Виктор Комаров - Занимательная астрофизика

Несколько лет тому назад астрономы столкнулись с весьма загадочным явлением. Начиная с июля 1977 г. и до июля 1980 г. в результате радиоинтерференционных наблюдений была получена серия последовательных изображений квазара ЗС 273, расположенного на расстоянии около 2 млрд. световых лет от Земли. На этих изображениях был отчетливо виден компактный сгусток, выброшенный из ядра квазара, который постепенно удалялся от него и за три года отошел от своего первоначального положения в плоскости, перпендикулярной лучу зрения, на угол, соответствующий (для расстояния, на котором находится ЗС 273) реальному расстоянию в 25 световых лет.

Но согласно одному из наиболее фундаментальных положений современной физики никакой физический процесс не может распространяться со скоростью, превосходящей скорость света. Таким образом, максимальная возможная скорость движения выброса — это один световой год за год. А за три года, в течение которых велись наблюдения, — три световых года.

Три, а не двадцать пять!

Не значит ли это, что обнаружено явление, подрывающее основы основ наших физических представлений о мире? Однако хоронить современную физику мы все-таки подождем, а лучше зададимся вопросом: нет ли у „сверхсветового“ выброса другого объяснения? Оказывается, есть!

Рассмотрим схему, изображенную на рис. 14.

Представим себе следующую ситуацию. Квазар, расположенный в точке О, выбросил компактный сгусток плазмы по направлению к Земле ОВ 1 , отличающемуся от направления луча А 1 О на малый угол а. Предположим, что скорость движения сгустка близка к скорости света и за 300 лет он проходит расстояние в 297 световых лет.

Луч света, вышедший из точки О, спустя 300 световых лет придет в точку A 1 .За это время сам сгусток приблизится к Земле на 297 световых лет. Линии A 1B 2он достигнет с опозданием (по сравнению со световым лучом, вышедшим из точки О )примерно на 3 года.

Следовательно, когда луч света, вышедший из точки О, достигнет точки A 2, где расположен земной наблюдатель, луч света, вышедший из точки В 1 отстанет на три световых года и достигнет земного наблюдателя с опозданием на эти 3 года.

Таким образом, в июле 1977 г. земной наблюдатель зарегистрировал луч от компактного выброса, вышедший из точки О, а в 1980 г. он зафиксировал луч от того же источника, пришедший из точки В 1 .

Внешне это выглядит так, будто в плоскости, перпендикулярной лучу зрения, источник переместился из точки А 1 в точку В 2, отстоящую от А 1 на 25 световых лет. В действительности же произошло совсем иное: сам источник приблизился к нам, удалившись от точки О на значительно большее расстояние в 297 световых лет. Но преодолел он это расстояние за 300 лет, а не за 3 года, как могло показаться на первый взгляд.

Иными словами, источник фактически перемещался, хотя и о очень большой, но все же досветовой скоростью, а его удаление» со скоростью, превосходящей скорость света, оказалось явлением иллюзорным, возникшим вследствие условий наблюдения.

Весьма любопытная ситуация, показывающая, что о выводами, ставящими под сомнение фундаментальные основы наших научных знаний, никогда не следует торопиться!

В предыдущих разделах этой книги мы не раз пользовались термином «Вселенная». Это и понятно: ведь астрономия — наука о Вселенной. Однако для того, чтобы это (утверждение приобрело определенность, необходимо прежде всего выяснить, что мы понимаем под термином «Вселенная». Вообще, в науке обсуждение каких-либо проблем всегда должно начинаться с определений, иначе любое обсуждение теряет всякий смысл. В особенности это относится к такому фундаментальному понятию, как Вселенная. Тем более что за последние годы в понимании содержания этого понятия произошли существенные изменения.

Еще сравнительно недавно термином «Вселенная» пользовались для обозначения всего существующее. Таким образом, понятие «Вселенная» было равнозначно понятиям «материя», «материальный мир».

Однако бурное развитие астрономии, расширение области познания природных явлений поставило в повестку дня необходимость уточнения и разграничения терминологии, о которой идет речь.

«Исходя из принципа эволюции есть все основания считать, — пишет известный советский ученый академик П. Н. Федосеев, — что Вселенная, изучаемая современным естествознанием, представляет развивающееся во времени образование, которое возникло из каких-то предшествовавших ему состояний и форм материи и сменится новыми ее состояниями и формами.

Для материалистической философии чужды представления о порождении физического мира сознанием как об акте творения Вселенной каким-то высшим существом. Если Вселенная, изучаемая нами сегодня, возникла 20 млрд. лет тому назад, то с философской точки зрения важно признание этого процесса как космического этапа саморазвития материи. Дело конкретной науки — физически понять и описать этот процесс. Возможно мыслить и существование многих Вселенных со сложной топологией. Поэтому целесообразно отличать термин „Вселенная естествоиспытателя“, которым обозначаются наши сведения о Вселенной, накопленные к данному моменту времени, от философского понятия материального мира. Это понятие включает в себя в скрытом виде все будущие достижения в учении о Вселенной естествоиспытателя» [17] Федосеев П, Н, В. И, Ленин и философские проблемы современного естествознания: Итоги и перспективы. — М. Наука, 1981, с. 13. ).

В то же время наряду с понятием «Вселенная естествоиспытателя» целесообразно ввести и термин «Астрономическая Вселенная» или «наша Вселенная», понимая под этим тот объективно существующий материальный контекст, который в результате познавательной деятельности человека получает отражение в образе «Вселенной естествоиспытателя».

С некоторыми астрофизическими явлениями, возникшими в процессе изучения космических миров и таким образом вошедшими во «Вселенную естествоиспытателя», мы познакомимся в этой главе.

Разумеется, астрономия, как и всякая другая наука, обладает внутренней логикой своего развития. Новые данные неизбежно рождают новые вопросы, а новые исследования влекут за собой постановку новых проблем — и так без конца. Но прежде всего любая наука стремится решить те задачи, которые представляют наибольший интерес для человечества на том или ином этапе его развития.