать особо еще о двух типах звезд: о белых карликах и пульсарах. Многие из белых карликов были впервые открыты в Бюракане. Они знамениты тем, что плотность их вещества в десятки тысяч раз больше, чем у воды. В возмож­ность такого явления еще в 20-х гг. нашего столетия многие просто отказывались поверить. В пульсарах же плотность оказалась еще большей — вся их масса представляет собой титанически спрессованное ядерное вещество.

Поскольку в астрофизике спектральный метод исследования атомов находит широкое применение, то в молодости я интересовался также принципами квантовой механики, которая давала объяснение про­исхождению спектров атомов. В частности, меня за­интересовало, в какой степени по наблюдаемым спектрам атомов можно однозначно «пойти» обрат­но — к законам квантовой механики и основанным на ней представлениям о строении атома. Такой во­прос можно назвать «обратной» задачей по отноше­нию к проблематике квантовой механики. Вскоре я понял, что решение этой задачи во всей ее широте выходит далеко за пределы моих возможностей. Тог­да я поставил перед собой другую, «обратную» за­дачу, более простую: нельзя ли ответить на вопрос, в какой степени частоты колебаний струны зависят от диаметра или других ее параметров?

Но и эта математическая задача оказалась очень трудной для меня. Тогда я решил ограничиться еще более частной проблемой: можно ли утверждать, что система собственных частот, характерная для одно­родной струны, свойственна только ей и выделяет ее таким образом среди всех неоднородных струн? Мне удалось ответить на этот вопрос положительно. И хо­тя результат этот очень скромный, горжусь, что бо­лее 50 лет назад мне довелось впервые поставить совершенно новую математическую задачу (она послужила основой так называемого метода обратной задачи, используемого в теоретической физике), обрат­ную известной проблеме Штурма — Луивилля, и дать ее строгое решение, правда для весьма, весьма част­ного случая.

Таким образом была открыта для исследования обширная область «обратных» задач довольно широ­кого значения, в которой стали работать многие мате­матики. Когда астроном, зная орбиту небесного тела, вычисляет ее видимое положение на небесной сфере на каждый день года, то он решает «прямую» зада­чу небесной механики. Но вот Иоганн Кеплер еще до появления закона Ньютона и основанной на нем небесной механики поставил себе задачу: не зная форму орбиты, не зная параметров движения плане­ты, вывести их из наблюдений за видимыми пере­мещениями планет по небосводу. И вывел из них основные кинематические закономерности движения планет. Иными словами, он решил типичную «обрат­ную» задачу. Кеплер справился с ней просто гениаль­но! Выведенные закономерности мы называем в на­ших учебниках законом Кеплера.

Но и та задача, о которой шла речь выше, была для меня лишь подготовкой к очень крупной и важ­ной астрономической проблеме: как найти метод определения закона распределения пространствен­ных скоростей звезд из распределения одних лишь лучевых скоростей.

Дело в том, что пространственная скорость дви­жения звезды по отношению к нам (наблюдателям) состоит всегда из двух слагаемых: из скорости при­ближения к нам (или удаления от нас) и скорости, перпендикулярной к направлению на звезду, кото­рая вызывает изменения видимого положения звез­ды на небе, т. е. угловое перемещение изображения звезды. Происходящее за единицу времени (скажем, за год) угловое перемещение называется собствен­ным движением звезды. Зная расстояние звезды, мы можем из собственного движения вывести в линей­ной мере составляющую скорость, перпендикулярную лучу зрения. Выраженная в линейной (а не в угловой) мере, эта составляющая называется тангенциальной составляющей (слагаемой) движения.

Итак, мы будем полностью знать пространствен­ную скорость звезды, если нами определены из на­блюдений радиальная и тангенциальная составляю­щие. Точность определения радиальных скоростей звезд с прогрессом наблюдательной техники быстро возрастает. А сведения о расстояниях звезд, которые нужны, как мы видели, для перевода собственных движений в тангенциальные скорости, очень скудны и растут медленно. Поэтому Артур Эддингтон, из­вестный английский астроном, в начале этого века поставил задачу: нельзя ли разработать метод полу­чения распределения пространственных скоростей звезд, основываясь на статистике одних лишь ради­альных скоростей и используя то, что мы имеем возможность наблюдать радиальные скорости звезд в различных участках неба, т. е. в различных на­правлениях? Пятьдесят лет назад (я тогда работал в Ленинградском университете заведующим кафед­рой) удалось найти решение этой задачи. Это тоже «обратная» задача, но очень трудная. Я немедленно послал статью, содержащую это решение, Эддингтону, и она была опубликована в журнале Королев­ского астрономического общества в Лондоне.

Любопытен и поучителен здесь еще один аспект. Моя работа, как уже упоминалось, была опубликова­на в Англии. Спустя почти 40 лет в этой стране был изобретен очень эффективный и многообещающий прибор, а точнее, целая сложнейшая установка, ко­торая без всякого хирургического вмешательства по­зволяет обследовать и увидеть строение глубинных областей человеческого мозга. Прямо-таки фантасти­ка, иначе не назовешь. Специальной конструкции рентгеновский аппарат исследует по заданной про­грамме голову пациента. Детальная информация про­хождения через мозг рентгеновского излучения по­ступает в ЭВМ, обрабатывается, и на экране прибора, как на экране телевизора, появляются четко различимые «срезы» головного мозга пациента. И спе­циалист имеет возможность «прочесть» данные и установить, где имеются патологические отклонения.

Удивительно здесь еще и то, что изобретатели этой установки (Английский инженер Г. Хаунсфилд и американский математик А. Кормак за создание .томографа были удостоены Нобелевской премии 1979 г. по медицине)— она называется томограф — поня­тия не имели о той моей работе, хотя она и была опубликована у них в стране. Тем не менее матема­тическая модель, которую они применили для соз­дания томографа, полностью совпадает с той, кото­рую применил я в астрофизике для определения распределения пространственных скоростей звезд 50 лет назад. Парадокс? Ничуть, это просто лишнее свидетельство того, сколь эффективными для повсе­дневных практических нужд часто оказываются раз­работки, методы и решения в области так называе­мых фундаментальных наук.

Вот еще два примера. Когда при анализе излуче­ния солнечной хромосферы открыли спектральные линии неизвестного элемента и назвали этот элемент гелием («гелиос» в переводе с греческого означает «солнце»), мало кто мог предсказать то колоссальное будущее, которое ожидало этот подсказанный спект­ром элемент в развитии науки и техники.

Второй пример противоположен первому. До по­следнего времени в таблице Менделеева незаполнен­ным — вследствие отсутствия на Земле элемента с химическими характеристиками, соответствующими этому участку таблицы, — оставалось место для эле­мента № 43. Недавно выяснилось, что столь долго пустовало оно не случайно: его ядро чрезвычайно неустойчиво. Этот элемент вообще отсутствует на Земле в естественных условиях. Ему дали название технеция. Он возникает в лабораторных условиях в небольших количествах, при ядерных реакциях. Можно понять изумление физиков, когда они узнали, что астрофизики обнаружили следы технеция во внешних слоях ряда нестационарных звезд.

Да, глубины космоса — уникальная и безбреж­ная лаборатория, где вещество и энергия трансфор­мируются друг в друга под воздействием гигантских перепадов давлений и температур, где в бесчислен­ных комбинациях их элементарных составляющих «зашифрованы» все тайны происхождения и разви­тия Солнечной системы, Галактики и самой Вселен­ной. Разгадку этих тайн таят в себе и космические лучи: ежесекундно через площадку в один квадрат­ный метр на границе атмосферы и земной поверхно­сти прорываются более 10 тыс. заряженных частиц, влетающих в нам из космоса почти со скоростью све­та. Частицы с такими скоростями называются реля­тивистскими, потоки их и есть космические лучи. Многие миллионы лет блуждают они по космическим безднам, прямо или косвенно обязанные своим рож­дением титаническим взрывам в атмосферах звезд нашей Галактики. Сегодня ясно, что генерация кос­мических лучей есть явление универсальное — быст­рые частицы обнаружены и в других галактиках, и в межзвездном пространстве, и в оболочках сверх­новых звезд.

Вообще, я считаю, что если в минувшее столетие открытия физиков помогали астрономии объяснять многие процессы в космосе, то теперь уже астроно­мия стимулирует творческие исследования физиков. Ведь новые факты, раскрываемые астрофизикой, свя­заны со столь тонкими, глубокими свойствами веще­ства, что для их понимания требуется более быстрое развитие наших сведений об элементарных частицах, об электронно-ядерной плазме и сверхплотных со­стояниях материи.

Все это касается звезд, их жизненного цикла. Но не меньший интерес для наших земных дел имеет и изучение процессов, происходящих на планетах Сол­нечной системы, очень не похожих друг на друга. Ведь если мы на Венере имеем дело с высокими по­верхностными температурами, то ничего подобного не наблюдается у планет-гигантов Сатурна, Урана и Нептуна. У Сатурна и Нептуна верхние слои атмо­сферы достаточно прохладны. У планет-гигантов име­ется масса характернейших особенностей. Например, у них нет твердых внутренних поверхностей. По сво­ему химическому составу все они очень близки, види­мо, к тому протовеществу, из которого сформирова­лась Солнечная система. Их атмосферы — это первич­ные атмосферы, сохранившие свою элементную структуру примерно в том же виде, в каком она была около 5 млрд. лет назад. Кстати говоря, она очень близка к химическому составу Солнца. В ней много волорода и гелия.

Особый интерес вызывает вулканическая актив­ность, следы которой наблюдаются у тел Солнечной системы. Говоря об этом, мы имеем в виду, прежде всего, спутники больших планет, однако несомнен­ные следы вулканической активности имеются также на Венере, Марсе. К сожалению, обнару­жение этих следов у некоторых тел Солнечной сис­темы затруднено в связи с тем, что внешний вид по­верхностей планет подвергался в течение миллионов лет сильным изменениям из-за падения на них метео­ритных тел. Поскольку это явление, как и вулканизм, ведет к образованию многочисленных кратеров, то для выделения чисто вулканических образований часто требуются более точные и тонкие наблюдения.

Необъятен космос, и необъятны качественные и количественные характеристики происходящих в нем событий и явлений. А это значит лишь одно для на­шей науки: перспективы ее развития безграничны.

Звезды смотрят вниз

Астрономия дает сегодня массу точнейших, без­ошибочных сведений и предсказаний — о движени­ях планет, периодах их противостояния, затмениях, о периодическом появлении комет, активности наше­го светила и тому подобном. Но в то же время, как и во всякой прогрессирующей области познания, в астрономии очень много сфер, где все только в стадии становления. И здесь открывается широкое поле для предложений, а иногда даже предсказаний совершен­но другого рода — гипотез, которые могут подтвер­диться, а могут и нет. Если они получают общее при­знание, то становятся элементами той или иной тео­рии, если нет — от них отказываются.

Не все концепции, которые рождены в Бюраканской обсерватории, получили повсеместное и безого­ворочное признание у наших коллег. В этом нет ни­чего удивительного: ведь мы работаем, как я уже от­мечал, на грани установленного, известного с еще не исследованным. И было бы непостижимым полное единодушие в истолковании тех или иных новых явлений и гипотез.

Например, в такой неопределенной области зна­ния, как понимание Вселенной в целом (а эта область крайне неопределенна, потому что прямыми наблюде­ниями астрономов охвачена пока лишь небольшая ее часть), наибольшее распространение получило представление о том, что современная Вселенная воз­никла примерно 20 млрд. лет назад из некоего весьма плотного и горячего протовещества. Сегодня можно только гадать, каким было это прародительское ве­щество Вселенной, как оно образовалось, каким за­конам подчинялось и что за процессы привели к его расширению. Существует точка зрения, что с самого начала протовещество с гигантскими скоростями ста­ло расширяться. На начальной стадии это колоссальной плотности однородное вещество разлеталось, раз­бегалось во всех направлениях и представляло из себя однородную бурлящую смесь неустойчивых, по­стоянно распадающихся при столкновениях частиц, среди которых были и такие, что доминируют в ней и сегодня: протоны, нейтроны, электроны и ядра ге­лия, а также фотоны, нейтрино и антинейтрино. Осты­вая и взаимодействуя на протяжении миллионов лет, вся эта масса рассеянного в пространстве ве­щества концентрировалась в большие и малые газо­вые образования, которые в течение сотен миллионов лет, сближаясь и сливаясь, превращались в громад­ные комплексы. В них, в свою очередь, возникают более плотные участки — там, где впоследствии и образуются звезды и даже целые галактики. Обра­зуются они примерно по следующей схеме.

В результате гравитационной нестабильности в разных зонах образовавшихся галактик могут сфор­мироваться плотные «протозвездные» облака с мас­сами, близкими к массе нашего светила.

Начавшийся в каждом из них процесс сжатия бу­дет не только продолжаться, но и ускоряться под влиянием собственного поля тяготения. Процесс этот сопровождает свободное падение частиц облака к его центру — происходит явление, обычно называемое гравитационным сжатием. В центре облака образу­ется уплотнение, состоящее сначала из молекуляр­ного водорода и гелия в тех пропорциях, в каких они .входили в состав первоначального облака. Воз­растание плотности и температуры в центре приво­дит к распаду молекул водорода на атомы, к иониза­ции атомов и образованию плотного устойчивого ядра протозвезды.

Ядро окружено сравнительно тонким слоем осе­дающего на него вещества облака. По наружной по­верхности этого слоя проходит так называемый удар­ный фронт, температура в котором очень высока. Ведь именно в эту поверхность врезается падающий на нее газ.

Непрерывное выпадение газа на поверхность ядра постепенно увеличивает массу ядра протозвезды. Че­рез 1000 лет после образования протозвездного ядра его масса будет составлять уже заметную долю массы Солнца.

По мере роста массы ядра растет температура ударного фронта, и сравнимая с ней температура в центре ядра постепенно увеличивается до нескольких десятков и сотен тысяч градусов. Через десятки ты­сяч лет после образования ядра, когда температура в нем достигает необходимых величин, в ядре начи­наются ядерные реакции, сопровождающиеся вы­делением колоссальной энергии. В свою очередь, ядер­ное горение приводит к циркуляции вещества во внешних слоях ядра — это явление носит название конвекции. Граничащие с зоной горения сильно на­гретые слои вещества поднимаются вверх и, охладив­шись, вновь опускаются вниз. В течение всего про­должающегося процесса приращения массы звезды ядерное горение тяжелого водорода — дейтерия — яв­ляется источником значительного количества энер­гии. Она переносится в наружные слои звезды конвек­цией, частично выделяется наружу вместе с энергией, которая освобождается на поверхности ударного фронта. Сам процесс приращения массы звезды, игра­ющий в излагаемой схеме основную роль, получил название стадии основной аккреции.

Огромная внешняя оболочка облака постепенно уменьшает свой объем из-за падения образующего ее вещества к центру протозвезды. Эта оболочка прак­тически сохраняет постоянную температуру, при ко­торой испускается инфракрасное излучение. Так как газ и пыль со всех сторон падают с ускорением к центру облака, их плотность с приближением к этому центру возрастает. На определенном расстоянии от центра облака падающие газопылевые частицы на­чинают нагреваться идущим наружу (навстречу им) инфракрасным излучением и образуют поверхность, называемую пылевой фотосферой протозвезды; ее температура составляет несколько сотен градусов. Инфракрасное излучение, соответствующее именно этой температуре, может зарегистрировать земной наблюдатель.

С дальнейшим приближением к центру протозвезды плотность ее пылевой оболочки продолжает воз­растать, но одновременно растет и температура в этой оболочке.

Примерно через 50 тыс. лет конвекцией будет охвачена почти вся протозвезда, еще через такой же промежуток времени ее масса станет равной массе Солнца. В какой-то момент прекращается аккреция (выпадение на звезду остатков первоначального обла­ка), но начнется медленное гравитационное сжатие ее. Через 25 млн. лет после начала всего процесса плотность в центре ядра станет максимальной, темпе­ратура там поднимется выше 10 млн. градусов. Осно­вой ядерных реакций при этом становится превраще­ние водорода в гелий. Еще через 25 млн. лет звезда окончательно формируется, происходящие в ней про­цессы стабилизируются и будут поддерживать ее в достигнутом состоянии всю ее жизнь, а это миллиар­ды лет.

Такова классическая схема образования звезд из протооблака. Того или иного варианта ее придержи­вается ныне большинство теоретиков. Однако астро­номы-наблюдатели, для которых важнейшим аргу­ментом служат факты, относятся с некоторым скеп­сисом к этим представлениям теоретиков.

Например, мы в Бюракане придерживаемся иной концепции. Не вдаваясь в особо сложные теоретиче­ские выкладки, скажу лишь, что при обосновании классической схемы образования звезд и их больших и малых групп из диффузной материи — громадных по объему газовых облаков, туманностей — появля­ются просто непреодолимые трудности и противо­речия.

Прежде всего возникают следующие вопросы. В наблюдаемой нами области нашей Галактики, в звездных ассоциациях почти всегда присутствуют громадные по объему туманности, молекулярные облака. Показано, что гигантские молекулярные об­лака (ГМО) чаще всего встречаются там, где про­исходят процессы звездообразования. Очень мало ГМО, в которых нет таких процессов. Но это означает, что ГМО должны иметь такой же возраст, что и мо­лодые звездные группы — звездные ассоциации, т. е. порядка нескольких миллионов лет. Поэтому сказать, что звезды происходят из ГМО, — это значит ничего не решить, ибо сразу возникает вопрос: откуда возникают ГМО? Сторонники гипотезы конденсации ду­мают, что ГМО, в свою очередь, возникают в резуль­тате слияния облаков малых размеров, но пока все наблюдения свидетельствуют лишь о процессах рас­сеивания.

Выяснилось, что гипотетическое сжатие туман­ностей и молекулярных облаков реально нигде не наблюдалось. На самом же деле часто наблюдается прямо противоположный процесс: истечения массы вещества из центра этих звездных групп и из гигант­ских звезд с последующим рассеянием его в меж­звездном пространстве.

Вывод напрашивается сам собой, и мы его сдела­ли. Есть все основания полагать, что звезды, их груп­пы, диффузная материя (облака, туманности) возни­кают одновременно в результате превращений (рас­пада) плотных массивных тел незвездной природы — протозвезд. Могу добавить, что, хотя мы еще и не мо­жем дать подробной характеристики вещества этой протозвезды, теоретические расчеты убеждают в боль­шой вероятности его существования именно в тех со­стояниях, которые обеспечивают его переход, превращение в звезды и диффузную материю.

Правда, у сторонников классической схемы есть еще один довод. Ну хорошо, говорят они, истечение вещества из центра звездных групп и из массивных звезд действительно имеет место. Однако оно крайне ничтожно по сравнению со всей массой облака или туманности. Не станете же вы утверждать, что по­следние есть результат такого истечения?

Почему же не станем? Именно это мы и попыта­емся объяснить при дальнейшем обосновании нашего взгляда, разумеется, на основе наблюдательных фак­тов. Кстати, считаю необходимым сказать, что идею о возникновении туманностей в результате истечения вещества из звезд еще до нас высказывал известный советский ученый Борис Александрович Воронцов-Вельяминов.

Для примера проследим жизнь наиболее массив­ных звезд (их масса в 10 раз больше массы нашего Солнца).

Так или иначе, но вот массивная звезда сформи­ровалась. Что же ждет ее в будущем? После того как наступило равновесное состояние и пошли устойчи­вые, стабильные ядерные реакции, звезда, как говорят астрономы, выходит на главную последовательность. Говоря кратко, это такой график, на котором распо­лагаются все звезды в зависимости от проходимой ими той или иной стадии своего развития. В течение продолжительного периода эволюции звезды — меж­ду ее рождением и последующим «угасанием», пери­ода ее «зрелости», в ее недрах совершаются относи­тельно стабильные водородные реакции, при которых синтезируются гелий и более тяжелые элементы.

В момент выхода (понятие, разумеется, весьма условное) звезды на главную последовательность тем­пература ее ядра зависит прежде всего от массы «новорожденной»: чем больше масса, тем выше тем­пература.

Есть еще одна фундаментальная закономерность в функционировании стационарной звезды: равенство генерируемой и испускаемой ею энергии. Сколько тепловой энергии генерируется, столько излучается (об этом говорит постоянство блеска звезд в течение очень больших временных периодов). Примером мо­жет служить хотя бы Солнце, ведь только его дли­тельное относительное спокойствие позволило воз­никнуть и достичь столь высокого уровня земной жизни. Видимо, не надо специально пояснять: силь­ная вспышка, в десятки раз превосходящая обычный уровень светимости Солнца, привела бы к самым катастрофическим последствиям для жизни на Земле.

