С. Капица - Жизнь науки

Более двух с половиной веков назад один из крупнейших ученых, голландец X. Гюйгенс (1629—1695) выяснил неизбежность тождественности материи и сил Вселенной и проявлений жизни на всем ее протяжении. Тождественность материи и сил вытекала из законов тяготения его современника И. Ньютона. Она охватывала и картезианскую философию, которая господствовала в умах физиков и на десятки лет — до 1730—1740 гг.— задержала понимание научных открытий и научных обобщений Ньютона (1676). XVII век внес окончательно в научнофилософское понимание вселенной от времени до времени проявлявшееся в течение столетий представление о единстве, выражаясь современным языком, материи и энергии на всем протяжении космоса, пространства-времени. Но Гюйгенс был одним из немногих, который ясно выразил и неизбежное отсюда следствие единства в космическом аспекте изучаемой нами в биосфере жизни.

Через* 150 лет после Гюйгенса англичанин В. Гюггинс установил путем научного опыта и наблюдения спектральным анализом тождественность химических элементов, т.е. атомов, для звездных миров с их земным проявлением. Творческий взрыв идей, который мы переживаем, не расшатал этого основного положения. Он выразил его в новом понятии о тождественности основных элементов, электронов, нейтронов и протонов, выявляющихся сейчас положительных электронов (позитронов), из которых построены атомы, т.е. химические элементы, и о генетической — хотя и сложной — связи, существующей между атомами различного строения.

Изучая законы и правильности истории элементов нашей планеты, изучая строения земных атомов, мы изучаем тем самым законности мельчайших пространств и мельчайших мгновений, неразрывно связанных с великим целым космоса. Между ними существуют глубокие аналогии и даже нечто большее, чем аналогии.

Протоны, электроны, нейтроны, позитроны, фотоны, кванты охватывают все пространство-время, все три разреза космоса. Они же строят и охватывают атомы. Но химические проявления атомов, изучаемые в геохимии, являются только небольшой частью связанных с этими основными элементами космоса явлений.

Химия космоса и геохимия — атомная химия планеты в пространстве-времени космоса — являются небольшой, хотя и важной чертой в изучаемой наукой реальности.

Но надо помнить и сейчас же отметить, что не химические явления и не химические свойства атомов (химические элементы) определяют материальный субстрат пространства-времени, составляют преобладающую массу, выявляемую при изучении реальности.

Эдвин Пауэлл Хаббл родился в г. Маршфилд, штат Миссури, США. Он окончил сначала Члкагский, а затем Оксфордский университет, где изучал право. Однако Хаббл с юности увлекался астрономией и, оставив юриспруденцию, поступил наблюдателем в Иерксскую обсерваторию. После недолгого участия в военных действиях во время первой мировой войны Хаббл вернулся в Америку и стал сотрудником знаменитой обсерватории Маунт Вильсон. В штате Вашингтон прошла затем вся жизпь Хаббла, Хаббл впервые показал, что далекие туманности — это скопления звезд, используя связь между светимостью и периодом переменных звезд, он определил расстояния до внегалактических объектов. Лучевую скорость их движения можно было определить по смещению лилий спектра туманностей, и на основании своих наблюдении в 1929 г. Хаббл пришел к выводу, что внегалактические туманности удаляются от наблюдателя со скоростью, пропорциональной расстоянию до них. Следовательно, можно было думать, что некогда вся материя Вселенной была сосредоточена в существенно меньшем объеме, чем сейчас. Красное смещение и его интерпретация как эффекта Допплера при разбеганпи галактик нашли свое объяснение в модели расширяющейся Вселенной, предложенной в 4922 г. советским физиком и математиком А. А. Фридманом, который впервые дал нестационарные решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна.

Первоначальные оптические наблюдения Хаббла зондировали Вселенную на расстояниях 500 млн. световых лет. В дальнейшем радиоастрономические методы раздвинули пределы доступного нам мира еще дальше и подтвердили закономерности, обнаруженные Хабблом, для расстояний порядка миллиардов световых лет.

Мы приводим предисловие к книге Хаббла «Наблюдательный подход к космологии» (1937).

Эта книга основана на лекциях памяти Родса, читанных в Оксфорде осенью 1936 г. под общим заглавием: «Наблюдательный подход к космологии».

Наблюдаемая часть пространства — та область, которая доступна существующим инструментам, может рассматриваться как пробный участок Вселенной. Если этот образец выбран удачно, то его наблюдаемые свойства могут дать важные сведенпя о мире в целом. В этих лекциях рассмотрены те сведения, которыми мы сейчас располагаем, и обсуждается природа тех заключений, которые из них следуют.

Однако в эти свойства входит явление красного смещения, значение которого все еще не вполне ясно. Возможны различные объяснения этого явления, и хотя они вносят лишь небольшую разницу в представление картины наблюдаемых областей, эти различия приводят к совершенно разным концепциям относительно самой Вселенной. В настоящее время одна из концепций кажется менее возможной чем другая, однако в этом сомнительном мире расширяющаяся Вселенная релятивистской космологии получается как более вероятная из двух возможных интерпретаций красного смещения. Таким образом, обсуждение результатов приводит нас к дилемме и ее разрешение может быть найдено только в улучшенных наблюдениях или улучшенной теории или в развитии и того и другого.

Однако значение наблюдений заключено не в том, что на их основе пока невозможно получить единственное решение проблемы строения Вселенной, а в том, что такая попытка вообще теперь возможна. Всего лишь пятнадцать лет тому пазад доступная наблюдению область была ограничена нашей звездной системой — системой Млечного пути. С тех пор с помощью больших отражательных телескопов туманности отождествлены, как независимые звездныо системы, как истинные обитатели пространства. Исследования, опирающиеся па туманности как на великие вехи, вынесли нас за пределы Млечного пути к самым границам, до-стуиным существующим инструментам. Область наблюдений, наша проба Вселенной, внезапно была увеличена в миллионы, миллионы раз. Теперь впервые этот образец мира будет полнее отображать действительность.

Прорыв во внегалактическое пространство и предварительная разведка областей, доступных наблюдению, была описана в книге «Мир туманностей», недавно вышедшей в издательстве Йельского университета. Данные лекции памяти Родса стали следующими звеньями в ряде сообщений. Здесь представлены результаты более точных обследований, которые следуют за первой разведкой и потому они дают более существенные даппые для космологии. Так как новые сведения не могут обсуждаться отдельно от старых, было необходимо включить в эту книгу даииые из более ранних наблюдений. Я с удовольствием выражаю свою благодарность издательству Йельского университета за использование материалов из «Мира туманностей».