В новообразованной нашей звезде водорода много, запас его пропорционален массе звезды. Той же массе, но уже в четвертой степени пропорционален и рас­ход горючего на производство энергии, на термоядер­ные реакции. А из этого следует, что времени, на ко­торое хватает водорода для реакций (или, что одно и то же, времени жизни на главной последователь­ности), у массивных звезд значительно меньше.

Но вот наступает момент, когда водород в ядре звезды «выгорает» почти полностью, и ядро сжимается, а затем постепенно разогревается и начинает рас­ти. Когда же температура его вещества достигает по­рядка 100 млн. градусов, в нем снова начинается ре­акция, в которой «сгорает» не водород, а гелий.

Параллельно с этими процессами в ядре, в относи­тельно тонком шаровом слое вокруг него, продолжа­ются водородные реакции, слой этот постепенно про­двигается к поверхности звезды, внешние ее слои резко расширяются, радиус ее фотосферы растет в десятки раз, но температура наружных слоев падает. Звезда вступает в очередной свой цикл — становится так называемым красным гигантом. Сочетание гелие­вых реакций в центре и водородных в наружных слоях характеризует энергетику этого периода, кото­рый по длительности все же гораздо меньше, чем пребывание звезды на главной последовательности.

Наконец, водород во внешнем слое и гелий в ядре «выгорают», остатки наружной оболочки рассеива­ются в межзвездном пространстве, ядро же совершает очередное сжатие. Теоретические выкладки утверж­дают, что у массивных звезд с прекращением выделе­ния энергии после замирания ядерных реакций на­ступает цикл катастрофического сжатия до удиви­тельно малых (при такой массе) размеров — порядка 10—20 км в диаметре. Плотность вещества достигает чудовищных величин, при которых электроны как бы впрессовываются внутрь ядра, где в результате их взаимодействия с протонами образуются нейтроны. Ядра атомов разрушаются, «раздавливаются» — основная часть этого катастрофически сжатого веще­ства превращается в нейтронный газ.

Не могу не напомнить, что саму возможность на­личия и функционирования во Вселенной нейтронных звезд еще в 30-е гг. теоретически предсказал советский физик Л.Д.Ландау. В дальнейшем американский физик Р. Оппенгеймер развил подробную теорию нейтронных звезд. Широкую известность получил факт их наблюдательного открытия, когда в 1967 г. в Кавендишской лаборатории Кембриджского уни­верситета вдруг стали регистрироваться удивительно строго периодические радиоимпульсы. В первый мо­мент некоторые ученые уже готовы были приписать их некой внеземной цивилизации, но наука очень ско­ро дала свой ответ. Источники этих сигналов — быстро вращающиеся нейтронные звезды — пульса­ры. Они возникают в результате быстрого вращения нейтронной звезды, у которой на одной стороне нахо­дится источник радиоизлучения, а на другой такого источника нет. Периоды пульсации нейтронных звезд, т. е. периоды их вращения, различны и состав­ляют от нескольких миллисекунд до нескольких се­кунд. А потому сразу же было установлено, что раз­меры излучающего объекта не могут превышать по диаметру нескольких десятков километров, в против­ном случае скорость должна была бы быть больше скорости света, что недопустимо с позиций современ­ной физики.

Сегодня физики и астрономы говорят еще об одной разновидности завершающего этапа в эволюции звезд большой массы. Дело в том, что теоретические расчеты, основанные на одном из вариантов реля­тивистской теории тяготения, допускают и та­кую возможность, при которой коллапсирующие (т. е. катастрофически сжимающиеся) звездные ядра боль­шой массы образуют не нейтронную звезду, а супер­плотное тело — черную дыру — со столь мощным гра­витационным полем, что даже возникающие в ней световые кванты не могут уйти с ее поверхности. Она будет втягивать в себя внешние объекты, ни­чего при этом не испуская. Увидеть такую черную дыру обычным способом невозможно, однако ее можно было бы обнаружить по взаимодействию с дру­гими объектами. В частности, черная дыра должна отклонять проходящие мимо нее световые лучи. Пока наблюдательно не открыта ни одна черная дыра, но сегодня специалисты теоретически обсуждают их воз­можные свойства с целью облегчить обнаружение этих черных дыр, если они действительно существу­ют.

Современные данные астрономии совершенно определенно говорят, что стадия превращения мас­сивной звезды в нейтронную может сопровождаться грандиозными даже для масштабов Вселенной взры­вами. По терминологии астрономов, это вспышки Сверхновых, явление в общем-то достаточно редкое, особенно в нашей Галактике, если судить о том хотя бы по летописным источникам. Такую вспышку уда­лось увидеть в 1604г. И. Кеплеру; современные же наблюдатели отмечают их и в других галактиках. И вот что характерно: по мощности излучения (в его максимальном пике) вспышка Сверхновой превышает или равняется суммарной мощности излучения мил­лиардов звезд галактики, в которую она входит. А за период яркого свечения (он длится примерно год) она излучает такое количество энергии, на которое нашему Солнцу понадобилось бы свыше миллиарда лет. При этом Сверхновая выбрасывает огромные массы газа с космическими скоростями от 7 тыс. до 15 тыс. км/с.

Так представляем мы сегодня рождение и жизнь звезд. До сравнительно недавнего времени общепри­нятым был взгляд на Вселенную как на некую ста­тическую совокупность всех ее объектов и параметров. Под этим понималось, в частности, что процессы образования звезд и галактик закончились в какой-то вполне определенный момент миллиарды лет назад. Положение это совершенно определенно противоре­чило основным принципам материалистической диалектики, по которым окружающая нас природа постоянно развивается. Но отсутствие достаточного количества обоснованных наблюдательных данных не позволяло разрешить это противоречие. Не позволяло до тех пор, пока на помощь астрономам не при­шли более точные и тонкие инструменты и методы исследования, данные, полученные радиоастрономи­ей, ультрафиолетовой астрономией, рентгеновской и микроволновой. Используя современные телескопы, свой вклад в создание современной космогонии внес и коллектив Бюраканской астрофизической обсерва­тории.

Взрывная активность звездных миров

Если в ясную безлунную ночь повнимательнее присмотреться к характерной полосе Млечного Пу­ти, то нельзя не увидеть, что она как бы по большому, гигантскому кругу пересекает всю небесную сферу. И мы, наблюдатели на Земле, оказываемся почти в плоскости этого круга. Отчетливо заметно, что эта полоса делается ярче и шире — там, где центр Млечного Пути нашей Галактики, которая включает в себя, согласно нынешним данным, около 400 млрд. звезд.

Как же устроена, по современным воззрениям, наша Галактика? Если бы сторонний наблюдатель смог разом увидеть ее со стороны, сбоку, она пред­ставилась бы ему в виде огромного диска, диамет­ром 30 000 пс, сплюснутого по краям и с шаровидным ядром в самом центре. Взгляд же на нее сверху позволил бы увидеть достаточно четко ее спиралевид­ное строение. Наша Солнечная система располагает­ся далеко от ядра, на расстоянии примерно 10 000 пс, на периферии одного из спиральных рукавов, медленно вращающегося, как и все остальные, вокруг центра. Скорость этого вращения, согласно послед­ним оценкам, составляет около 230 км/с, это значит, что на полный оборот уходит примерно 200 млн. лет.

Кстати, парсек (пс) — единица для измерения рас­стояний, принятая в астрономии и равная 206 265 астрономическим единицам. А сама астро­номическая единица определяется как среднее рас­стояние от Земли до Солнца и равняется 149 597 870 км. Парсек — единица расстояния введена лишь затем, чтобы легче было оперировать при расчетах с огромными числовыми значениями.

Своеобразными индикаторами расстояний для астрономов служит определенный класс перемен­ных звезд, которые получили название «цефеиды». Блеск цефеид меняется строго периодически. Одна­ко различные цефеиды имеют разные значения пе­риода (от 1 до 50 суток). Из наблюдений найдена связь между длиной периода и светимостью цефе­иды. Поэтому по длине периода можно определить достаточно надежно светимость цефеиды, а сравни­вая светимость с видимым блеском, мы можем опреде­лить ее расстояние от нас. Поскольку в отдаленных звездных системах всегда имеются в том или ином количестве цефеиды, то с их помощью мы можем определить расстояние этих систем до нас.

Спирали Галактик состоят из звезд, газа и пыли. Часть звезд концентрируется в скоплениях двух ти­пов — рассеянных и шаровых. В рассеянных обычно содержится от нескольких десятков до нескольких тысяч звезд. Шаровые включают десятки и сотни тысяч звезд, причем к центру скопления плотность их резко возрастает. В силу образующегося при этом мощного поля тяготения скопления и принимают правильную сферическую форму.

Члены скопления движутся вокруг его центра массы, а само скопление вращается вокруг центра Галактики. Как правило, рассеянные скопления рас­положены вдоль Галактической плоскости, в спираль­ных рукавах. Шаровые же — их сегодня известно более 130 — тяготеют к центру Галактики, к ее плот­ному утолщению — астрономы именуют его балджем.

В Галактике наблюдаются и планетарные туман­ности, а также темные и светлые протяженные ту­манности, состоящие из пылевых частиц, атомов и молекул газов, в основном водорода (вообще нужно заметить, что это наиболее распространенный эле­мент Вселенной). В центральной зоне Галактики встречаются компактные облака ионизованного газа. Дальше от нее расположена зона, заполненная в ос­новном нейтральным водородом.

До сравнительно недавнего времени мы располага­ли, как выяснилось, совершенно недостаточными знаниями о структуре и составе Галактики. Не толь­ко ее периферии, но и самого центра. Решительный перелом в изучении этих вопросов произошел благо­даря развитию радиоастрономии, ультрафиолетовой астрономии и рентгеновской астрономии.

Показателен факт: если еще в середине 70-х гг. считалось, что общая масса Галактики имеет поряд­ка 300 млрд. масс Солнца, то теперь получены весьма убедительные данные, что она равняется примерно 2100 млрд. масс нашего светила. Точно так же втрое возросло и уточненное значение радиуса Галактики. Больше того, многие исследователи на основе изучения рентгеновского и инфракрасного излучения источника, находящегося в центре Га­лактики, — его диаметр не превышает 10 астрономи­ческих единиц (т. е. 10 расстояний от Земли до Солн­ца), а масса вполне может составлять десятки мил­лионов масс Солнца, — высказывают мнение, что это сверхмассивное тело, а согласно взглядам некоторых ученых, это, возможно, сверхмассивная черная дыра.

Ученые Бюраканской обсерватории и в изучении галактических и внегалактических объектов концент­рируют свое внимание на нестационарных объектах. Мы занимаемся физической природой отдельных га­лактик и отдельных их скоплений. Сверхскопления­ми мы вообще не занимаемся. О том же, что нам удалось в этой области, пожалуй, само по себе доста­точно красноречиво говорят термины, привнесенные нами в астрономию и ставшие общепринятыми, та­кие, как «звездные ассоциации», «активность ядер галактик», «кратные системы типа Трапеции» и др. Что же стоит за этими понятиями? Попробую, разу­меется в общих чертах, пояснить самые важные по­ложения разрабатываемой в Бюракане концепции.

До недавней поры господствовала такая точка зрения: процессы звездообразования и галактико-образования в основном закончились на каком-то давно минувшем этапе и теперь Вселенная эволю­ционирует в стабильных, стационарных условиях, без особых катаклизмов. Но при более тщательном анализе накопленных наблюдательных данных вы­яснилось, что подлинная картина мироздания очень далека от подобной статической идиллии.

Первые прямые свидетельства о различиях в воз­расте звезд и звездных групп были получены на основании изучения входящих в Галактику звездных скоплений. При этом речь идет об открытых скоп­лениях, т. е. о звездных группах, содержащих от нескольких десятков до нескольких тысяч звезд. Звезды каждой из таких групп связаны в одну си­стему силами взаимного тяготения. Под влиянием тех же сил они совершают свои движения внутри скопления.

Расчеты показали, что каждая группа в течение своей жизни подвергается своеобразному процессу «испарения». В результате взаимодействий между звездами некоторые члены скопления выбрасываются из него. Через какое-то время каждое такое скопление должно рассеяться в пространстве, поскольку обрат­ного процесса — вхождения посторонней звезды в скопление — не существует. Оказалось, что некоторые из наблюдаемых скоплений должны разрушиться (испариться) за 100 млн. лет — срок очень неболь­шой по сравнению с возрастом Галактики, который оценивается цифрой порядка 10 млрд. лет. Но мы все же наблюдаем подобные скопления! Значит, они возникли не_в момент появления галактической си­стемы, а родились и затем должны исчезнуть на современной стадии ее развития.

Еще более поразительные результаты были полу­чены в процессе исследования звездных ассоциаций. Эти сравнительно разреженные группы звезд неустойчивы и должны распадаться за время порядка 10 млн. лет. Это значит, что эти системы образовались бук­вально «на наших глазах». Изучение звездных ас­социаций в Бюракане показало, что в них помимо других объектов имеются группы, каждая из которых состоит из нескольких звезд (от 3 до 10). Эти группы получили название «кратных систем типа Трапеции». Это название им было дано для того, чтобы отличить их от обыкновенных кратных систем, которые часто называют также иерархическими.

Поясним устройство, например, тройной иерархи­ческой системы: две звезды А и В находятся близ­ко друг от друга и обращаются вокруг общего центра тяжести, а третья звезда С отдалена от А и В на рас­стояние, в несколько раз превосходящее расстояние АВ. В такой иерархической системе возможны до­вольно регулярные движения: А и В обращаются вокруг общего центра тяжести по эллиптическим ор­битам, а С обращается вокруг А В почти так же, как обращалась бы вокруг единого массивного тела, т. е. опять по эллиптической орбите, но гораздо боль­шего диаметра. Точно так же устроены иерархические системы, состоящие из четырех, пяти, шести и более звезд.

Скажем, четвертая система типа Трапеции состо­ит из четырех звезд, в которой все расстояния меж­ду компонентами одного порядка. Движения в таких системах не могут быть сведены к регулярным эллиптическим. Анализ, проведенный, в частности, с помощью вычислительных машин, показывает, что такие системы должны распадаться по тем же причи­нам, по которым распадаются открытые скопления. Но время существования системы здесь короче, часто меньше одного миллиона лет.

Таким образом, был установлен факт рождения и последующего рассеяния разного рода звездных групп, что означало, что не может быть и речи об образовании звезд Галактики одновременно в какую-то очень давнюю эпоху.

В результате изучения звездных ассоциаций удалось выяснить, какие из различных физических типов наблюдаемых звезд являются молодыми, отли­чить их от старых звезд.

В вопросах изучения звездных ассоциаций мы значительно продвинулись вперед за последние годы. Во многих звездных ассоциациях найдены области «современного звездообразования», в них обнаруже­ны звезды, возраст которых не превышает 100 тыс. лет.

Обратим внимание еще на такие факты: звезды возникают скоплениями, т. е. процесс звездообразова­ния носит групповой характер; в начальной стадии эволюции процесс формирования звезд связан с их рассеянием в пространстве. Кроме того, каждый из членов звездных ассоциаций непрерывно выбрасы­вает вещество в окружающее пространство — это установлено спектральными наблюдениями. Следова­тельно, основной тенденцией в процессе звездообра­зования является рассеяние вещества. Этот вывод опровергает взгляды космогонистов-теоретиков про­шлого и первой половины настоящего столетия.

Работы, выполненные в Бюракане, позволили установить, что эволюционные процессы во Вселенной не должны идти обязательно в направлении сгу­щения вещества. По аналогии мы подошли и к реше­нию вопроса об эволюции галактик. Иными словами, если в звездном мире расширение и рассеяние ма­терии оказались основной тенденцией, то аналогич­ные процессы могли быть характерными и для га­лактик. Оказалось, что во внегалактической астрономии как будто все было специально подготовле­но для применения таких понятий, как расширение, рассеяние и взрыв. Именно в 50-х гг. выяснилась ошибочность представления о том, что радиогалак­тики появляются в результате столкновения двух га­лактик. Исследования в Бюракане показали, что каждая радиогалактика ( Радиогалактиками ученые назвали такие галактики, у кото­рых мощность излучения радиоволн близка к световому излучению)— это результат взрыва, происшедшего миллионы лет назад в ядре обыкновен­ной галактики. Теперь уже трудно найти астронома, который решился бы защищать устаревшую точку зрения о столкновении двух галактик.

Идея о взрывах в ядрах галактик, развиваясь, стала основой представления об активности ядер га­лактик.

В результате в середине 50-х гг. у нас в Бюракане взамен старого представления о том, что ядро каждой галактики является просто областью максимальной плотности звездного «населения», возникла идея об активности ядер галактик, получившая в дальней­шем всеобщее распространение.

Я здесь не буду оста­навливаться на многочисленных работах по изуче­нию процессов активности ядер в различных галакти­ках, которые выполнены в Бюракане и ныне хорошо известны.

Дальнейшее развитие идеи об активности ядер галактик привело нас в конечном счете к предпо­ложению о том, что каждая галактика является как бы суммарным результатом длительной активности ее ядра. Иными словами, жизнь галактики начина­ется с активных процессов в ее ядре.

Мы понимали, что в те годы, когда это предполо­жение было высказано, оно могло показаться чрез­вычайно смелым. Однако после открытия кваза­ров, с их очень высокой степенью активности, стало очевидным, что ядро галактики в начальный период ее существования может обладать энергией (а также свойством выбрасывать материю), вполне достаточ­ной для формирования многих ее будущих деталей, а может быть, и всей их нынешней совокупности. Теперь уже эту гипотезу редко кто считает чрез­мерно смелой. Ведь, в самом деле, изучение галактик определенного типа позволяет уверенно сказать, что именно ядро дает начало по крайней мере значитель­ной части находящегося в них межзвездного веще­ства. Поэтому, скорее, сейчас дискуссии подлежит вопрос о том, какая доля, какие массы данной галак­тики обязаны в конечном счете ядру и возможно ли их иное происхождение. Окончательный ответ на этот вопрос будет дан, конечно, еще не скоро, но необ­ходимость получения наблюдательного материала для его решения открывает интересные пути для развития нашей концепции.

Однако мы обязаны оговориться, что и здесь име­ется одно фундаментальное различие между нашими взглядами и воззрениями большинства теоретиков. Если последние считают, что истечение вещества и другие признаки активности ядра вторичны, а пер­вична гипотетическая аккреция (т. е. выпадение) ис­ходного диффузного вещества на ядро, то мы склон­ны думать, что основным фактором является истече­ние вещества и энергии из ядра, которое сначала было изолированным и постепенно создало вокруг себя га­лактику. Но тут мне хочется сослаться, в частности, на обзор известного астронома профессора Я. Оорта «О ядре нашей Галактики». Он привел чрезвычайно интересные данные об интенсивных истечениях из сравнительно маломассивного небольшого ядра нашей Галактики и о мини-спиралях, расположен­ных в области размерами 2 пс вокруг ядра. Эти новые данные, хотя и относящиеся к сравнительно мало­активному ядру, несомненно, являются крупными аргументами в пользу нашей точки зрения. Отмечу также, что многое можно ожидать от изучения сверхассоциаций. Оно было начато в Бюракане и сейчас ведется во многих обсерваториях мира. Особо­го внимания заслуживают работы о связи, сущест­вующей между сверхассоциациями и ультрафиоле­товыми галактиками, большие списки которых опубликованы бюраканскими астрономами.

Так или иначе, но новые интересные исследования в данном направлении вселяют в нас более твердую уверенность в нашей правоте. В частности, уникаль­ные материалы получили мы благодаря автома­тической обсерватории «Астрон», работающей на высокоапогейной орбите в космосе. На ней установ­лены, как известно, самый крупный орбитальный ультрафиолетовый телескоп и счетчик для регист­рации рентгеновского излучения. Наряду с другими нашими коллегами мы также принимали участие в составлении программы для астрономических исследований. С помощью ультрафиолетового теле­скопа станции получены спектры более 20 галактик. Эти результаты стали возможны благодаря ориги­нальному техническому решению вопросов нашими специалистами, которые предложили свою прецези­онную систему наведения и стабилизации космиче­ского телескопа. Выяснилось, что многие галактики обладают мощным ультрафиолетовым излучением. А это несомненное свидетельство интенсивных про­цессов звездообразования. К тому же у целого ряда звезд зафиксировано истечение вещества и с их по­верхности со скоростями до 1000 км/с и более. В этих и других данных, полученных с помощью «Астрона», мы видим веские доводы в подтверждение своей кон­цепции.

Выше мы отметили, что основным содержанием исследований коллектива Бюраканской обсерватории является физика звезд и галактик и исследование эволюционных процессов в них. Но Вселенная имеет в известной степени иерархическую структуру. Звез­ды входят в галактики, а галактики являются чле­нами скоплений галактик. В свою очередь скопления галактик являются членами еще более грандиозных сверхскоплений галактик.

Встает вопрос: свойственны ли им явления распада, расширения и взрывов, которые играют столь решающую роль в жизни звезд и галактик? Пока не выяснены основные закономерности жизни этих систем высокого порядка, трудно дать на этот вопрос окончательный ответ. Но никаких данных, противо­речащих представлениям о нестационарности этих более высоких систем, тоже пока нет.

Но так или иначе наблюдения скоростей удаления от нас галактик, входящих в отдаленные скопления, заставили астрономов развить представление о «рас­ширяющейся Вселенной». Хотя можно и не согласить­ся с отдельными аспектами этих представлений, все же нет сомнения в том, что наблюдаемое удаление от нас (и друг от друга) отдаленных галактик есть еще одно проявление нестационарности, которую мы видим повсюду во Вселенной. Поэтому мы с интере­сом ожидаем новых открытий в этой области.

Итак, подведем некоторые итоги. Всего лишь ка­ких-нибудь 35 лет назад астрофизики обнаружили, что сложившиеся на протяжении веков представле­ния о спокойном, плавном, медленном течении процессов космической эволюции нуждаются в ко­ренном пересмотре. Наряду с медленными изменения­ми во Вселенной повсюду были открыты гигантские взрывы, выбросы колоссальных масс вещества, по­явление и исчезновение сверхмощного излучения, происходящие в разных местах и в разное время. Взрывающиеся, нестационарные объекты представ­ляют собой закономерные фазы эволюции космичес­ких тел и их систем. Их изучение способствует по­ниманию прошлого и будущего окружающей нас Вселенной.

Отдельные, правда, немногочисленные факты, которые довольно ясно свидетельствовали о происхо­дящих во Вселенной изменениях, были известны начиная уже с глубокой древности. Однако их пра­вильное истолкование было тогда невозможным, так как противоречило общепринятой догме о неизмен­ности мира. Но сохранившиеся в старинных хрони­ках и летописях свидетельства о наблюдениях Новых и Сверхновых звезд оказались интересными для со­временных астрофизиков.

В эпоху Галилея и Кеплера неожиданное появле­ние на небе необычайно ярких светил (1572 и 1604 гг.) буквально взбудоражило всех — астрономов и неаст­рономов. Но тогда эти явления стремились как-то объяснить (иногда довольно хитроумными и изощ­ренными способами), сохранив в неприкосновенности догму о неизменности свойств небесных тел. Сейчас подобные объяснения могут вызвать разве только улыбку. Однако поучительно, что на протяжении всей истории астрономии наблюдаемые время от вре­мени скоротечные процессы во Вселенной до такой степени не укладывались в старые представления, что астрономы в большинстве своем предпочитали воз­держиваться от попыток их объяснения. Например, в эпоху зарождения эволюционных идей в астрономии, связанных с именами Канта и Лапласа, известные данные об изменениях на небе иногда бегло упомина­лись как нечто, способное вызвать изумление. Но в эволюционных концепциях они не находили себе ме­ста, поскольку не укладывались в предлагавшуюся тогда схему образования космических тел и систем путем их конденсации из рассеянного вещества. Ког­да же, спустя примерно столетие после появления пер­вых космогонических гипотез, усовершенствование оптических средств исследования Вселенной стало все чаще приводить к обнаружению сравнительно быст­рых изменений светимости небесных объектов, их стали включать в эволюционные схемы как анома­лии. Это было удобно и просто — объявить их вы­падающими из общего хода космической эволюции. В частности, феномен Новых звезд стали объяснять столкновением двух потухших светил, случайно встретившихся в пространстве. По существу, схема Канта—Лапласа была дополнена идеей, восходя­щей к Бюффону, согласно которой катастрофические процессы могут играть определенную роль в жизни Вселенной (Бюффон, как известно, применил свою идею к объяснению возникновения Солнечной си­стемы).

Со временем, однако, взгляд на нестационар­ные объекты во Вселенной как на досадные исключе­ния из общего правила пришел в разительное проти­воречие с накопленными фактическими данными. Оказалось, что Новые и Сверхновые звезды представ­ляют собой взрывающиеся космические тела. Кроме того, во Вселенной открывали все больше и больше нестационарных объектов, обнаруживая все новые и новые их типы.

Анализ сложившейся ситуации еще в 30-х гг. XX в. привел к выводу, что на самом деле быстро­течные изменения являются закономерными фазами процессов космической эволюции, которые связаны со скачкообразными изменениями состояния и рож­дением новых космических объектов.

Важнейшим этапом в открытии и изучении взрыв­ных явлений во Вселенной стали 40-е и 50-е гг. Этому способствовало появление нового, революционного по своему значению метода изучения космических тел — радиоастрономического метода. Становлению этого метода у нас в стране способствовали такие широко известные исследователи, как В. В. Виткевич, И. С. Шкловский и В. С. Троицкий.

В 1952 г. американскими астрофизиками В. Бааде и Р. Минковским были открыты радиогалактики, т. е., как я уже отмечал, галактики с мощным радио­излучением. Было установлено, что радиогалактики часто содержат пару огромных облаков, состоящих из частиц высоких энергий. Эти облака и являются непосредственными источниками радиоизлучения. Откуда же они взялись?

Широкое распространение получила тогда гипоте­за, согласно которой радиогалактики возникают вследствие столкновений обычных галактик. Иными словами, была предпринята попытка распространить и на радиогалактики действие того же самого меха­низма, который в свое время был предложен Бюффоном. Хотя гипотеза столкновений казалась некоторым астрономам надежно обоснованной, она уже в мо­мент своего появления противоречила известным фактам.

В Бюраканской обсерватории в 1955 г. была вы­двинута концепция, исходящая из прямо противо­положной идеи. Было показано, что радиогалактики представляют собой продукт грандиозных взрывов в ядрах галактик. Иными словами, они являются результатом внутренних процессов, происходящих в этих ядрах. В свою очередь, ядра рассматривались как сверхмассивные и, может быть, даже сверхплот­ные тела — новые космические объекты, природа которых еще подлежит выяснению. Радиогалактики лишь один из результатов проявления активности ядер. Другими формами активности ядер являются выбросы плотных сгущений размером с небольшие галактики, деление ядра на два и более сравнимых по масштабам компонента, выбросы газовых струй и т. д. Активность является собственным (можно сказать, внутренним) свойством таких гигантских тел. Конечными продуктами активности ядер могут быть, с излагаемой точки зрения, все основные ком­поненты структуры галактики, включая звездные группы и скопления. Они возникают путем последова­тельной фрагментации — распада на части того са­мого гипотетического сверхплотного вещества.

Дело в том, что раньше ядра галактик традицион­но рассматривались просто как центральные сгуще­ния, означающие лишь, что пространственное распределение звезд достигает максимума в центре Га­лактики. Существование в ядрах галактик неизвест­ных сверхмассивных тел, проявляющих многообраз­ные формы активности, противоречило прежним представлениям об эволюции галактик. Но дальней­шие исследования полностью подтвердили наши вы­воды об активности ядер.

Здесь в первую очередь следует отметить откры­тие квазаров, сделанное американским астрофизиком М. Шмидтом и его сотрудниками. Квазары — это компактные сверхмассивные объекты, часть которых представляет собой как бы голые галактические ядра чудовищной светимости. Светимость квазаров в оптических лучах превосходит в 100, а иногда и более раз суммарную светимость всех звезд гигант­ской звездной системы, подобной, например, нашей Галактике или галактике в созвездии Андромеды. Первые из открытых квазаров являлись также источ­никами мощного радиоизлучения, но впоследствии оказалось, что во Вселенной имеется много «радио­спокойных» квазаров.

Выяснилось, что светимости некоторых квазаров могут подвергаться сильным и часто весьма быстрым колебаниям. На короткие сроки (порядка месяцев, а иногда — нескольких лет) светимости отдельных квазаров заметно увеличиваются. Происходят как бы вспышки и без того ярких объектов. Уже известны случаи, когда в максимуме такой вспышки квазар достигал светимости, в несколько тысяч раз превы­шающей суммарную светимость нормальной сверх­гигантской галактики. Это еще одна форма активнос­ти ядер галактик, поражающая масштабами энерго­выделения.

Огромный интерес представляют также интенсивно исследуемые за последние годы галактики с из­быточным ультрафиолетовым излучением. По имени астрофизика, открывшего большинство из них и составившего их первые списки (каталоги) по­лучили название галактик Маркаряна. Часть из них обладает мощными ядрами. Обнаружен ряд случаев, когда взрывная активность ядер галактик Маркаря­на проявлялась почти буквально на глазах исследо­вателей.

Сегодня доказано, что активные взрывные про­цессы могут происходить время от времени даже и в ядрах обычных галактик. Особенно интересны дан­ные,свидетельствующие об активности ядра нашей Галактики и выбросах вещества из него, если не в на­стоящую эпоху, то в относительно недавнем прош­лом.

Многочисленные проявления взрывной активности обнаружены на всех структурных уровнях Вселенной. Большой интерес представляют проявле­ния нестационарности на ранних стадиях звездной эволюции, например вспышки, когда за сравнительно короткое время в виде дискретных, прерывистых пор­ций освобождаются большие количества энергии. Установлено, что вспышечная активность является обязательным свойством молодых звезд. Все предло­женные до сих пор теоретические модели не дают оптимального ответа на вопрос, откуда же берется энергия вспышки. Представления, развиваемые в Бюракане, позволили выдвинуть следующую качест­венную схему этого явления.

В недрах молодых звезд остаются отдельные, еще не распавшиеся сгустки сверхплотного протозвездного вещества. Они могут распадаться как во внутрен­них, так и во внешних слоях звезд, освобождая большое количество энергии. При распаде их в атмо­сфере звезды или даже вне звезды мы будем наблю­дать явление оптической вспышки. Следует считать вероятным, что гамма-всплески, наблюдаемые со спутников, будучи явлениями более крупного мас­штаба, должны иметь много общего с оптическими вспышками. Кратковременность гамма-всплесков служит прямым указанием на ядерную природу источников вспышек.

Не могу не отметить, что с точки зрения наших представлений о коренных процессах во Вселенной, несомненный интерес представляют и совершенно неожиданные, поразительные факты взрывных про­цессов в Солнечной системе. Многие из них откры­ты с помощью космических аппаратов, но немалую роль сыграли наблюдения, выполненные наземными средствами. Оказалось, что вулканическая актив­ность является одним из факторов эволюции не толь­ко Земли, но и других планет земной группы — Меркурия, Венеры, Марса. Буквально ошеломляющее впечатление не только на астрономов, но и на самые широкие круги научной общественности произвело недавнее открытие американскими станциями «Вояд­жер» активной вулканической деятельности на Ио — одном из спутников Юпитера. Это открытие явилось для некоторых подлинной научной сенсацией. А меж­ду тем наличие вулканизма у спутников Юпитера бы­ло предсказано еще в 40—50-е гг. советским астрофи­зиком С. К. Всехсвятским. Ему же принадлежит пред­сказание наличия метеоритного кольца вокруг Юпи­тера, что позже нашло блестящее подтверждение.

Таким образом, представления о взрывных про­цессах во Вселенной развертываются все более стремительно и притом возрастающими темпами. Полностью подтвержден вывод о том, что эти про­цессы являются закономерными фазами космической эволюции. Но успехи в их теоретическом толковании, если, конечно, отвлечься от множества умозритель­ных гипотез и моделей, следует признать пока не слишком значительными.

Некоторые теоретики высказывают точку зрения, что активные ядра способны формироваться в галактиках лишь на некоторых этапах жизни галактики из материала, поступающего из ее периферийных частей. Ими разрабатываются разнообразные ва­рианты теоретических схем, которые могли бы объ­яснить механизмы этих процессов. Одна из моделей рассматривает, например, схему аккреции. Но все подобные модели далеко не свободны от серьезных недостатков. Не представляют, на наш взгляд, исклю­чения и модели, согласно которым в ядрах галактик существуют сверхмассивные черные дыры. Существо­вание черных дыр во Вселенной вполне возможно. Оно предсказывается наиболее распространенным вариантом теории тяготения. Но наблюдаемые в ядрах галактик явления активности едва ли могут быть объяснены наличием черной дыры в силу их повторяемости. К сожалению, до сих пор не было и серьезных попыток объяснения явлений периоди­ческой активности ядер галактики, исходя из пред­ставления о черных дырах.

А с другой стороны, наблюдаемые выбросы из ядер говорят о прямо противоположном процессе — об обогащении самой периферии галактик за счет материала ядер, а не наоборот. Это дало основание выдвинуть гипотезу о том, что на самом деле именно ядро создает вокруг себя галактику.

Конечно, окончательным судьей в споре различ­ных концепций космической эволюции могут быть только новые наблюдения. Пока что фактов, позво­ляющих строить надежно обоснованные теории, недостаточно. Но все же представляется, что кон­цепция повсеместно происходящего последователь­ного деления сверхплотной массы и превращения ее в менее плотные объекты получает в свою пользу все новые аргументы.

Эта концепция помимо предсказания активности ядер галактик послужила основой и для других прин­ципиально новых предсказаний. Одно из них — о возможном вращении нашей Вселенной как целого_— было сделано в 1975—1976 гг. советским физи­ком Р. М. Мурадяном. Он исходил из гипотетическо­го понятия о сверхтяжелых элементарных частицах, названных суперадронами. Дело в том, что, согласно представлениям физики элементарных частиц, между массой и вращательным моментом частиц имеется взаимосвязь. Если правы те, кто утверждает, что Вселенная (наша Метагалактика) родилась в резуль­тате распада одной сверхтяжелой элементарной час­тицы, условно названной первичным адроном, то теоретически можно предсказать, что Вселенная должна вращаться, совершая один оборот за тысячу миллиардов лет. Эту идею и сформулировал Мурадян. Его концепция еще раз свидетельствует о не­разрывной связи явлений микромира и мегамира, дает очень интересные результаты в применении к проблеме происхождения вращательного момента галактик: в настоящее время сопоставляется с нали­чием фактов асимметрии в распределении направ­лений поляризации излучения радиогалактик.

Итак, если вкратце суммировать основные теоре­тические положения коллектива Бюраканской об­серватории, их основные взгляды на нынешнюю кар­тину мироздания, то можно сказать следующее. Большое число бесспорных наблюдательных данных, математических расчетов, весьма убедительных концептуальных построений поставили под серьез­ное сомнение многие положения космогонистов да­же сравнительно недавнего прошлого. В первую очередь о стационарности Вселенной и ее объектов, о формировании последних путем постепенной кон­денсации первоначально рассеянных в пространстве газопылевых образований.

Современные исследования выявляют совершенно иную картину, иные процессы. Образование звезд и галактик продолжается и в наше время. Метагалак­тика, в которой Млечный Путь всего лишь песчинка, с громадной скоростью расширяется, причем удво­ение ее объема происходит примерно за каждые 10 млрд. лет. И повсюду — в нашей и дальних галактиках, — наряду с относительно спокойно происходящими изменениями, наблюдаются явления эволюционного порядка, масштабы которых не могут не поражать воображение. Происходят исполинские взрывы, выбрасываются колоссальные массы ве­щества.

За последние 16 лет функционирования нашей об­серватории ее сотрудники открыли 1500 галактик с так называемым избыточным ультрафиолетовым излучением. Центральная часть этих чрезвычайно далеких объектов обладает удивительной актив­ностью, она излучает гигантские потоки энергии определенно незвездного происхождения. Из этих ядер какие-то прототела, по-видимому, дозвездной природы выбрасывают мощнейшие потоки вещества со скоростями в тысячи километров в секунду. Наши исследования неопровержимо свидетельству­ют, что некоторые из непременных структурных компонентов таких галактик, например их спираль­ные рукава, являются прямым продуктом истечения вещества из ядер. Мы приходим к твердому убежде­нию, что и некоторые, так называемые карликовые галактики не что иное, как тоже продукт выброса из центра. Особенно же впечатляют в обосновании наших представлений о суперплотных прототелах квазары. Это как бы своего рода голые галактические ядра очень высокой светимости.

Любопытно, как меняются старые воззрения, на­пример, на природу и физику «энергетической топ­ки» нашего Солнца. Принятое объяснение ее термо­ядерными реакциями сегодня вызывает некоторые сомнения. Исследования академика Андрея Борисо­вича Северного и его коллег из Крымской обсерва­тории привели к открытию пульсаций в поверхностных слоях светила: период таких пульсации никак не связывается с принятыми моделями внутреннего строения нашей звезды, теорией, объясняющей при­роду ее энергии.

Наконец, еще два соображения не в пользу кон­цепции газопылевой «родословной» космических объектов. Астрономам хорошо известна концепция видного русского ученого академика Федора Алек­сандровича Бредихина. Он выдвинул гипотезу о том, что метеоритные потоки образуются в итоге рас­пада периодических комет. Сравнительно недавно к. аналогичному выводу пришел канадский ученый М. Милман.

Многочисленные исследования найденных на зем­ле метеоритов, бесспорно, свидетельствуют, что они образовались действительно в результате взрывов и дроблений более крупных, массивных тел. Да и взять само кольцо астероидов Солнечной системы — разве есть какие-либо наблюдения, расчеты, которые подтверждали бы, что масса этих тел неуклонно кон­центрируется в одно большое образование? Нет, со­всем наоборот. Выполненный не так давно зарубеж­ными исследователями У. Напье и Р. Доддом анализ привел к выводу, что вещество в кольце не только не концентрируется, но рассеивается. Так что время пока работает на бюраканскую концепцию.

Эволюционирующая Вселенная, не только рас­ширяющаяся, но и буквально «взрывающаяся», де­монстрирующая вместо предполагавшихся в про­шлом процессов сжатия бесконечное разнообразие реально происходящих процессов, пожалуй, так же мало похожа на картину статичной Вселенной, ко­торую рисовала астрономия начала XX в., как совре­менные представления о взаимодействии атомов и элементарных частиц не похожи на неделимые атомы классической физики. Обоснование концепции имен­но так эволюционирующей Вселенной с полным правом можно рассматривать как новую революцию в астрономии. Более того, кажется весьма вероятным, что объяснение причин взрывных процессов в актив­ных ядрах галактик и квазарах потребует разработ­ки новых представлений о свойствах вещества. Ины­ми словами, для истолкования этих процессов необ­ходимо будет обобщение и уточнение фундаменталь­ных физических законов. Тем самым астрономия, вплотную подводящая нас к границам применимости квантовой механики, специальной и общей теорий относительности, вновь становится источником но­вых идей, раскрывающих глубочайшие свойства природы. Как знать, не станет ли именно астрономия лидером естествознания XXI в.? Тем более что ее основные интересы и направления все теснее смы­каются не только с физикой, но теперь уже с космо­навтикой, биологией и другими научными дисцип­линами. А прежде всего с теми из них, комплекс которых позволяет нам все глубже и яснее опреде­лить глубинные взаимосвязи в системе «человек — земля — космос.

Человек во Вселенной

Что и как реально во Вселенной влияет на Зем­лю? Наверное, без особого труда каждый из вас на­зовет несколько разных факторов. Конечно, это — Солнце, прежде всего. Многие говорят: мы живем за счет излучения Солнца. Действительно, многие ви­ды энергии, которые мы потребляем, есть не что иное, как накопленная солнечная энергия, а кроме того, Солнце является мощным источником частиц, которые попадают во внешние слои атмосферы и до человека не доходят. Но они обусловливают физиче­ские условия в этих, самых внешних, слоях, воздей­ствуя на свойства так называемой ионосферы — той области земной атмосферы, которая, в частности, как бы регулирует прохождение радиоволн. Только благо­даря ионосфере, которая отражает излучения радио­станций, из-за чего они и не уходят в космическую беспредельность, получается, что мы можем прини­мать сигналы на противоположной полусфере, в дру­гом полушарии Земли.

Нельзя не сказать и о том, что отмечено опреде­ленное влияние активности Солнца на озоносферу, которая, словно щит, предохраняет всю земную жизнь от ультрафиолетового излучения. Давным-давно за­мечено, что на Землю время от времени падают раз­личные космические «пришельцы». Если это ма­ленький метеорит, мы не обращаем на него особого внимания. Но есть совершенно серьезные предполо­жения, что на каких-то этапах жизни на Земле име­ли место падения более крупных метеоритных масс. И некоторые изменения в развитии жизни на Земле, например исчезновение ихтиозавров, бронтозавров, некоторые ученые связывают с такими катастрофи­ческими явлениями.

Сегодня, например, совершенно точно установ­лено, что грандиозные «бомбардировки» прорвав­шимися в давние времена из космоса громадными массами вещества испытали Кольский полуостров и весь Балтийский щит в целом; следы таких катаклиз­мов обнаружены и на других континентах. По-види­мому, если они не повлияли на всю историю разви­тия биосферы в глобальном масштабе, то уж навер­няка сказались в масштабе региональном. И знаме­нитый Тунгусский метеорит в этом отношении от­нюдь не держит пальму первенства, ибо к суперги­гантам, судя по всему, причислить его никак нельзя.

Откуда же берутся эти космические «пришель­цы»? Нам вновь придется вспомнить о строении Сол­нечной системы.

Солнечная система устроена относительно про­сто. Вокруг центрального тела — Солнца, заключающего в себе основную часть массы всей систе­мы, по эллиптическим орбитам обращаются так на­зываемые большие планеты. Эллипсы, по которым они движутся, имеют небольшую вытянутость. Ины­ми словами, их орбиты, в том числе и Земли, близки к круговым. Можно сказать, что планеты движутся по концентрическим кругам, плоскости которых ма­ло наклонены к плоскости земной орбиты. Поэтому можно принять, что система наша является доволь­но плоским образованием. Радиусы орбит больших планет сильно отличаются друг от друга. Поэтому орбиты и не пересекаются друг с другом.

Все планеты представляют собой шарообразные тела, светят они отраженным светом. Атмосферы их существенно отличаются друг от друга по плотности и химическому составу. Газовая оболочка Земли в ос­новном состоит из азота и кислорода, атмосферы Венеры и Марса — из углекислого газа, у Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — преимущественно из водорода и гелия.

Количество естественных спутников у планет раз­лично. Так, у Земли и Плутона — по одному спут­нику, у Марса и Нептуна — по два, у Юпитера — 16, у Сатурна — 21, у Урана — 5, а вот у Меркурия и Венеры нет ни одного. Размеры спутников также очень различные, от нескольких километров до 5000 километров и более у самых крупных. Кроме то­го, у Юпитера, Сатурна и Урана имеются системы ко­лец, которые состоят из крошечных спутников, раз­мером от небольших частичек до гальки и булыж­ника.

Чрезвычайно интересны и разнообразны по сво­ему составу и строению спутники планет-гигантов. Самые крупные у Юпитера были открыты еще Га­лилеем, и тогда же получили имена героев древней мифологии — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Са­мый близкий к планете спутник Амальтея был открыт менее 100 лет назад. Амальтея, поперечник ко­торой составляет около 200 км, сравнительно неболь­шой плотный каменистый объект. Ио и Европа по плотности вещества напоминают внутренние плане­ты Землю и Марс. Ганимед и Каллисто, наоборот, по плотности близки к внешним планетам, они за­ключают в себе большие массы льда. На каждом из них по-своему сказывается притяжение гигантской массы Юпитера. Система Юпитера, по сути, являет­ся как бы миниатюрной копией Солнечной системы, ее дальнейшее изучение сулит немало интересней­ших открытий.

Из спутников Сатурна, имеющих очень низкие плотности, наибольшее внимание исследователей при­влекает Титан. Он самый крупный: по размерам превосходит Меркурий, но уступает Ганимеду. Ин­терес ученых к этому спутнику вызван наличием вокруг него атмосферы, содержащей, в частности, ацетилен, этилен. Первоначальные наблюдения и рас­четы на их основе привели к выводу, что темпера­тура на поверхности Титана —180°, верхней атмо­сферы —100°, иными словами, на поверхности хо­лоднее, чем в атмосфере. Приборы на космических аппаратах показали, что атмосфера спутника на 95% состоит из азота, давление ее на поверхности в 1,6 раза больше, чем на Земле. Температура, как и предсказывали расчеты, составила у поверхности —180°. Очень заманчиво подробнее изучить мир это­го ледяного безмолвия. Впрочем, может случиться, что дальнейшее изучение обнаружит в этом «без­молвии» множество интересных новых явлений.

Между орбитами Марса и Юпитера имеется очень большой промежуток (кольцо между двумя орбита­ми), где обращаются вокруг Солнца тысячи малых планет. Дело происходит так, как если бы раньше там была одна планета, которая раскололась затем на тысячи малых тел.

Некоторые астероиды имеют вытянутые орбиты, подходящие сравнительно близко к Солнцу и Земле. Так, например, астероид Икар в 1968 г. был от Зем­ли на расстоянии 6,36 млн. км. Ближе всех к Земле подходит астероид Гермес (до 1 млн. км). Нельзя исключить возможность и такого явления, как вхож­дение небольшого астероида в атмосферу Земли.

Солнечная система содержит также огромное количество и других тел относительно малой массы. Это кометы, которые движутся вокруг Солнца по более вытянутым эллиптическим орбитам, иногда крайне вытянутым. Большую часть своего времени они проводят вдалеке от Солнца, но, в соответствии с законами эллиптических движений, периодически приближаются к нему. Примером может служить знаменитая комета Галлея. Период ее движения со­ставляет около 76 лет. В предыдущий раз она про­шла около Солнца в 1910 г., а в 1986 г. мы снова были свидетелями ее появления.

По массе кометы можно сравнить с наиболее мелкими малыми планетами (но иногда их массы измеряются сотнями миллионов тонн).

Находясь вдали от Солнца, каждая комета выгля­дит относительно компактным телом, но по мере при­ближения к Солнцу начинается выделение из ее центральной части (твердого, по-видимому, пористо­го ядра) больших количеств газа и твердых частиц. Они удаляются от ядра, образуя вокруг нее «голову» и «хвост» (длина «хвоста» может достигать десят­ков миллионов километров). Выброшенное таким об­разом вещество удаляется в окружающее простран­ство, никогда не возвращаясь обратно. При каж­дом возвращении к Солнцу происходит значительная потеря массы комет, которая с течением тысяче­летий убывает.

В прошлом столетии астрономы явились свиде­телями разделения одной из комет (кометы Биелы) на несколько частей. А в настоящее время имеется много данных, говорящих о том, что наблюдаемые в Солнечной системе метеоритные потоки являют­ся результатом полного распада отдельных комет. Как и из чего возникают кометы? Этого мы точно пока не знаем. Может быть, они образуются в резуль­тате распада каких-то еще более массивных тел. Не­сомненно одно: все кометы, которые мы наблюдаем, в современную эпоху жизни Солнечной системы яв­ляются телами, находящимися в процессе распада.

Как известно, некоторые большие планеты Солнеч­ной системы окружены кольцами. Кольца Сатурна открыл в начале XVII в. Г. Галилей. Существование их вокруг Юпитера и Урана было предсказано со­ветским астрономом С. К. Всехсвятским в середине текущего столетия. И только дальнейшие наблюде­ния, проведенные с помощью космических аппара­тов, прямо подтвердили эти предсказания. И если когда-то после появления гипотезы Лапласа дела­лись наивные предположения о том, что кольца Са­турна являются образованиями, из которых могут возникнуть спутники этой планеты, то теперь, когда природу этих колец выяснили (они состоят из мил­лиардов твердых тел размером от песчинки до 1 км и более), стало очевидно, что каждое из колец возник­ло либо из какого-нибудь крупного тела, например спутника планеты, или образовалось в результате выбросов из крупного тела.

Наконец, мы имеем прямые доказательства вул­канической деятельности на спутниках больших пла­нет. На спутнике Юпитера Ио мы наблюдаем дей­ствующие вулканы и систематический выброс веще­ства из них в межпланетное пространство. На сосед­ней с нами Венере мы также сталкиваемся со следа­ми мощной вулканической деятельности.

Поэтому, если поставить вопрос, в каком направ­лении идут эволюционные процессы в нашей Солнечной системе, ответ будет однозначным: эти про­цессы идут в направлении разрушения и распада более массивных тел на более мелкие.

Рассмотрение противоположных процессов, кото­рые все же существуют (например, падение метеори­тов на планеты), показывает, что на нынешнем этапе развития Солнечной системы они не имеют серь­езного космогонического значения, не связаны с воз-никновением новых небесных тел. Никто не может себе представить, что из межпланетного газа или метеоритов может сформироваться новая комета или же что из метеоритного кольца, подобного коль­цу Юпитера, может сформироваться новый спутник Юпитера.

Тем не менее в литературе мы часто встречаем утверждение о том, что планеты сформировались из метеоритного материала. Иными словами, выска­зывается мнение, что направление процессов эволю­ции является противоположным тому, что ежегод­но и даже ежедневно видят астрономы-наблюдатели.

Конечно, можно предположить, что существуют какие-то очень медленные процессы конденсации и уплотнения, которые мы не можем прямо наблю­дать и в пользу которых приводятся косвенные ар­гументы, иногда остроумные, но не всегда убедитель­ные. Но можно утверждать, что прямых процессов конденсации мы фактически не наблюдаем.

Если мы принимаем, что процессы распада явля­ются основными, то все же возникает следующий воп­рос: откуда же берутся распадающиеся тела, име­ющие большую массу? Откуда берутся кометы? Сле­дует признать, что гипотеза о распаде пока не дает ответа на эти вопросы. Несомненно, что в дальней­шем развитие науки приведет к их разрешению. Но и сейчас нельзя отрицать выводов из огромного чис­ла наблюдаемых фактов.

Эксперименты, проведенные с помощью искусственных спутников Земли, Луны, Марса, Венеры, продвинули вперед наши знания и представления о физических свойствах околопланетных пространств, о самих планетах, об устройстве и про­исхождении Солнечной системы. Огромными оказались перспективы взаимодействия астрономии и астронавтики — научно-технической дисциплины, ведающей космическими полетами. Академик Мсти­слав Всеволодович Келдыш предвидел эти перспек­тивы и в значительной мере на них нацеливал реше­ния научных и практических вопросов космонавти­ки. В своей работе «Космические исследования» М. В. Келдыш и профессор М. Я. Маров так опреде­лили основные причины наступления космической эры человечества: «Освоение космоса явилось законо­мерным, исторически предопределенным этапом не­уклонного развития производительных сил челове­чества. Оно призвано помочь в решении острых эко­номических и социальных проблем, связанных с уст­ранением противоречий между растущими потребно­стями увеличивающегося народонаселения Земли и ограниченными земными источниками их удовлет­ворения». Первопричиной освоения человеком космо­са является именно потребность в развитии произ­водства, уже не получающего в условиях Земли до­статочного качественного совершенствования и коли­чественного роста. А без этого немыслимы повыше­ние благосостояния людей, дальнейший расцвет нау­ки и культуры.

Известно, какими темпами возрастает сегодня потребность в передаче самой обширной информации, без которой трудно, а то и невозможно оперативно и эффективно управлять той или иной отраслью на­роднохозяйственного комплекса. На повестке дня — сложнейшие проблемы совершенствования межгосу­дарственной интеграции внутри стран социалистиче­ского содружества, усиления связи между различны­ми континентами нашей планеты. Их никак не ре­шить без увеличения информационных потоков. И тут наряду с другими достижениями научно-техниче­ской революции все большую роль призваны играть искусственные спутники Земли (ИСЗ).

Как вы знаете, первый в мире ИСЗ был запущен Советским Союзом 4 октября 1957 г. А 23 апреля 1965 г. у нас был запущен первый ИСЗ связи — «Молния-1». Со времени запуска его только в СССР были выведены на орбиту более 100 спутников свя­зи и телевизионного вещания, из них несколько де­сятков на высокоэллиптические орбиты.

Применение их позволило создать в Советском Союзе эксплуатационные спутниковые системы телефонно-телеграфной связи, передачи телевизионных программ, радиовещательных программ и матриц центральных газет, организовать связь и обмен те­левизионными программами между странами — уча­стницами международной организации «Интерспут­ник».

Спутники связи, входящие в состав соответству­ющих систем спутниковой связи (ССС), обеспечи­вают передачу как непрерывной (аналоговой), так и дискретной информации. Радиолинии ССС, как пра­вило, являются многоканальными. Сегодня в мире действуют десятки государственных, региональных и глобальных систем спутниковой связи.

Разумеется, ИСЗ сразу же вызвали повышенный интерес у специалистов по метеорологии: стало ясно, какие новые перспективы открывают они для совер­шенствования прогноза погоды и получения ин­формации о состоянии природной среды.

Развитие народного хозяйства страны постоян­но предъявляет новые требования к этой службе. А с созданием регулярных авиалиний в отдален­ные пункты нашей страны, организацией межкон­тинентальных перелетов, развитием морского транс­порта усиливается необходимость в информации о гидрометеорологической обстановке в масштабе всей Земли.

Поворотным в развитии метеослужбы явилось создание метеорологических спутников «Космос-122» (1966), «Космос-144» (1967) и «Космос-156» (1967), образование на их базе экспериментальной косми­ческой системы «Метеор».

С марта 1969 г. ИСЗ метеорологического направ­ления получили наименование «Метеоры». Первые девять спутников этой серии (за исключением «Ме-теора-5») были выведены на орбиту со средней высо­той около 630 км, а последующие — на орбиту со средней высотой около 900 км. Каждый спутник этой системы за один оборот вокруг Земли осматривает около пятой части поверхности планеты.

Система позволяет 2 раза в сутки производить сбор метеорологической информации с поверх­ности земного шара. При этом каждый из районов планеты наблюдается с интервалом примерно в 6 ч.

Информацию со спутников принимают около 50 пунктов, расположенных на территории Совет­ского Союза, на всех научно-исследовательских су­дах гидрометеослужбы.

По оценкам советских экономистов, использова­ние спутниковой метеорологической информации для прогноза погоды позволяет ежегодно сберечь в на­родном хозяйстве материальных ценностей пример­но на сумму 500—700 млн. рублей.

Не представляются сегодня фантастическими и всевозможные проекты заводов или электростанций на околоземных орбитах. Практически технологи­ческие эксперименты в космосе идут полным ходом. В США, например, на подобные эксперименты с ис­пользованием ИСЗ ежегодно расходуется много мил­лионов долларов. Уже сейчас разрабатываются про­екты производственных комплексов, на борту кото­рых одновременно будут находиться 50—100 чело­век обслуживающего персонала.

Но, конечно, не всякое производство получит пра­во на «космическую прописку». Скорее всего, в ближайший период приоритет получат процессы полу­чения материалов сверхвысокой чистоты и однород­ности, нужда в которых все острее ощущается и в научных исследованиях, и в практическом произ­водстве. Ведь изделия современной индустрии и при­боростроения требуют применения различных мате­риалов повышенной чистоты, позволяющих резко увеличить чувствительность, ресурсы и надежность аппаратуры. Так, например, свойства германиевого полупроводника заметно меняются, если имеется несколько атомов примесей на миллиард атомов германия. Необходимы очень чистые материалы (уран, торий, бериллий, графит) и для нужд атомной энергетики. Следует отметить также, что некоторые достаточно чистые металлы, как правило, не корро­зируют, обладают холодостойкостью и пластично­стью.

Невесомость, космический вакуум и идеальная стерильность среды предоставят возможность для изготовления высококачественных вакцин и других микробиологических, химических и лекарственных препаратов высокой чистоты.

Показательно: прокатка металла в атмосфере высокочистого инертного газа на подземных заводах уменьшает содержание примесей в 20 тыс. раз по сравнению с прокаткой в воздушной среде. Прокат­ка же в вакууме при давлении меньше одной мил­лиардной атмосферы дает уменьшение примесей поч­ти в миллиард раз. В лабораторных установках уда­ется получать особо чистый металл в образцах мас­сой всего лишь в десятки граммов, «подвешивая» его в сильном электромагнитном поле. А в условиях невесомости плавание тел является естественным со­стоянием, в том числе, конечно, и для крупных заго­товок, с которыми можно работать на производстве в космосе.

Особенно перспективной продукцией «эфирной» индустрии станут монокристаллы для лазерной и полупроводниковой техники (как это показали экс­перименты на орбитальном комплексе «Салют» — «Союз» и станции «Скайлаб»). Монокристаллы вне­земного производства будут отличаться высокой од­нородностью и большими размерами, превышающи­ми по величине в десятки раз те, которые удается получать в наземных условиях.

Итак, выход человека в космос закономерен и не­обходим.

Но это не тема нашего с вами разговора. Конеч­но, в дискуссиях по поводу истощения важней­ших земных ресурсов, возрастающего роста насе­ления, возможного перенаселения нашей, не такой уж большой планеты много спорного, а много и про­сто спекулятивного, ибо порой буржуазные ученые вполне сознательно стремятся отвлечь внимание от хищнического, грабительского характера природо­пользования при капитализме. Но бесспорно другое: Земля наша имеет конечные объемы, конечные раз­меры, многие необходимые нам ресурсы невоспол­нимы.

А скажем, масса тел Солнечной системы в сот­ни тысяч раз превосходит массу Земли... Многие уче­ные приходят сегодня к мысли, что в самой Вселен­ной действуют определенные закономерности, кото­рыми обусловлены необходимость и неизбежность выхода человека в космос, а затем и расселения лю­дей по внеземному пространству.

Земля — колыбель человечества. И мы, земляне, должны всем миром сделать все возможное, чтобы наша небольшая планета долгие и долгие тысячеле­тия оставалась колыбелью для тех, кто будет жить и творить на ней, кто будет прокладывать космиче­ские трассы в неизведанные глубины космоса, не за­бывая о том, что наша планета уникальна.

А для этого уже сегодня мы должны сделать все возможное, чтобы мирный космос не стал ареной меж­звездных войн.

Космические полеты, вывод кораблей и спутни­ков в околоземное пространство и в просторы Солнеч­ной системы произвели своею рода революцию и в астрономических исследованиях Галактики и Мета­галактики. Телескопы различного класса и назначе­ния дали возможность непрерывного слежения (не­зависимо от погоды) за изучаемыми объектами. А те из них, что работают в рентгеновском диапазоне, вообще могут продуктивно действовать только за пределами земной атмосферы — она, как вы знаете, не пропускает к поверхности рентгеновские лучи. С выходом в космос масса связанных с ним зага­док тем не менее не только не убавилась, а, пожа­луй, даже возросла — такова диалектика научного поиска.

Среди этих загадок одна из наиболее волную­щих — возможность существования внеземной ци­вилизации, наших братьев по разуму. И сегодня еще ученые делятся на две полярные группы: одни безо­говорочно утверждают, другие столь же категорично отрицают вероятность внеземной жизни. И каждая из сторон приводит в пользу своей позиции очень вес­кие аргументы.

Естественно, что в Бюракане мы также не избежа­ли общей участи, так или иначе высказывая свои аргументы. Больше того, в 1971 г. в нашей обсерва­тории состоялась первая советско-американская кон­ференция по проблемам связи с внеземными циви­лизациями.

Необычность, неординарность самой проблемы во многом предопределила «эскизный», прогнозно-оценочный характер работы конференции. Ведь ни одного сигнала внеземных цивилизаций пока еще не обнаружено, и на сам вопрос, а будем ли мы их вооб­ще когда-либо получать, из-за массы самых очевидных трудностей технического, а главное, пожалуй, методологического плана однозначного ответа пока нет. По существу, к их поискам даже еще в должном, планомерном порядке не приступили.

Наконец, каждому ясно, что установление такой связи между цивилизациями, разобщенными в про­странстве и времени, не имеющими ровным счетом никакого конкретного понятия друг о друге — зада­ча архисложная, затрагивает едва ли не все обла­сти человеческих знаний и требует непременного сотрудничества специалистов всех областей. Потому я и говорил о прогнозно-оценочном характере этой встречи.

Перед ее участниками был поставлен, если го­ворить обобщенно, один вопрос: а что конкретно может подсказать та или иная наука для решения проблемы в целом либо для освещения таких ее ас­пектов, как происхождение планет, зарождение на них жизни и ее эволюция до появления разума; как возникновение и развитие цивилизации, да и для прояснение самого этого возникновения — что такое цивилизации, с которыми, возможно, доведется че­ловечеству вступить в контакт.

Любой из аспектов затронутой проблемы требует широких исследований, а все они крайне тесно пере­плетаются между собой Скажем, какая связь между процессами планетообразования и зарождения жиз­ни?

Участники дискуссии убедительно показали: са­мая непосредственная, глубинная. Прозвучала даже мысль: может быть, для развития каких-то форм жизни имеются определенные условия не только на планетах, но и на других космических телах. Однако вся сумма известных нам сегодня знаний приводит к выводу: именно на планетах, причем на тех из них, где температурные, энергетические условия схожи с земными, предпосылки для зарождения жизни более предпочтительны и благоприятны. Почему? Да пото­му, что данные современных дисциплин, таких, как биология, физика, химия, свидетельствуют: сложные химические процессы, лежащие у истоков самообра­зования первейших, исходных органических моле­кул, требуют вполне ограниченного интервала тем­ператур и такого потока внешней энергии, которыми сопровождалась эволюция Земли. Например, ско­рость химических реакций при крайне низких темпе­ратурах такова, что при них на образование сложных химических соединений потребовалось бы времени во много раз больше, чем существует сама наша пла­нета. Или если энергия приходящих извне (допустим, от нашего Солнца на Землю) излучений превышает некий достаточно строгий порог, то это неизбежно будет приводить к разрушению, распаду зарождаю­щихся биологических систем.

Новейшие палеонтологические данные свидетель­ствуют о том, что на планете нашей все условия для самозарождения и саморазвития живого были весьма и весьма благоприятны. Ископаемые микроорганиз­мы — морские синезеленые водоросли и бактерии — появились еще 3,2—3,7 млрд. лет назад. Но это уже достаточно сложные организмы, и мы вправе пред­положить, что им предшествовали более простые структуры. Вывод же из этого очевиден: между об­разованием Земли и зарождением первых на ней орга­низмов прошел не очень большой — по астрономи­ческим меркам — срок — какие-то несколько сот миллионов лет (напомню, что возраст Галактики — около 20 млрд. лет).

Но ведь условия на первичной Земле не обяза­тельно должны быть уникальны — наоборот, совре­менные воззрения таковы, что эволюция ее может быть типичной для миллионов планет в других звезд­ных системах. И если это так, то хотя бы на некоторых из них жизнь вполне вероятна. Но вот какого уровня она достигла? Ведь звезды, у которых могут быть планеты, имеют самый разный возраст! Стало быть, очень велика вероятность «молодых» и «старых» цивилизаций. Иными словами, даже в чисто «воз­растном» диапазоне возникает отнюдь не абстракт­ный, а вполне практический вопрос: смогут ли циви­лизации, находящиеся, допустим, на уровне земной, найти «общий язык» с цивилизациями, находящими­ся как намного ниже, так и намного выше этого уров­ня?

Каким может быть этот язык? Какими техниче­скими средствами, с использованием какого вида энергии это может осуществляться? Более того, к проблеме можно подойти и с совершенно другой сто­роны. Существуют ли некие «усредненные» сроки существования высокоразвитых цивилизаций — сро­ки, обусловленные, вполне возможно, какими-то об­щими для Вселенной закономерностями? Если да, то достаточен ли этот срок для того, чтобы цивилизации успели вступить в полезный друг для друга контакт? Не получится ли так, что для одной из этих сторон контакт окажется с уже мертвой цивилизацией — доходит же до Земли свет звезд, которые уже «умер­ли»? Есть ли реальный смысл, польза тратить наше время и энергию на такую связь с «братьями по ра­зуму»?

Мнения участников конференции по обсуждаемой проблематике своеобразно суммировала распростра­ненная среди них анкета. Не вдаваясь в методологи­ческие и математические детали проведения опроса, имеет смысл отметить, что, по «среднему мнению», в Галактике имеется по крайней мере с десяток высо­коразвитых цивилизаций, сигналы которых вполне могут быть приняты. Многие считали вполне разум­ным тратить на исследования по проблеме CETI не­сколько процентов от всех расходов на астрономию и что последствия контакта, даже одностороннего — обнаружения сигналов внеземных цивилизаций — будут «положительными» для землян, хотя к особым изменениям или переменам в жизни планеты и не приведут.

Таковы были итоги нашей дискуссии.

Что можно сказать по вопросу о внеземной жиз­ни?

Говоря сугубо отвлеченно, укажу, что у очень многих звезд могут существовать планетные системы. А в некоторых случаях, по-видимому, в условиях, очень близких к тем, которые мы имеем на Земле, возможно возникновение и существование органиче­ской жизни. Но наряду с этим я допускаю — хотя, признаться, и не очень верю в это, — что органическая жизнь могла переноситься с одной области космоса в другую, т. е. в одном случае органическая жизнь могла самостоятельно возникнуть и здесь, на Земле, а в другом — какие-то элементарные, малые, про­стейшие клеточки, организмы (бактерии) могли пере­носиться сюда. Во всяком случае, условия для этого есть.

Одно из них связано с научным открытием совсем недавнего времени. Оказалось, что среди молекул, ко­торые удалось обнаружить в межзвездных простран­ствах, большинство — органические. Причем подав­ляющее большинство (из известных ныне). А это уже заставляет во многом по-новому посмотреть на тео­рии происхождения живой материи. Так почему бы не быть и внеземной цивилизации? Человечество про­шло всего лишь за последние 200 лет огромный путь технического развития; по существу заново создана современная техническая цивилизация. Что же будет в последующие 200 лет? Но пессимисты говорят: то обстоятельство, что нас не посещают, или нас не обна­руживают, или с нами не связываются цивилизации, которые, по утверждению сторонников их существо­вания, значительно могут превышать нас по уровню развития, свидетельствует, что их просто нет.

Мне лично думается, что этот аргумент не выдер­живает серьезной критики. Корень и сложность во­проса в том, что мы не можем знать ни уровня гипо­тетической цивилизации, ни способов и форм жизне­деятельности создавшего ее разума, ни инструмен­тария и методики установления связи с ней. Мне нра­вится пример, который как-то на страницах «Извес­тий» привел руководитель комплексной экспедиции Томского государственного университета по изучению Тунгусского метеорита академик АМН СССР Н. Ва­сильев. Представьте, говорит он, что 200 лет назад наши предшественники стали непосредственными наблюдателями взрыва атомной бомбы. Смогли бы они тогда правильно понять и объяснить такое явле­ние? Но почему не может быть, что и мы тоже пока не можем правильно принять, расшифровать, понять сигналы другой цивилизации, если они даже и дохо­дят до Земли? Я думаю, что опасно ограничивать се­бя в фантазии. Впрочем, точно так же опасно и выда­вать за установленное, доказанное то, что мы только можем вообразить.

И все-таки насчет отсутствия жизни на других планетах не стоит зарекаться, потому что природа неизмеримо богаче по своим возможностям, чем на­ше воображение может себе представить. Наука всегда ищет, казалось бы, неосуществимые возможно­сти — это одна из ее целей, одна из ее коренных внутренних особенностей. Развитие космической тех­ники становится главной перспективой, научно-тех­нической задачей человечества. Я думаю, что путе­шествие на космических кораблях станет по про­шествии лет обычным делом, хотя главное направле­ние развития космической техники сегодня — полу­чение научных данных. Во всяком случае, так долж­но быть по естественному ходу событий, но, к вели­чайшему сожалению, на капиталистическом Западе нашлись крайне реакционные, патологически одер­жимые ненавистью к социализму, к социальному прогрессу, силы, которые в ослеплении безумия пы­таются превратить околоземное пространство в аре­ну космических битв, сделать космос источником злейшей опасности для самой жизни на Земле. Мы, астрономы, особенно остро осознаем дикость, преступ­ность по отношению к земному разуму самой этой затеи, ее мотивов, приемов и методов ее исполнения. Предотвратить самоубийственное безумие, исключить саму возможность атомных войн, остановить сума­сшедшую гонку вооружений — нет сегодня актуаль­ней и благородней задачи для всех честных людей планеты.

Я бы хотел особо остановиться еще на таком мо­менте взаимодействия в цепочке «человек — Земля — космос». Дело в том, что в процессе этого взаимодей­ствия человек развил на основе познания небесных тел и их свойств научное мировоззрение. Ведь науч­ное мировоззрение не просто само по себе возникло, оно явилось результатом познания материального мира.

И в той борьбе, которая возникла с течением времени между материализмом и идеализмом, астро­номия сыграла огромную роль. Впрочем, почему толь­ко сыграла — она играет и сегодня большую роль в борьбе с идеализмом. Сам по себе факт, что с огром­ной точностью можно предсказывать астрономиче­ские явления, показывает: Вселенная — познаваема. Настолько, что мы не только понимаем ее устройст­во — конечно, пока не полностью, еще не все, но многое, — и на основании этого делаем предсказа­ния, которыми полны астрономические ежегодники. Мы знаем, что будет на небе, скажем, через два, три года. Мы могли бы подготовить астрономический ежегодник на 10 тыс. лет вперед, будь в том такая надобность. Таким образом, сама Вселенная поддерживает, вызывает развитие человеческого разума, науки, выступает важнейшим фактором познания, служит мощным фундаментом материалистического понимания мироздания.

Космос открыт для всех

На вопрос о том, доволен ли я своей профессией, я всегда отвечаю: дело всей своей жизни я выбрал еще школьником, готовился к нему все годы учебы и теперь отдаю ему почти все свое время. И не было с тех пор момента, когда бы я пожалел о своем вы­боре.

В самом деле, если отвлечься от повседневности, заполненной то наблюдениями и съемками, а то их анализом или описанием, чем занимаются астроно­мы?

Да поиском ответов на те извечные вопросы, над которыми ломали головы многие поколения уче­ных. Какова природа планет? Как устроены звезды? Каковы источники той колоссальной энергии, кото­рую они испускают? Как устроена звездная система, Галактика? Как устроена система галактик? Беско­нечна ли Вселенная? Каковы различия в устройстве звезд гигантов и карликов? Как распределена меж­звездная диффузная материя? Какой характер носит обмен веществом между звездами и межзвездной средой?..

И все эти и другие вопросы решаются путем изуче­ния конкретных объектов.

Каких качеств требует от человека специфика на­шей профессии? Что нужно для того, чтобы молодой человек нашел себя в занятиях астрономией? Преж­де всего, как всякая творческая профессия, она тре­бует способностей. Астрономия — наука точная, ме­тоды доказательства и рассуждений в ней всегда связаны с математическими выводами. В настоящее время мы пользуемся мощными электронными вы­числительными машинами. Значит, прежде всего не­обходимы знания математики, особо тех ее разделов, которые связаны с вычислениями. Дальше. В приро­де действуют физические законы. Значит, необхо­димы навыки для изучения физических процессов. Ведь очень часто, сталкиваясь с каким-либо явлени­ем, мы не знаем, что же происходит на самом деле, и вот тогда методом повторных наблюдений за анало­гичными явлениями, комбинируя методы сравнения и методы расчета, наконец, устанавливаем истину. Так, хотя мы знаем, что при вспышке новой звезды выбрасывается какое-то количество массы, кото­рая распространяется вокруг нее, увеличивая яркость звезды, мы тем не менее не знаем механизма этого явления (т. е. причины выброса). Ясно, что здесь действуют какие-то внутренние силы. Но какие? Вот тут и возникают концепции, опирающиеся на математический аппарат, на логические построения, на аналогичные явления.

Наконец, нужны прямо-таки огромные познания того, что происходит в самой современной нашей науке. Это, конечно, сложно, но между тем астроно­мия необыкновенно привлекательна как раз величием своих задач и тайн, разгадками которых она и зани­мается. Я знаю очень много астрономов, которые увлечены как раз красотой задач, заключенных в на­шей науке. Я знал и знаю очень много людей, кото­рые увлекались астрономией. Но оказывается, что заинтересоваться и полюбить — этого еще мало. Нужно пройти «сухую» науку, т. е. овладеть ее аппа­ратом, принципами, методами, повседневными ис­следовательскими поисками. Появляются иногда у нас в университетах студенты, которые, ска­жем, влюблены в астрономию, полны энтузиазма. Однако нет у них терпения и способностей к овладению теми методами, с помощью которых работают мои коллеги; знаний математики, физики не хвата­ет. И они уходят с нашего факультета.

Мое увлечение астрономией было связано с тем, что мне нравилось, что нужно было применять слож­ные математические познания. Я больше любил мате­матику, чем физику. Это до сих пор сказывается: мне кажется, что в моих исследованиях физическая сторона всегда несколько отставала по сравнению с математическим аппаратом. Кроме того, нужно огромное трудолюбие, ненасытность в работе — это непременная черта для любого в нашей науке. Астро­номы должны наблюдать данное явление все время, пока оно есть, пока оно наблюдается. В лаборатории физика можно поставить эксперимент, можно его прекратить и вновь поставить, а в астрофизике сро­ки наблюдений определяются не столько исследова­телем, сколько самими космическими процессами и условиями работы.

Как ни странно, сейчас нам стало работать труд­нее, потому что появились в течение века и фото­электроника, и автоматическая система регистрации, исследователь все время должен думать о технике эксперимента и владеть современной электронной аппаратурой. Зато как же приятно, когда ты нахо­дишь искомый ответ, откроешь вдруг истину, да еще совершенно не такую, какую мог предположить. Вот у физиков по-иному: ставя эксперимент, они часто ждут лишь один из вариантов ответа — да, нет. Астроном же, ведя свои наблюдения, может совер­шенно неожиданно обнаружить вещи, которые он вовсе не ожидал. Это отличительная черта нашей профессии.

Наконец, кроме «сухой» науки нам непременно нужна еще и творческая фантазия. Нужны плодо­творные гипотезы, используемые в области смежных наук, между известным и неизвестным, точным и неточным. Тем астрономия и интересна, что в ней могут найти себя разные таланты.

Должен сказать, что талант в области такой точ­ной науки, строгой, требующей убедительной логики, знания математики, очень быстро проверяется в рабо­те. К сожалению, часто бывает, что человек, внося­щий новые идеи, вызывает раздражение, какое-то неудовольствие других, даже подчас тогда, когда его гипотезы оправдываются.

Вспомним писателей-фантастов: как много из их предположений уже оправдалось! Скажем, многие и много говорили о внеземных полетах — сейчас они осуществлены. Были случаи очень точных предполо­жений. Дж. Свифт в своей книге «Путешествие Гул­ливера в страну лилипутов» предсказал устами лапутских астрономов, что вокруг Марса обращаются два спутника. Это поразительно: Свифт заметил, что существование спутников у планет закономерно. И раз у Земли — 1, а у Юпитера — 4 (столько их бы­ло тогда известно), то, значит, и у Марса могут быть свои спутники. Писатель не ошибся даже в их числе. А что еще более поразительно — для обоих предска­зал также приблизительные периоды их обращения вокруг Марса. Боюсь, однако, рассказывая об этом с увлечением, перестал быть сухим астрономом, ка­ким я себя всегда считаю.

Из века в век особняком среди других стоит во­прос об отношениях человека с природой. В частности, о его роли и месте в такой гигантской Вселенной, по сравнению с которой Земля — это пылинка.

Астрономия является наукой, перед которой от­крываются совершенно безбрежные перспективы — познавать Вселенную, осваивать космос. Задачи, стоя­щие в этой области, бесконечно велики — и по своему значению, и по влиянию на человеческое сознание, на материальный уровень жизни, на культуру. Астро­номию нельзя рассматривать только как абстрактную науку; ее следует рассматривать как науку, занимаю­щуюся изучением совершенно конкретных объек­тов, при всей кажущейся ее оторванности от наших земных дел.

...Многие вопросы познания Вселенной ждут сего­дня своего разрешения. Вот некоторые из них. Ко­нечна или бесконечна Вселенная? Какова структу­ра пространства — времени? Есть ли внутренняя связь между глубинными свойствами Вселенной и самим фактом существования жизни на Земле?

Как возникают туманности? Каковы пути и средства более эффективного и широкого использования энергии сол­нечного излучения? Возможно, у вас есть варианты ответа? В таком случае предлагайте их, кос­мос ждет. Он открыт для всех.

United Nations educational, scientific and cultural organization

Address by Mr. V. Ambartsumian

President of the International Council of Scientific Unions

at the opening of the Conference for the establishment of a World Science System

(UNISIST)

Paris, 4 October 1971

SC/CONF.237/IO

Science and scientific information are inseparable. The endless process of scientific discovery of the world consists in obtaining new information and new knowledge about nature and society with the aim of obtaining a deeper understanding and transforming reality for the benefit of mankind.

Using information which has already been obtained is only possible if there is a system of scientific communication. The more effectively such a system func­tions, the more rapidly does science develop and the more can people profit from its achievements. Constant improvement of the system of scientific communication, therefore, must be one of the most important tasks both for research workers and for those responsible for organizing scientific work.

Of course, scientific information is not only necessary for the development of science itself. It is nowadays an important pquisite for the further deve­lopment of any branch of human activity. Science occupies a special position sim­ply because it uses already existing scientific and technological information in order to obtain new scientific information of value.

By its very nature, science is fundamentally international. The laws of science are in like measure proved and applied in the relevant branches of science in all countries of the world irrespective of their social and economic structure. Research workers and groups of scientists from various countries also make their contribution to science. This means that science, for its own development, needs a broadly based and rapid exchange of scientific information between the scientists of various countries, together with ever closer international co-operation in this sphere.

The need to perfect a system of scientific communication, which has been felt ever since science existed, began to make itself apparent even more markedly after the beginning of the psent scientific and technological revolution. This is due partly to the enormous quantity of scientific information amassed through scien­tific research (each year, no less than 1 1/2 to 2 million articles on science and technology are published in journals alone) and partly to the ever greater economic and social importance attaching to the fastest possible introduction of scientific discoveries into industry. Science has changed from being the personal occupation of a small group of workers to a broad sphere of human activity, organized and directed like the major branches of the economy. To increase the effectiveness of the scientific information system, therefore, is to provide a great potential for increasing the productivity of research workers and an important means for speeding up the process of bringing the achievements of science to the consumer.

A system of scientific communication and its constituent part, a system of scientific information, are, like science itself, international by their very nature. Research workers address their papers, articles and books to all other research workers in the world who are engaged on the same or similar problems. And they themselves obtain fresh scientific information from the reports of their colleagues working both in their own country and abroad. This international ex­change of scientific information is carried on by means of publications and liter­ature. Over the last 25 to 5O years, however, scientific literature has played its communicating role in a less and less satisfactory way, forcing research workers to spend an ever greater part of their working time not in creative activity, not even in reading publications of interest to them, but in searching them out from the sea of world scientific literature. As a result, in all countries of the world, special bodies and national systems for scientific and technological information are being established with the aim of assisting research workers in tracing the information they need.

More and more material resources are being devoted to the development of such bodies. But because national scientific infor­mation systems are not connected with each other, they are, to an ever-increasing extent, unjustifiably duplicating each other’ s work and are becoming less and less effective in meeting the demands of contemporary science. What is accordingly called for is the establishment of a world-wide system of scientific information consisting of national and regional information systems compatible and actively co­operating with each other.

The first steps towards the establishment of a world-wide system of scientific information were taken as far back as the 1850’ s. In 1858, the Royal Society of Great Britain began to publish an international bibliography of books and articles on mathematics and the natural sciences which was published up to 1900 under the title "Catalogue of scientific papers" and from 1901 to 1914 under the title "Inter­national Catalogue of Scientific Literature". Plans for the organization of a cur­rent bibliography of chemical literature were discussed in 1893 at a congress of chemists in Chicago and also at the first International Applied Chemistry Congress, held a year later in Brussels. In 1896, on the initiative of the International Zoological Congress in Zurich, a central bibliographical bureau was established, the Concilium Bibliographicum. This bureau began to issue a current bibliography of publications on zoology in the form of a journal and also on bibliographical cards indexed according to the Dewey Decimal classification. In 1893, the Belgian scientists H. Lafontaine and P. Otlet founded the International Bureau of Socio­logical Bibliography in Brussels and, two years later, the International Institute of Bibliography. It was their intention that this institute should become the world centre for the collection, classification and dissemination of bibliographical information. The executive body of this institute, the International Bibliographic Bureau, began to issue a universal bibliography on cards, known as the "Universal bibliographic directory".

At the end of the First World War, when international scientific links began to return to normal once again, the problem of perfecting a world system of scien­tific information once more became the focus of attention of the world scientific community. A proposal was put forward in 1919 at the very first assembly of the International Research Council - the immediate ancestor of the International Council of Scientific Unions (ICSU) - to establish an international council for bibliography and documentation. Although this proposal was not accepted at the time, the discussion regarding it certainly had a great influence on the develop­ment of international co-operation in the field of scientific information. In 1924, the International Institute of Bibliography was reorganised and changed from an association of specialists to a federation of national scientific information bodies. This organization was later (1931) renamed the International Institute for Documentation and in 1937 it became the International Federation for Docu­mentation.

In 1931, the International Research Council became the International Council of Scientific Unions, comprising the following international unions - the Interna­tional Astronomical Union (founded in 1919), the International Unions of Geodesy and Geophysics (1919), Pure and Applied Chemistry (1919), Radio Science (1919), Pure and-Applied Physics (1922), and Biological Sciences (1923) and the Interna­tional -Geographical Union (1923). The principal aims of these unions were:

to facilitate discussions between scientists of various countries and find means of publishing the results of such discussions;

to promote international congresses and measures to foster scientific co­operation between various countries;

to help in the pparation and publication of bibliographies and encourage the free exchange of scientific information, etc.

Even at its foundation, ICSU was thus already giving serious consideration to the problems of improving the international exchange of scientific information. The Second World War interrupted ICSU’ s activities for six years, but when the war was over the demand for the development of international co-operation in the field of scientific information began to make itself felt even more acutely. The reason for this was that the war years coincided with the beginning of the scientific and technical revolution, when science became one of the determining factors in the economic, political and cultural development of mankind. Further­more, the end of the war saw the beginning of the world-wide historical process of national liberation from colonial oppssion. Following the victories of national liberation movements in a number of Asian and African countries, dozens of new States appeared on the map and were faced, in all its starkness, with the problem of developing their national economy and culture in the fastest possible way. Solution of this problem in - historically speaking - record time is only on the basis of widespad use of the scientific and technical experience of mere developed countries and skilful application of this experience in the con­ditions pvailing in each individual developing country. As a result, these countries increasingly began to feel the need to train national scientists and specialists as rapidly as possible.

In 1949* UNESCO’ s Department of Exact and Natural Sciences headed at the time by Professor P. Auger, called an International Conference on Science Abstract­ing in Paris. This conference declared itself in favor of organizing the publi­cation of a single international abstracting Journal for physics. Repsentatives of 9 out of the 11 Member States of ICSU took part in this conference. After the conference, ICSU established its Joint Commission for Physics Abstracting which was dissolved two years later, and in its place, in 1952 the ICSU Abstracting Board was established which, as is well known, has operated successfully up the psent time and has played an important part in working out the proposals now being discussed for a World Science Information System. The Abstracting Board dealt at first only with abstracting journals relating to physics, but later on extended its coverage to Journals in the fields of chemistry, biology, geology and astronomy.

In the middle sixties, ICSU took two important steps in regard to scientific information. In 1964, it established the Working Group on Tables of Critical Values. At the 11th General Assembly of ICSU (Bombay, January 1966) this Working Group submitted a resolution calling for establishment of a Committee on Data for Science and Technology on which the repsentatives of several international scientific unions would sit as well as one repsentative from each ICSU Member State. This proposal was accepted. At the same General Assembly, it was decided to set up a special committee to study the feasibility of establishing a World Science Information System based on ensuring compatibility between systems, both existing and in the process of establishment, for the collection, processing, storage and retrieval of scientific information. It was planned that the special committee should carry out its work in close contact with UNESCO and other inter­national organizations and also with the active participation of leading specialists in the field of scientific information.

UNESCO was meanwhile engaged on a similar program independently of ICSU and planned to hold an international conference in 1967 on problems involved in the transfer of scientific and technical information. One of the tasks of this conference was to have been the “establishment of a mechanism which would provide for the improvement of international exchange of scientific and technical docu­mentation". The Director-General of UNESCO was authorized to set up a special-scientific committee to ppare for this conference. However, the considerable resemblance between the ICSU and UNESCO programs, and also the close co-operation existing between these organizations, made it possible for them to establish in 1967 the Joint ICSU-UNESCO Central Committee to study the feasibility of a World Science Information System. This committee has carried out an immense amount of organizational, scientific and methodological work in which hundreds of eminent scientists, engineers and scientific information specialists from various coun­tries have played an active part. The results of this five-year work are psented in summary form in the "Study Report on the feasibility of a World Science Infor­mation System" which you have in front of you. In this "Study Report" the con­clusion is reached that the establishment of a World Science Information System is both possible and necessary. The report also indicates the general outlines of such a system and the principal ways by which it might be established. You have to decide to what extent these conclusions and recommendations are well founded and rational.

So ICSU has established two bodies, the Abstracting Board and the Committee on Data for Science and Technology, which deal exclusively with scientific infor­mation questions. However, this is far from being the only contribution which ICSU has made to solving current problems in this connection. All scientific mem­ber unions of ICSU without exception are dealing to a greater or lesser extent with questions relating to improvement of the system for pparing and disseminating scientific information. For example, many scientific unions have set up special bodies for standardization of the symbols, units of measurement and terminology used in their respective sciences. The International Union of Biological Sciences has established permanent commissions for botanical and zoological nomenclature, and the International Union of Pure and Applied Chemistry and the International Union of Biochemistry have established a commission on biochemical nomenclature. As well as this, a number of scientific member unions of ICSU are doing a great amount of important work on pparing tables of scientific data, maps and atlases. Thus, the International Union of Crystallography has established a commission on crystallographic data, the International Union of Geological Sciences a committee for the storage, analysis and retrieval of geological data, and also a commission for a geological map of the world, the International Geographical Union a standing committee on national and regional atlases and the International Astronomical Union a commission for tracking the movements of the planets, a committee on satellites and so on.

The scientific member unions of ICSU regularly hold congresses, conferences, symposia and other kinds of meetings by which they further the international dis­semination of scientific information through unofficial but, as special research has shown, singularly effective channels. In addition, most scientific unions make wide use of the formal channels of scientific communication. They publish scientific journals and directories, the proceedings of scientific meetings and other publications. Furthermore, some scientific unions have special commissions dealing with publications, documentation or bibliographical work. For example the International Union of Crystallography has a Journals Commission, the International Union of the History and Philosophy of Science publications and bibliography com­missions, the International Union of Physiological Sciences a publications commis­sion, etc.

In this way, scientific information work in its various aspects is a major ingredient of the activity of all scientific member unions of ICSU and is part of their very being. The world scientific community and, hence, ICSU is deeply in­terested in improving the existing system of scientific communication. It is for this very reason that ICSU and UNESCO together have launched the project for es­tablishing a World Science Information System.

Many very varied difficulties’ resulting from economic, historical and other circumstances will be met with as we move forward towards this system. But we should not fear these difficulties and should resolutely tread our intended path if we wish to make it possible for the achievements of science, combined with the growing social transformation of society, to create worthy conditions of life for mankind, free from the threat of hunger and wars.

In establishing the World Science Information System we should not base our­selves solely, or even mainly, on the interests of the most developed countries of the world. The economic and cultural backwardness of most Asian, African and Latin-American countries is a heavy burden on the conscience of all nations of the world. The historical duty of all countries of the world is to assist developing countries by all available means to eliminate in the shortest possible time the gap which separates them - in economics, science and culture - from the most de­veloped countries. There is even less reason for complacency over the still evident trend towards a further widening of the gulf between rich and poor coun­tries. All international projects, therefore, carried out under the auspices of such organizations as ICSU, UNESCO, UNIDO, WHO, etc., including the program for establishment of a World Science Information System, must accord а central р1асе to comphensive action to promote the economic and cultural progress of developing countries. This means that the World Science Information System must also cover industry, agriculture, building, medicine and other sectors of paramount importance to developing countries.

The repsentatives of international scientific unions taking part in this conference as specialists and experts, and also the repsentatives of national academies of sciences, will, I think, have many valuable observations and sugges­tions to make on the organization of UNISIST. For my part, I would particularly like to emphasize the ever-growing need for ready-made digests and reviews of scientific information concerning separate branches, disciplines and interdiscipli­nary problems. In the Study Report submitted to us by the UNISIST Central Committee, it is stated that these reviews, which evaluate the primary data, cannot avoid being to a certain extent subjective. It is therefore all the more necessary that such reviews should appear regularly in various countries and that the reader should have an evaluation of one and the same data from scientists of various nations, various scientific schools and having various approaches to the problems.

One can name only a small number of sustained attempts in this direction. Perhaps the most successful is the journal "Achievements of the Physical Sciences", published in the Soviet Union, and the annual reviews of various sciences published in the United States of America. It is obviously necessary, however, to find the most suitable form for publishing such reviews, to spad this work systematically among scientists of various countries and, not least, to devote more money to it.

The great progress which has been made over this last decade in the field of computer techniques and reprography gives us reason to hope that many difficult problems concerning the gathering, processing, storage, retrieval and dissemination of scientific information will be successfully solved in the very near future by recourse to the most recent technological methods. But many such problems will remain which, for the time being, no machines, not even the most sophisticated, can solve. These problems must be solved by people, scientists and specialists. It is therefore no good just sitting waiting for the time when computers and other technical equipment will make it possible to establish an "information heaven" on earth.

We must strive resolutely further to improve the methods and machinery for scientific information work, particularly in regard to the manner in which it is organized on an international scale. The International Council of Scientific Unions will do its utmost to cooperate in this task.

Философские и методологические статьи В.А.Амбарцумяна.

Предисловие

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.

Современное естествознание и философия

Наибольшим стимулом для научного прогресса являлись те случаи, когда природа давала неожиданные для исследователя ответы или ставила сама еще более неожиданные вопросы.

В.А. Амбарцумян

В. А. Амбарцумян
Доклад на XIV Международном философском конгрессе (Вена,1968 г.).

Развитие современного естествознания остро поставило множество философских проблем, которые являются объектом пристального вни­мания как философов, так и естествоиспытателей. Вот почему, являясь специалистом в области астрофизики, я с удовольствием принял любезное приглашение выступить перед участниками XIV Международного фило­софского конгресса. Конечно, я хорошо сознаю возникающие при этом трудности. Во-первых, как справедливо говорил Эйнштейн, «если вы хоти­те кое-что выяснить у физиков-теоретиков о методах, которые они приме­няют, я советую вам твердо придерживаться одного принципа: не слу­шайте, что они говорят, а лучше изучайте их действия» *. Эти слова, разумеется, могут быть отнесены и к астрофизикам. Во-вторых, не следует забывать, что естествоиспытатели не всегда в достаточной степени компе­тентны в различных философских тонкостях, так как философия имеет свою собственную область, лишь в некоторой «пограничной зоне» пере­секающуюся с проблемами естествознания. Тем не менее, поскольку фило­софские проблемы естествознания вызывают сейчас довольно частые дискуссии среди естествоиспытателей, в том числе в СССР, я все же позво­лю себе высказать свое мнение по некоторым из них.

1. РЕВОЛЮЦИЯ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ XX В.

Характерной чертой современного естествознания является проник­новение его в новые, ранее неизвестные или недоступные для исследова-ния области природы. Это привело к революции в наших представлениях о природе. Теории, считавшиеся универсальными, оказались приме­нимыми лишь в определенных и довольно узких пределах. Многие укоре­нившиеся догмы, предвзятые утверждения и предрассудки, которые рассматривались как «незыблемые», стали теперь достоянием история естествознания. Современное естествознание создало новые фундамен­тальные понятия и теории, новую естественнонаучную картину мира, более глубоко отражающую объективную реальность природы.

Многие результаты современного естествознания были необычными, ненаглядными, противоречащими так называемому «здравому смыслу». От привычного — к непривычному, «диковинному»— так определил суть «новейшей революции в естествознании» В. И. Ленин, анализируя в своей работе «Материализм и эмпириокритицизм» начальную фазу этой рево­люции, связанную с формированием современной физики. Дальнейшее развитие естествознания доказало справедливость такого вывода.

В настоящее время физика, которая была и остается лидером совре­менного естествознания, развивается значительно более «спокойно», чем в начале XX в.: революция в ней пока закончилась. Выдающиеся дости­жения последних трех десятилетий основаны на применении уже извест­ных физических понятий, законов и теорий.

Вместе с тем проникновение методов и достижений современной физики в другие науки — химию, биологию и т. д.— привело к их бур­ному развитию, созданию принципиально новых представлений, что с полным правом рассматривается как продолжение революции в совре­менном естествознании.

В этой связи нередко высказывается мнение, что роль лидера есте­ствознания уже переходит или в ближайшем будущем перейдет к био­логии. Но с этим вряд ли можно согласиться. Конечно, следует ожидать, что проблемы биологии, привлекающие сейчас все больший интерес, могут оказаться в центре внимания всего естествознания, как это было в свое время с физическими проблемами. Однако нет оснований ожидать, что решение чрезвычайно сложных задач, связанных с выяснением сущно­сти живого, потребует создания новых фундаментальных законов и теорий физики.

Временно уступив биологии свое место в отношении бурных тем­пов развития, физика все же сохраняет свое первенствующее положе­ние в качестве фундамента всех других естественных наук, революцион­ные изменения в котором неизбежно сказываются и на всех других науках о природе.

Серьезные шансы стать в ближайшем будущем подлинным лидером современного естествознания — если уже говорить об этом — имеет астрономия. Вплоть до последних десятилетий астрономы изучали объек­ты, известные фактически уже тысячи лет: планеты, кометы, звезды, рассеянное газово-пылевое вещество. Однако сейчас во Вселенной открыты объекты принципиально нового типа: ядра галактик, в которых происходят грандиозные взрывы, квазизвездные радиоисточники (ква­зары) и др. Попытки описать их в рамках известных сейчас фундамен­тальных физических теорий встречаются с огромными, возможно, непре­одолимыми трудностями. Я считаю, что именно от астрономии следует уже в недалеком будущем ожидать выявления новых фактов, которые потребуют формулировки новых физических теорий, более общих, чем известные сейчас. Подробнее об этом будет сказано в п. 3.

В числе основных особенностей современного естествознания часто называют его «математизацию», «кибернетизацию», «космизацию»; авто­ров, которые считают подобные термины излишними, иногда обвиняют даже в «консерватизме». И все же введение этих «модных» ныне терминов лишь отчасти вызвано интересами существа дела.

Естествознание всегда стремилось везде, где возможно, изучать явления в количественном аспекте, описывая их математически. Понятно, что по мере усложнения изучаемых в естествознании явлений исполь­зуется также все более сложный математический аппарат, получают применение все новые разделы математики. Но это не означает никакого принципиального изменения в задачах и методах естествознания. Соот­ветственно, называя применение в естествознании достижений техниче­ской кибернетики, которые сами являются следствием развития естество­знания, его «кибернетизацией», сторонники этого «модного» термина не ставят никакой реальной проблемы, ограничиваясь довольно бесплод­ными рассуждениями. Наконец, несомненно, что выход человечества в космос является мощным стимулом для развития всех естественных наук, поскольку они тесно взаимосвязаны. Но и здесь пока не видно каких-либо особых тенденций, которые могли бы характеризоваться термином «космизация».

Вместо применения этих терминов лучше со всей силой подчеркнуть разнообразие средств, методов и направлений исследования, которое характерно в наше время для всех естественных наук.

2. ПРОБЛЕМА СУБЪЕКТА И ОБЪЕКТА ПОЗНАНИЯ

Естествознание XVII—XIX вв. исходило из ряда гносеологических предпосылок, основанных в конечном счете на философии метафизиче­ского материализма,— о пассивном, созерцательном характере процесса познания, о том, что объектом естествознания является непосредственно внешний мир, материя «сама по себе», о возможности получения полностью адекватного, «абсолютного» знания объективной реальности.

В ходе научной революции XX в. все эти предпосылки были опро­вергнуты, что дало повод для многочисленных утверждений о «крушении материализма» и появления ряда философских концепций в духе позити­визма, субъективного и объективного идеализма. Однако метафизический материализм нельзя отождествлять со всяким материализмом вообще. Более ста лет назад Карлом Марксом был создан диалектический мате­риализм —· новая, высшая форма материализма,— развитый затем В. И. Лениным.

С диалектико-материалистической точки зрения явления внешнего мира существуют до и независимо от сознания человека или человечества. Но объектом познания становятся фрагменты, аспекты, части материаль­ного мира, выделенные субъектом познания (под которым понимается человеческое общество, взятое с определенной его стороны) в процессе общественно-исторической практики и им «активно усваиваемые». (Таким образом, категории «материя» и «объект», «сознание» и «субъект» оказы­ваются не тождественными.) Активность субъекта познания приводит в конечном счете к приближенному отражению объективной реальности в знании, причем в ходе научного развития достигается все большая точность, адекватность знания.

Многие стороны проблемы субъекта и объекта познания за последние годы получили дальнейшее развитие в марксистской философской лите­ратуре, прежде всего в работах С. Л. Рубинштейна , П. В. Копнина , В. А. Лекторского ; анализу проблемы субъекта и объекта познания в физике посвящены исследования М. А. Маркова , В. А. Фока , М. Э. Омельяновского , С. Г. Суворова 8, П. С. Дышлевого и др. В этих работах убедительно показано, что идеи, высказанные основоположни­ками марксистской философии, в частности, по проблеме субъекта и объек­та, не только не устарели, но и позволяют дать правильный анализ того «гносеологического урока», который, по словам Бора, преподала нам современная физика.

Когда сторонники субъективного идеализма, исходя из того, что познание природы возможно лишь на основе активного взаимодействия субъекта и объекта, стали утверждать, что тем самым навсегда покончено с объективной реальностью и ее независимым от субъекта существова­нием, то они, как выяснено в указанных работах, смешивали два разных вопроса: 1) существует ли объективная реальность вне и независимо от субъекта; 2) как она может быть отражена в знании.

Если говорить об активности субъекта на эмпирическом уровне познания, то, конечно, постановкой все более изощренных экспериментов и наблюдений мы задаем природе все большее число вопросов, причем направленность этих вопросов зависит как от круга интересов субъекта,так и от существующей системы знаний. Бесчисленное множество экспе­риментов ставится таким образом, чтобы ответить «да» или «нет» относи­тельно предсказания той или иной теории. Прекрасным примером здесь могут служить наблюдения во время полных солнечных затмений для обнаружения эффекта искривления световых лучей в поле тяготения Солнца, предсказанного общей теорией относительности Эйнштейна. Несомненно, направленность наших вопросов природе должна оказывать известное влияние и на характер общих представлений о природе, состав­ляемых на основе полученных ответов. Однако хорошо известно, что в процессе экспериментов и наблюдений природа, со своей стороны, ста­вит перед субъектом еще большее число вопросов, и подчас очень неожи­данных. Например, астрофизик, изучающий строение отдаленных галак­тик, интересуется тем, из каких типов звезд, хорошо известных нам в нашей Галактике, они состоят. И вот при этих наблюдениях обнару­живаются вспышки сверхновых, и таким образом открывается не только новый тип звездного «населения», но и новые процессы освобождения гигантских количеств энергии в природе, сущность которых является совершенно новой проблемой. Другой пример. Сейчас мы уже не удив­ляемся тому, что в космических лучах были открыты новые типы элемен­тарных частиц, причем, возможно, мы знаем еще не все из них. Однако первое такое открытие — открытие позитрона в 1932 г.— было совершен­но неожиданным, так как до тех пор были известны всего две элементар­ные частицы, протон и электрон. Казалось, что других частиц и не должно быть, и исследователи космических лучей вовсе не ставили своей целью обнаружение каких-либо новых частиц. Те, кто плохо знает историю науки, могут возразить, что существование позитрона было предсказано Дираком и что физики искали именно предсказанную им частицу. Но открытие позитрона оказалось неожиданным, поскольку Дирак в своей работе ошибочно отождествил предсказанные им «дырки» с про­тонами, и вплоть до открытия позитрона теоретики бились над вопросом, чем же в таком случае объясняется столь большое различие в массах частицы и античастицы.

Эти, может быть, довольно случайные примеры показывают, насколь­ко неожиданными с точки зрения первоначальных интересов субъекта познания бывают вопросы, поставленные природой. Бывает и так, что в ответ на довольно неопределенные наши вопросы природа отвечает другими — весьма определенными, но трудными вопросами. Так, когда астрономы стали вести с помощью радиотелескопов наблюдения монохро­матических линий гидроксила для выяснения пространственного распре­деления молекул ОН в Галактике, то с первых же шагов они столкнулись с крайне компактными источниками, испускающими радиоволны в тех же спектральных линиях, и таким образом неожиданно возник очень интересный и трудный вопрос о природе этих объектов.

Конечно, для науки представляет определенную ценность результат любого правильно поставленного опыта; но все же следует признать, что наибольшим стимулом для научного прогресса являлись те случаи, когда природа давала неожиданные для исследователя ответы или ста­вила сама еще более неожиданные вопросы.

Что касается теоретического уровня познания, то следует прежде всего остановиться на изменении способа описания природы, которое произошло в современной физике. Квантовая физика показала, что воз­мущения в состоянии микрообъекта, вносимые его взаимодействием с макроприбором, не могут быть сделаны сколь угодно малыми. Поэтому классическое описание квантовой системы становится невозможным. В связи с этим Бор обосновал необходимость принципиально нового, квантовомеханического (дополнительного) способа описания 10. Этот способ описания был развит затем В. А. Фоком. Квантовомеханический способ описания является крупнейшим завоеванием не только физики, но и всего естествознания, так как он позволил в отношении очень широкой об­ласти качественно новых явлений отказаться от предрассудков, основан­ных на наивных представлениях, возникших из повседневного опыта.

Итак, и здесь попытки естествоиспытателей понять новую область явлений привели не только к неожиданным ответам, но и к неожиданно новой форме описания этих явлений. Физики должны были еще раз ощу­тить, с какой настойчивостью природа может заставить нас отказаться от старых представлений и ввести новые, предсказываемые наблюдением и экспериментом.

Современная теоретическая физика использует всё новые и новые разделы математики. Многие разделы математики, которые родились в результате внутренней логики развития самой математики, вне всякой •связи с физикой, оказались с течением времени необходимыми при построении фундаментальных теорий современной физики (неевклидова геометрия, тензорный анализ, теория групп). Это явление стали иногда рассматривать как «навязывание» субъектом природе ряда сложных математических закономерностей. Очевидно, однако, что именно беско­нечное многообразие открываемых в природе новых явлений и возникаю­щая в связи с этим необходимость обобщения результатов наблюдений и экспериментов вызывают потребность во все более мощном и сложном математическом аппарате. Было бы странно, если бы наблюдалась обрат­ная картина, т. е. увеличивающееся разнообразие изучаемых явлений и законов природы укладывалось бы в сравнительно ограниченное число возможных простых математических схем. Поэтому вполне естественно, что некоторые типы математических теорий, разрабатывавшихся сначала в рамках «чистой» математики, с течением времени находят различные практические применения. Здесь играет большую роль также то, что математика применяется физикой для создания все более общих теорий и схем. Однако не всякая общая математическая схема находит свое при­менение в физике или в других отраслях естествознания. Например, риманова геометрия является одним из многих обобщений геометрии Евклида, но именно она нашла себе применение в общей теории относи­тельности, тогда как многие другие варианты таких обобщений остаются чисто математическими построениями. Вероятно, многие из «воображае­мых» геометрий так и останутся «свободными созданиями человеческого разума».

Все же это не дает никаких оснований недооценивать эвристическую роль математики. Достаточно напомнить, например, работы Шрёдингера, который, исходя из эмпирически установленного спектра значений энер­гии атома, понял, что можно надеяться найти дифференциальное уравне­ние, для которого этот спектр является решением задачи о собственных значениях. Конкретную форму этого уравнения он нашел из ряда допол­нительных соображений, быть может, недостаточно строгих с точки зрения •сегодняшних физических представлений, однако эвристическая роль математики для его открытия была очень велика. Тем не менее решающим бьп тот эмпирический факт, что спектр собственных значений энергии атома сразу напоминал спектр собственных значений дифференциального уравнения. Еще более интересным является создание Дираком его урав­нения электрона, на основе которого не только были описаны известные свойства электрона, но и, как уже упоминалось, была впервые поставлена проблема античастиц (хотя, повторяю, первоначально Дирак думал, что античастицей для электрона является протон). Здесь мы имеем дело сослучаем, когда математическая теория неожиданно для самого ее автора оказалась способной объяснить непредвидимый заранее круг явлений.

Вероятно, можно привести еще более разительные примеры открытия новых явлений, исходя из описывающих природу математических законов. Но значит ли это, что физические теории, как правило, могут развиваться без обращения к опыту и должны лишь «в конечном счете» находить опыт­ное «оправдание»? Не может быть ничего ошибочнее такого заключения. В самом деле, вернемся к рассмотренным нами примерам. Уравнение Шрёдингера, как и все законы квантовой механики, учитывало огромное количество эмпирических данных атомной физики, являясь их обобще­нием. Уравнение Дирака было получено исходя из релятивистского урав­нения Шрёдингера и некоторых дополнительных требований, наложенных необходимостью учета спина электрона и исключения всех высших производных по времени. Последнее требование в конечном счете также было обусловлено опытными данными. Поэтому уравнение Дирака яви­лось новым, более точным и логически более правильным обобщенным описанием свойств электрона. И нет ничего удивительного, что это новое обобщение одного из законов природы привело к следствиям, которые нельзя было предвидеть при самом составлении уравнения. Здесь в опре­деленном смысле повторилась старая история. Закон Ньютона был сна­чала получен для солнечной системы, имеющей, как известно, весьма своеобразное строение, но он оказался применимым и к далеким звезд­ным системам.

Таким образом, дело не в том, что физические теории должны созда­ваться непременно на основе метода «математических гипотез», но в том, что законы природы обладают иногда общностью, далеко превосходящей ограниченный круг явлений, из изучения которого они получены. Извест­но множество примеров того, как важнейшие законы и закономерности природы были найдены именно из обобщения опытных данных , а не из построения математических гипотез. Сошлемся также на свиде­тельство Гейзенберга о методе исследования Бора: «Для Бора признание взаимосвязей исходило не из математического анализа положенных в основу теории предположений, а из интенсивного изучения самих явлений, что позволяло ему чувствовать взаимосвязи скорее интуитивно нежели выводить их формально» .

Вопрос о роли интуиции в естественнонаучном исследовании пред­ставляет большой интерес. Иногда дело изображается таким образом, что интуиция — это какое-то «прозрение», ни на чем объективном не осно­ванное. Однако «пророческие» выводы в естествознании, намного опере­жающие свое время, чаще всего основаны на тщательном продумывании имеющихся фактических данных и умении из многих возможных вариан­тов их объяснения выбрать тот, который имеет некоторый, быть может, едва заметный перевес по сравнению с другими, являясь более близким к истине. В этом умении правильно оценить ситуацию и состоит интуиция естествоиспытателя.

Итак, современное развитие наук о природе и, в частности, физики убеждает нас, что, несмотря на все возрастающую активность субъекта познания, выводы этих наук сейчас, как и раньше, соответствуют сущест­вующей вне и независимо от субъекта объективной реальности, точнее, определенным ее сторонам.

Природа бесконечно многообразна в своих проявлениях, а выбор путей ее исследования, как уже отмечалось, обладает значительной неоднозначностью. В этих условиях естествознание на каждом этапе развития способно охватить лишь определенные области явлений природы, причем, как правило, лишь отдельные их аспекты и стороны. Правда, объект исследования естествознания все более расширяется, а наши знания о природа становятся все более адекватными ей, но это не меняет того факта, что в каждый данный момент естествознание имеет дело лишь с ограниченным количеством аспектов той части объективной реальности, которая выделена имеющимися эмпирическими и теоретическими средствами и представ­ляет собой «мир» естествоиспытателя. Выбор этих аспектов исследования природы обусловлен потребностями общественно-исторической практики человечества, условиями и логикой развития науки.

Те аспекты объективной реальности, с которыми имеет дело физика, удобно называть физической реальностью. В области квантовых явлений понятие физической реальности включает не только микрообъектг но и условия познания, поскольку мы должны учитывать здесь конечную величину взаимодействия макроприбора с микрообъектом. Многие авторы, ссылаясь на прежние работы Бора, говорят о наличии «принципиальной неконтролируемости» во взаимодействии микрообъекта и макроприбора. Следует отметить, что термин «неконтролируемость» в данном случае является неудачным, так как он создает впечатление, что могут сущест­вовать взаимодействия, не поддающиеся физическому исследованию. На самом деле, как подчеркнул В. А. Фок , речь идет о логической взаимосвязи между квантовомеханическим и классическим способами описания, причем при переходе с квантового языка на классический происходит как бы утрата точности. Именно это и имел в виду Бор, говоря о «неконтролируемом взаимодействии». В самых последних своих работах он уже не применял этого термина.

В области астрофизических явлений точность информации о состоя­нии изучаемых объектов практически не зависит от обратного воздействия на них прибора и наблюдателя. Однако астрономия, наряду с такими объектами, как планеты, звезды, галактики, сделала объектом изучения всю систему галактик, пределов которой мы еще не достигли. Поэтому как различные количественные характеристики, приписываемые этой области, так и ее теоретические описания, даваемые различными космо­логическими теориями, являются экстраполяциями, иногда очень сме­лыми, но пока недостаточно плодотворными. Особенность ситуации, создавшейся в современной космологии, состоит в том, что для описания Метагалактики вводятся математические модели, построенные на основе общей теории относительности, причем Метагалактика отождествляется со Вселенной как целым.

Оказывается, что такие модели могут описать в определенном при­ближении некоторые уже известные свойства Метагалактики. В последнее время они позволили даже описать один новый факт — наличие «реликто­вого» микроволнового излучения в Метагалактике и распределение энер­гии в нем. Мы особо подчеркиваем этот успех, так как еще недавно могло казаться, что указанные модели не описывают ничего сверх тех данных, которые использовались при их построении. Таким образом, способность теории описать даже один только новый факт не следует недооценивать. Вместе с тем это обстоятельство свидетельствует о том, что упомянутые модели — не окончательные теории, а лишь первые попытки построения общей теории Метагалактики.

Вопрос же о единственности последней нельзя считать решен­ным. Данные современной астрофизики не исключают предположения о существовании других метагалактик. Единственное, что можно утвер­ждать, это то, что мы пока не имеем никаких данных о них и о способах их связи и взаимодействия с нашей Метагалактикой. Вероятно, эти способы окажутся совершенно отличными от тех, которые мы можем себе так наглядно представить, как, например, мы представляем взаимодействие двух систем, находящихся на некотором расстоянии друг от друга в евклидовом пространстве.

Проблема построения и интерпретации космологических моделей приводит нас к более общей проблеме — о роли моделей в познании и их адекватности моделируемому объекту.

Несмотря на формальную безукоризненность той или иной модели, часто оказывается, что она вовсе не соответствует моделируемому объекту или удовлетворительно описывает только отдельные несущественные его стороны. Это бывает в случаях, когда исходные допущения, принятые при построении модели, далеки от условий, соответствующих реальному объекту. Интересным примером может служить модель «атома Бора», которая, базируясь на несколько измененной форме классической меха­ники, описывала определенный, довольно узкий круг атомных явлений. Однако, строго говоря, она не была адекватна этим явлениям, так как принципы, положенные в основу модели, были неприменимы к условиям микромира. Возможность построения моделей, очень близко описываю­щих атомные явления, появилась лишь после создания квантовой механики.

Еще один пример. Когда А. А. Белопольский сделал свое знаменитое открытие периодического изменения лучевых скоростей цефеид, сразу же была предложена модель, объясняющая наблюдаемые явления двой­ственностью этих звезд. В дальнейшем, однако, выявилось полное несоот­ветствие этой модели статистическим данным об изменениях лучевых скоростей цефеид, установленным из наблюдений. Должна была появить­ся смелая идея о пульсациях цефеид, чтобы на ее основе стало возможно приблизиться к действительному пониманию процессов в этих звездах. Первые модели пульсаций, исходившие из допущения об их линейном характере, были крайне грубыми и описывали лишь отдельные аспекты изучаемого явления. Только нелинейная теория пульсаций, созданная в самые последние годы, позволила описать их сравнительно адекватно. Но на этом этапе теория пульсаций получила столь значительное разви­тие и вместе с тем позволила обратить внимание на такое большое количе­ство новых фактов, еще требующих истолкования, что астрофизики гово­рят теперь уже не столько о моделях, сколько о математическом описании сложнейших явлений в цефеидах.

До сих пор речь шла о том, что допущения, положенные в основу модели, должны быть по возможности более адекватны реальным условиям в моделируемом объекте. Но успех моделирования в решающей степени зависит от того, достаточны ли в изучаемых условиях используемые нами физические закономерности, законы и теории, в том числе и фундамен­тальные законы и теории физики.

Принятая сейчас форма основных законов физики базируется на изу­чении свойств вещества хотя и в широком, но ограниченном диапазоне физических условий. В условиях, резко отличных от уже известных, эти законы могут оказаться неприменимыми и должны будут подвергнуться дальнейшим уточнениям и обобщению, что лишь усилит их значение и расширит область их применимости. В самом деле, законы физики представляют собой обобщение определенной совокупности фактических данных, выраженное в возможно более простой и краткой форме. Однако нельзя думать, что система законов теоретической физики, полученная на каком-то определенном этапе развития науки, является абсолютно точной, законченной и не подлежащей дальнейшему обобщению. Эти законы лишь неполно, приближенно отражают объективную реальность и не только могут, но и должны подвергаться уточнениям и обобщению. (Уточнение и обобщение законов природы — это обычно единый процесс. Например, переход от классической механики к специальной теории относительности явился и уточнением классической механики, и обоб­щением ее на случай больших скоростей.)

Такой взгляд исходит из анализа развития современного естество­знания, которое открывает с течением времени все большее многообразие новых, ранее неизвестных явлений, качественно отличных от тех, с кото­рыми оно имело дело прежде. Для их описания мы уже не раз оказывались вынужденными обобщать физические законы и теории.

Я хотел бы быть правильно понятым. Когда мы говорим о возможно­сти того, что даже такие хорошо обоснованные физические теории, как квантовая механика, специальная и общая теория относительности, имеют лишь ограниченную область применимости, это может дать повод радоваться людям, для которых они являются слишком «странными» и далеко идущими в отказе от привычных представлений. На самом же деле мы хотим сказать, что там, где кончается область применимости известных сейчас фундаментальных физических теорий, должны сущест­вовать еще более необычные условия, описание которых потребует созда­ния более общих фундаментальных теорий, еще решительнее порываю­щих с классическими представлениями, а не представляющих какой-то «возврат» к ним.

Критикуя некоторые стороны применения метода моделей в естество­знании, особенно в той форме, какую оно приняло в астрофизике и космо­логии, мы, конечно, не стремимся бросить тень на сам этот метод. Все дело лишь в том, что очень часто модели строятся без предварительного (или параллельного) анализа их исходных предпосылок. Но нельзя забывать, что построение моделей оказывается полезным тогда, когда оно исходит из тщательного изучения фактических данных и, по возможности, доста­точно надежных предположений. Чем более точно удается обеспечить степень адекватности исходных предпосылок условиям, в которых про­исходит явление, тем более ценной может оказаться модель. Ценность модели наиболее полно выражается в том, что она позволяет предска­зывать какие-то новые явления. Известно, например, что астрофизики уже десятки лет разрабатывают модели внутреннего строения звезд главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга — Рессела, основанные, как всем нам кажется, на довольно разумных предпосылках. Но, несмотря на гигантскую по объему работу, несмотря на то, что астро­физика буквально переполнена неожиданными открытиями, на основе современной теории внутреннего строения звезд не было предсказано какого-либо принципиально нового явления, которое было бы затем обнаружено наблюдениями. С другой стороны, после открытия новых фактов их обычно удавалось «согласовать» с теорией путем введения более или менее произвольных дополнительных гипотез. Все это лишает разработанные в настоящее время модели внутреннего строения звезд значительной части их ценности, говорит об их недостаточности. Еще хуже обстоит дело с «моделями Вселенной» в космологии.

Итак, природа снова оказывается гораздо богаче представлений о ней, сложившихся в современном естествознании, а бесчисленные «сюр­призы», которые она преподносит исследователям, делают ее изучение захватывающе интересным.

3. ПРОБЛЕМА ЕДИНСТВА ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ КАРТИНЫ МИРА

До начала XX в. в естествознании было общепринятым представле­ние об универсальности законов классической механики, «сводимости» к ним всех других закономерностей природы. На основе этого представле­ния и была построена механическая картина мира. Тому, что далеконе всем явлениям природы удалось дать механическое объяснение, не при­давалось существенного значения. Считалось, что это — временно.

Научная революция XX в. разрушила эти метафизические воззрения: стало совершенно очевидным, что многообразие известных явлений при­роды невозможно втиснуть в узкие механистические рамки. С другой стороны, грандиозные успехи современной физики и ее впечатляющих применений привели к соблазну считать, что некоторое новое, но опять завершенное, по крайней мере в общих чертах, единство естественно­научной картины мира может быть достигнуто на основе фундаменталь­ных законов современной физики, т. е. вся совокупность известных явле­ний природы — физических, астрофизических, химических, геологиче­ских, биологических и т. д., причем как уже известных, так и еще не откры­тых — может быть сведена к этим законам.

Между тем ясно, что хотя при изучении, например, явлений жизни методами физики мы имеем дело с обычными физическими процессами, но чрезвычайно сложная структура молекул, белков, наследственного вещества хромосом и клетки в целом определяет ряд специфических новых качеств живого, которые и изучаются биологией (применение к этим системам принципа дополнительности Бора выявляет серьезные трудности, относящиеся к описанию состояния этих систем; их даль­нейшее изучение может привести к новым способам описания, адекват­ным системам данного типа).

Для дальнейшего обсуждения вопроса о возможности «сведения» явлений жизни к физике мы остановимся на двух важнейших тенденциях в развитии современного естествознания. Первая из них, которую можно назвать аналитической, заключается в сведении изучаемых нами сложных явлений к простым и, далее, в нахождении наиболее простых и вместе с тем возможно более общих закономерностей природы. Например, разно­образие планетных движений и их возмущений удалось свести к закону тяготения Ньютона. Многие свойства вещества удалось объяснить на основе представления, что во всех трех агрегатных состояниях веще­ства — твердом, жидком и газообразном — оно состоит из молекул и атомов. Сложнейшая структура атомных и молекулярных спектров была описана исходя из относительно простых и общих законов квантовой механики. Все разнообразие химических соединений удалось свести всего лишь к сотне с небольшим элементов периодической системы Менде­леева. Таким образом, аналитический метод одерживал победу за победой (иногда заставляя нас, естествоиспытателей, думать, что только он является единственным подлинно научным методом познания природы).

Но история естествознания за последнее столетие свидетельствует о том, что блестящие успехи в познании природы часто являлись также результатом применения синтетического метода, возникшего из тенденции выводить закономерности сложных явлений на основе знания элементар­ных (часто называемых фундаментальными) законов природы. Простей­шим примером может служить создание кинетической теории газов. Совер­шенно очевидно, что рассмотрение поведения отдельной молекулы не позволяет вывести законы идеальных газов, тогда как статистическое рассмотрение ансамбля молекул дает возможность построить кинетиче­скую теорию не только идеальных, но и реальных газов. При этом в ансам­бле из большого числа частиц появляются новые свойства — как след­ствие не только свойств отдельной молекулы, но, в значительно большей степени, статистических закономерностей, присущих только ансамблю частиц (диффузия, теплопроводность и др.). На этом простом примере мы видим, что система обладает закономерностями, качественно отлич­ными от тех, которыми обладает каждый ее элемент в отдельности. Еще «более поразительны свойства тел с упорядоченным расположением частиц, о чем свидетельствуют, например, явления проводимости, сверх­проводимости, ферромагнетизма. (И было бы неверно считать, что иссле­дования на основе синтетического метода — не наука, а так сказать, уже ее приложения.) Очень важную роль синтетический метод играет в астро­номии. Теория переноса излучения в газовых туманностях, теория вну­треннего строения звезд, теория звездных систем — примеры подобного синтеза. Выясняется, что астрономии необходим не только теоретический синтез систем, состоящих из атомов, но и синтез, например, нейтронных и гиперонных конфигураций звездных масс, т. е. конфигураций, состоя­щих из элементарных частиц 13.

Если в астрономии синтез производится теоретически и преследует цель глубже понять изучаемый космический объект, то в лабораторной физике, химии, биологии наряду с теоретическим синтезом большую роль играет экспериментальная реализация сложных систем, как предвари­тельно рассмотренных теоретически, так и построенных методом проб и ошибок.

Чем выше уровень организации системы, тем в большей степени на первый план выдвигаются взаимосвязь и взаимодействие ее элементов. В результате у системы появляются все более сложные качества, законо­мерности которых могут оказаться настолько существенными для систе­мы, что элементарные законы, которым подчиняются отдельные части этой системы, начинают играть лишь подчиненную роль. В этом смысле биологические системы должны рассматриваться как результат естествен­ного синтеза, ведущего к появлению новых свойств, по сравнению с кото­рыми первоначальные физико-химические свойства элементов этих систем являются тривиальными, и просто смешно «сводить» живые организмы к простой сумме составляющих ее элементов. (Разумеется, многие менее существенные свойства живых организмов могут получиться именно путем простого суммирования; например, вес организма равен сумме весов его элементов и т. д.)

Синтетические тенденции в развитии естествознания оказали огром­ное влияние на современную технику. Атомные котлы, полупроводники, тонкий химический синтез — все это примеры возникновения, в резуль­тате научных открытий, целых направлений новой техники. Можно упомянуть и такие факты, когда области науки, созданные на основе синтетического метода и уже получившие широкое применение в технике, продолжают свое дальнейшее развитие в рамках науки. Примером может служить создание лазеров и мазеров. Вероятно, такое же положение еще долго будет иметь место в отношении синтеза белка.

Подобно тому как аналитический метод, несмотря на все свои успехи, не привел и не может привести к установлению каких-то «окончательных» и «самых общих» законов элементарных явлений, так и успехи синтетиче ского метода при всем его могуществе и значении для самых разных областей естествознания не дают оснований считать, что мы находимся на пороге синтеза «окончательной», хотя бы в основных чертах, единой естест­веннонаучной картины мира, в которой остались только мелкие «недодел­ки», в частности в области физики высоких энергий. Подобные взгляды, высказываемые время от времени довольно многими естествоиспытателя­ми, представляются такими же наивными, как и гордая уверенность физиков конца XIX в. в том, что на долю потомков в их науке не оста­нется почти ничего существенного. Лорд Кельвин был одним из очень немногих, заметивших на небосводе классической физики два «малень­ких» облачка: «ультрафиолетовую катастрофу» в теории излучения и отрицательный результат опыта Майкельсона при попытке обнаружить скорость Земли относительно эфира. Но из этих двух «облачков» родились такие научные исполины, как квантовая механика и теория относитель­ности! В наши дни аналогичное положение сложилось в астрономии.

Занимаясь теоретическим синтезом звездных систем, состоящих из большого числа звезд, астрономы смогли понять многие свойства звездных групп, скоплений и галактик. Еще в конце 40-х годов казалось, что ядра галактик также состоят из одних только звезд. Однако наблю­дения показали, что явления в ядрах галактик — прежде всего происхо­дящие в них грандиозные взрывы, по сравнению с которыми взрывы сверхновых, считавшиеся до тех пор самыми мощными процессами выде­ления энергии в природе, кажутся детскими игрушками,— нельзя объяс­нить, если считать их совокупностями звезд. Оказалось, что в состав, по крайней мере некоторых, ядер галактик входят отличные от звезд сверхмассивные тела, способные к таким взрывам. В настоящее время есть веские основания допустить, что процессы, обусловливающие эти взрывы, вряд ли смогут быть описаны в рамках известных физических законов. То же самое следует сказать и о процессах выделения энергии в открытых в 1963 г. квазарах.

Те физики, которые считают, что известные сейчас фундаментальные физические теории достаточны для описания всего многообразия явлений во Вселенной, сначала с недоверием отнеслись к фактам, свидетельствую­щим о громадных запасах энергии в ядрах многих галактик, а когда такие факты были установлены вполне надежно, пытаются объяснить их с точки зрения известных физических представлений, например на основе меха­низма гравитационного коллапса. Но поскольку новые исследования показывают, что этим ничего добиться нельзя, их точка зрения об уни­версальности фундаментальных теорий современной физики буквально повисает в воздухе. Здесь уместно вспомнить глубокую мысль Гейзенберга: «...Переход точных естественных наук от ранее исследованных областей опыта к новым областям никогда не будет означать простого применения уже известных законов к этим новым областям. Наоборот, действительно новые области опыта всегда будут вести к возникновению новых систем научных понятий и законов, не хуже старых поддающихся рациональному анализу, но обладающих существенно отличной при­родой» 15.

С нашей точки зрения, идея о том, что бесконечное число явлений природы может быть понято на основании ограниченного числа фундамен­тальных законов и теорий, является недостаточной. Природа бесконечна в своем многообразии даже в отношении уровня законов, т. е. , какие бы общие и «окончательные» законы, описывающие фундаментальные свойства материи, мы ни установили, они всегда в принципе имеют лишь ограниченную область применимости. Следовательно, любая единая естественнонаучная картина мира представляет собой лишь относительно завершенный теоретический синтез знаний и по мере дальнейшего иссле­дования природы будет сменяться новыми, но всегда лишь относительно завершенными «едиными картинами мира» все большей степени общности и точности.

Хорошо известно, что идея развития пробила себе дорогу в естество­знании уже в конце XVIII в. Мы имеем в виду знаменитую космогониче­скую гипотезу Лапласа, историческое значение которой трудно переоце­нить. Однако конкретная форма идеи развития в естествознании того времени — форма механистического эволюционизма — была еще крайне несовершенна. Кроме того, многие естествоиспытатели, быть может, бессознательно находясь под сильным влиянием примеров циклической (периодической) смены явлений, хорошо известных из повседневной жизни (смена дня и ночи, смена времен года, сезонные изменения в при­роде и т. д.), рассматривали развитие как механический круговорот, в котором происходит интеграция систем из некоторых «простейших» элементов и последующий распад их на эти же элементы, причем каждый цикл развития завершается возвращением к исходному пункту. Правда, дальнейшее проникновение идеи развития в естественные науки все больше подрывало как механистический эволюционизм (огромное значение здесь имело создание теории Дарвина и впоследствии теории мутаций), так и представление о механическом круговороте (открытие принципа возрастания энтропии и его применение к все большему числу все более разнообразных систем).

Все же в некоторых областях естествознания механистический эво­люционизм находил себе убежище вплоть до конца первой трети XX в., например в астрономии, где ряд специфических трудностей изучения космогонических процессов и отсутствие достаточного количества эмпи­рических данных приводили к появлению великого множества необосно­ванных, часто лишенных эвристической ценности «космогонических гипотез». В этих гипотезах принималось, что все состояния небесных объектов почти стационарны, так что их эволюция состоит в плавном, крайне медленном переходе от одного стационарного состояния к другому стационарному состоянию.

В соответствии с традицией, восходящей к космогоническим гипоте­зам XVIII — XIX вв., считалось, что все небесные тела возникли из некогда существовавшей протяженной туманности. Тот факт, что в нашей Галактике мы не наблюдали очень больших масс диффузной материи и подавляющая часть ее вещества сосредоточена в звездах, с этой точки зрения означал, что процесс образования звезд Галактики в основном завершился в какую-то отдаленную эпоху в прошлом, причем Галакти­ка в ее современном состоянии не переживает сколько-нибудь быстрого, доступного наблюдениям развития.

Очевидно, однако, что при изучении эволюции того или иного объекта особенно важно исходить не из априорных допущений, а из анализа свойств данного объекта, выведенных на основе обобщений наблюдательных данных, поскольку каждому уровню материального мира соответствуют не только свои собственные структурные, но и отличные от других уров­ней эволюционные закономерности.

Ясно также, что закономерности развития объекта на любом струк­турном уровне организации материи могут быть обусловлены такими факторами, которые мало заметны при рассмотрении стационарных, рав­новесных состояний объекта, так что особое внимание следует обратить на поиски и изучение нестационарных, неравновесных состояний раз­личных объектов, тем более что уже сравнительно давно астрономия открыла много типов космических тел, в которых происходят относи­тельно быстрые изменения, иногда носящие катастрофический характер.

Исследования, основанные на систематическом применении такого подхода, были начаты нами впервые в 30-х годах в Ленинградском уни­верситете и продолжаются сейчас в Бюраканской обсерватории. Они привели к формулировке новых представлений о темпах и путях развития многих типов звезд и звездных систем.

Анализ наблюдательных данных относительно стационарности или нестационарности звезд и звездных групп, входящих в Галактику, пока­зал, что наша Галактика, в противоположность общепринятым ранее представлениям, является системой, в которой происходят бурные и подчас весьма быстрые изменения.

Применение принципов звездной динамики к открытым звездным скоплениям привело к выводу, что, даже если такие скопления находятся в «стационарном» состоянии, в результате взаимодействия звезд они должны как бы «испаряться». В результате этого процесса многие скопле­ния должны будут исчезнуть в течение всего лишь нескольких сотен мил­лионов лет, а некоторые из них — даже в течение немногих десятков миллионов лет.

Такому же анализу была подвергнута совокупность визуально-двой­ных звезд Галактики. Выяснилось, что процессы распада звездных пар, происходящие вследствие их встреч со звездами окружающего поля, доминируют над процессами возникновения новых пар при случайных сближениях звезд.

Количество одиночных звезд в общем звездном поле Галактики постоянно растет за счет распада скоплений и визуально-двойных звезд, причем этот процесс идет только в одном направлении. Таким образом, распад и рассеяние (в полном соответствии со вторым началом термоди­намики) характеризуют общую направленность процессов в нашей Галак­тике и, как оказалось впоследствии, также в других галактиках.

В этих работах также было сформулировано понятие «короткой шкалы» возраста Галактики и образующих ее звезд 16. Согласно «долгой шкале», принятой в начале 30-х годов, предполагалось, что возраст звезд Галактики составляет 1012—1013 лет. Но открытие неизбежного распада звездных групп и скоплений за сравнительно короткие сроки свидетель­ствовало, что Галактика в ее современном состоянии не может иметь воз­раст, превосходящий (по порядку величины) 109—1010 лет.

В 30—40-е годы были получены новые важные данные о направлен­ности процессов в звездных системах и о возрастах звезд в Галактике.

Факты доказывали, что возникновение туманностей из звезд — довольно распространенное явление. Наоборот, мы не знаем пока ни одно­го случая, когда из диффузной материи возникал бы плотный объект, хотя такие переходы, допускавшиеся в старых космогонических гипоте­зах, допускаются и во многих распространенных до сих пор космогони­ческих теориях.

В результате работ бюраканских астрономов в конце 40-х годов было установлено существование нового типа звездных систем — звездных ассоциаций — недавно возникших групп звезд, распадающихся непо­средственно после своего рождения 17. Эти системы в своем большинстве оказались нестационарными в полном смысле слова, поскольку входящие в них звезды быстро удаляются друг от друга. Тем самым оказалась нестационарной и наша Галактика, поскольку процесс возникновения новых звезд (в виде звездных ассоциаций) продолжается в ней и в совре­менную эпоху.

Вместе с тем это открытие явилось сильным аргументом в пользу представления о рассеянии вещества из первоначальных малых объемов как важнейшей части процесса космической эволюции. С другой стороны, наблюдения по-прежнему не давали никаких указаний относительно возможности перехода из диффузного состояния в более плотное состояние.

Дальнейшие исследования, особенно в области внегалактической астрономии, привели к обнаружению многочисленных новых свидетельств в пользу того, что во Вселенной процессы развития связаны с рассея­нием вещества, т. е. с переходом от более плотного вещества к менее плотному, в противовес устаревшим взглядам о сгущении космических тел из разреженной материи.

В 50-х годах было показано существование значительного процента явно нестационарных групп и систем также среди галактик, их групп и скоплений. Для очень многих групп и скоплений галактик была обнару­жена большая дисперсия скоростей, что свидетельствует о неустойчиво­сти соответствующих групп. Для объяснения этого явления было выдви­нуто следующее представление: галактики каждого скопления с момента его возникновения получили столь большие скорости, что силы взаимного притяжения недостаточны для сохранения скопления как системы. Более того, оказалось, что среди кратных галактик процент неустой­чивых систем типа Трапеции во много раз выше, чем среди кратных звезд. Иными словами, вместо отдельных проявлений нестационарности мы наблюдаем повсеместные процессы распада скоплений и групп галактик .

Новые возможности изучения нестационарных явлений в галакти­ках дало открытие радиогалактик, которые являются резко нестационар­ными объектами и могут испускать радиоизлучение лишь в течение корот­ких промежутков времени. Хотя длительность их радиоизлучения изме­ряется миллионами лет, все же этот срок мал по сравнению с возрастом галактик. Иными словами, радиогалактики — краткая, преходящая фаза эволюции галактик.

Именно изучение радиогалактик привело к обоснованию идеи о гигант­ских взрывных процессах, происходящих в ядрах галактик. Если тот период в жизни галактики, когда она испускает интенсивное радиоизлу­чение, назвать радиовспышкой галактики, то, как было показано, радио­вспышка галактики является результатом гигантского взрыва в ее ядре. Представление о взрывах в ядрах галактик встретило сначала огромное сопротивление со стороны тех астрономов, которые продолжали считать, что космическая эволюция заключается прежде всего в концентрации диффузного вещества. В противовес представлению о взрывах была пред­ложена и приобрела широкую популярность ни на чем не основанная гипотеза о том, что причиной радиовспышек являются столкновения галактик. Понадобилось почти десять лет, чтобы эта необоснованная и неплодотворная гипотеза потеряла всякий научный кредит. Однако даже для сторонников представления о взрывах в ядрах галактик оказа­лись неожиданными те прямые подтверждения, которые это представле­ние получило уже в начале 60-х годов, когда был открыт взрыв, проис­шедший всего 1,5 млн. лет назад в ядре галактики М82 и изучены движе­ния в околоядерных областях так называемых сейфертовских галактик. Тем самым было обосновано введенное несколько ранее понятие космо­гонической активности ядер галактики. Дальнейшим подтвержде­нием этих идей явилось открытие квазизвездных радиоисточников (квазаров).

При изучении нестационарных процессов в ядрах галактик и квази­звездных объектах мы имеем дело с изучением концентрации огромных масс в относительно малых объемах. Речь идет о массах порядка 1010 (а иногда даже более) солнечных масс, сосредоточенных в объемах, во много раз меньших, чем объем какого-либо звездного скопления. Речь идет о превращениях вещества, при которых плотность меняется в миллиарды раз, а напряженность гравитационного поля может дости­гать неслыханных величин. Как уже говорилось, нет и не может быть никакой гарантии, что известные нам законы физики соблюдаются и в этих условиях. И совсем неудивительно поэтому, если окажется, что имеющиеся сейчас большие трудности теоретического истолкования ряда нестационарных процессов могут перерасти с течением времени в прямое противоречие с известными нам законами теоретической физики. Попытки математической формулировки части таких процессов были впервые сделаны Иорданом. Он считал, что его.построения относятся к происхождению звезд. На самом деле они, вероятно, более применимы к вопросу о происхождении галактик.

Итак, хотя длительность космогонических процессов в большинстве случаев велика по сравнению с периодом астрономических наблюдений, в жизни космических тел и их систем есть и такие этапы, когда в них возникают, в ходе самого процесса развития, новые силы, коренным образом меняющие их состояние. Быстрота происходящих при этом изменений создает возможность либо наблюдать эти изменения непосред­ственно (вспышки новых, сверхновых и т. д.), либо делать выводы о них на основе очень ясных косвенных данных (распад открытых звездных скоплений и звездных ассоциаций, взрывы в ядрах галактик).

Стоит отметить любопытный с точки зрения истории науки курьез: те астрономы, которые не понимали роли нестационарных объектов в космической эволюции, обычно бывали склонны закрывать глаза на труд­ности, связанные с их истолкованием, рассматривая их как каких-то «уродов», выходящих за рамки общих закономерностей развития.

Однако правильной оказалась противоположная точка зрения, исходящая из того, что нестационарные процессы представляют собой закономерные фазы космической эволюции, хотя в каждый данный момент процент космических объектов, переживающих поворотную эпоху развития, обычно мал и, во всяком случае, гораздо меньше, чем процент объектов, находящихся в стационарном состоянии (например, число звезд в ассоциациях мало по сравнению с числом звезд в общем поле Галактики).

Нестационарные состояния обычно являются поворотным пунктом в развитии объекта, связанным с рождением новых тел (например, звезд­ные ассоциации) или с переходом объекта из одного класса в другой (например, вспышки сверхновых, приводящие к превращению звезды в туманность).

Следовательно, подробное изучение нестационарных или переход­ных явлений открыло путь для более полного понимания эволюции космических объектов. В самом деле, до середины 30-х годов, когда были получены первые важные данные относительно нестационарных объектов, эволюционные идеи не играли в астрофизике существенной роли, хотя большинство астрофизиков прекрасно понимали, что они имеют дело с изменяющимися, развивающимися объектами. И если сегодня вся астрофизика оказалась буквально пронизанной идеей эволюции звезд, звездных скоплений и галактик, то это, несомненно, явилось результатом большого внимания к изучению нестационарных объектов во Вселенной. Современная космогония свидетельствует о том, что важнейшей чертой процессов развития космических объектов является их необра­тимый характер. Циклические изменения в них если и происходят, то лишь как элементы общего необратимого изменения структуры этих объектов. В сущности, когда в естествознании говорят о развитии той или иной системы, то всегда имеют в виду именно необратимое изменение ее струк­туры, в ряде важных, но частных случаев принимающее форму прогресса и регресса .

Итак, революция в естествознании XX в. сделала актуальными среди других и такие философские вопросы, как проблема субъекта и объекта познания, проблема построения единой естественнонаучной картины мира (включающая вопрос о степени общности и границах применимости фундаментальных законов и теорий современной физики), проблема раз­вития. Выводы из анализа этих проблем находятся в соответствии с основными положениями диалектического материализма. Факт остается фактом: многим естествоиспытателям, к числу которых я отношу и самого себя, философия диалектического материализма помогала и помогает в осмыс­лении ряда трудных проблем. Конечно, эта философия не представляет собой какой-то догмы или универсального рецепта на все случаи жизни. Она является определенным способом мышления, который может привести к интересным и плодотворным результатам. Вот почему я присоединяюсь к тем авторам, которые считают необходимым тесное сотрудничество философов и естествоиспытателей в решении принципиальных проблем наук о природе.

В заключение доклада я должен выразить глубокую благодарность кандидату философских наук В. В. Казютинскому, который принял самое деятельное участие в его составлении. Если доклад представляется только от моего имени, то лишь потому, что за высказанные в нем взгляды в конечном счете должен отвечать я.

Академия наук АрмССР, Бюраканская астрофизическая обсерватория

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. A. Einstein, On the Method of Theoretical Physics, Oxford, 1933.
2. С. Л. Рубинштейн, Бытие и сознание, М., 1957.
3. П. В. К о π н и н, Диалектика как логика, Киев, 1961; Введение в марксистскую гносеологию, Киев, 1966.
4. В. А. Лекторский, Проблема субъекта и объекта в классической и современной буржуазной философии, М., 1965.
5. М. А. Марков, О природе физического знания, Вопросы философии № 2 (1947).
6. В. Α. Φ о к. Об интерпретации квантовой механики, в сб. «Философские вопросы современной физики», М., 1959.
7. М. Э. О м е л ь я н о в с к и й, Философские вопросы квантовой механики, М., 1956; Философская эволюция копенгагенской школы физиков, Вестник АН СССР, № 9 (1962).
8. С. Г. Суворов, Проблема «физической реальности» в копенгагенской школе, УФН 62 (2), 141 (1957); Философские воззрения Эйнштейна, их взаимосвязь с его физическими взглядами, УФН 66 (3), 537 (1965).
9. П. С. Д ы ш л е в о й, Объект, субъект и условия познания в физике, в сб. «Методологические проблемы теории измерений», Киев, 1966.
10. N. Boh r, Atomic Physics and Human Knowledge, New York, 1958.
11. W. Heisenberg, Kvanteteorien og dens fortolkning, в сб. «Niels Bohr. Hans liv og virke...», K0benhavn, 1964.
12. В. А. Фок, Замечания к статье Бора о его дискуссиях с Эйнштейном, УФН 66 (4), 599 (1958).
13. J. R. Oppenheimer, G. Μ. V o l k o f f, On Massive Neutron Cores, Phys. Rev. 55 (3) (1939).
14. В. А. А м б а р ц у м я н, Г. С. С а а к я н, О вырожденном сверхплотном газе элементарных частиц, Астрон. ж. 37 (2) 193 (1960).
15. W. Heisenberg, Philosophical Problems of Nuclear Science, New York, 1952 (см. перевод: В. Гейзенберг, Атомная физика и философия, М., ИЛ, 1953).
16. В. А. Амбарцумян, Космогония и современная астрофизика, «Научные труды», т. 2, Ереван, 1960, стр. 81.
17. В. А. Амбарцумян, Звездные ассоциации, там же, стр. 7.
18. V. A. A m b a r t s u m i a n, On the Evolution of Galaxies, в сб. «La structure et revolution de l’ univers», Bruxelles, 1958.
19. P. J о г d a n, Schwerkraft und Weltall, 2. erw. Aufl., Braunschweig, 1955.
20. В. В. Казютинский, Философское значение достижений современной космогонии, в сб. «Логика и методология науки», М., 1967.

Статьи и книги, посвященные трудам В.А.Амбарцумяна