Ирина Радунская - Кванты и музы

С этим не захотели мириться философ Кант и математик Лаплас. Оба они стремились понять строение и развитие мира без ссылок на божью волю. Они нашли в законах Ньютона всё нужное для этой цели. И создали свою версию возникновения мира. Их гипотеза вышла далеко за пределы астрономии и физики, став гимном и знаменем освобождения человеческого разума от всяких догм.

Гипотеза Канта — Лапласа исходит из данных астрономических наблюдений. Астрономы обнаружили в бескрайних глубинах Вселенной огромное количество туманных образований. Одни из них имеют спиральную форму. Другие оказываются шаровыми скоплениями множества звёзд. А есть и такие, что сохраняют вид газовых облаков, и исследования спектров их свечения подтверждают их газовую структуру.

Не являются ли газовые шаровые туманности первоначальной стадией эволюции звёздных миров? Это было простое и заманчивое предположение. Сжимаясь под влиянием сил тяготения, туманности вполне могут распасться на части, из которых впоследствии постепенно образуются звёзды.

Напрашиваются два варианта эволюции. Один приводит к шаровым звёздным скоплениям, в которых звёзды расположены более или менее равномерно. Другой ведёт к образованию вращающихся спиральных скоплений, в которых звёзды сосредоточены в рукавах, закрученных вокруг центра туманности.

И почему бы при этом не допустить, что процессы, ответственные за распад первоначальной туманности (по крайней мере в спиральных скоплениях), не только продолжаются до стадии образования звёзд, но и приводят к появлению их спутников-планет?

Математические расчёты, проведённые Лапласом с учётом законов механики Ньютона, подтвердили полное соответствие этой гипотезы законам всемирного тяготения.

Согласно ей первичная туманность, вращаясь, распадается на части, из которых постепенно возникают Солнце, планеты и их спутники. Не удивительно, что наградой авторам этой впечатляющей научной сенсации был триумф и признание.

Великое значение гипотезы Канта — Лапласа, не оставившей в модели мироздания места для Бога, не умаляется тем, что со временем она оказалась совершенно несоответствующей действительности.

Главная неувязка проявилась при распределении между Солнцем и планетами в момент рождения первоначального количества вещества и энергии. Ведь если все они рождены в одной туманности, то должны были поделить между собой в соответствующих пропорциях и её массу, и энергию вращения. Но то, что дарила новорожденным гипотеза Канта — Лапласа, противоречило законам механики при всех разумных предположениях о свойствах первоначальной туманности. Не давали баланса и вращательные движения Солнца и планет — они не укладывались в разумную схему.

Нет, Кант и Лаплас не дали убедительного ответа на вечный вопрос о происхождении Солнечной системы.

На смену пришла гипотеза астронома Джинса: планеты возникли из Солнца под влиянием притяжения другой звёзды, случайно прошедшей мимо Солнца на достаточно малом расстоянии.

Джинс рассчитал, что при этом, в соответствии с законами Ньютона, на Солнце возникает огромная приливная волна. Она не падает обратно, а распадается на части. Планеты и их спутники, возможно, — остывшие части такой раскалённой приливной волны. При этом непосредственно объясняется и существование нагретых земных недр — остатков первоначального костра, и отсутствие атмосферы на Луне, и многое другое, что, впрочем, объяснялось и гипотезой Канта — Лапласа.

Несостоятельность гипотезы Джинса вскрылась скорее, чем пороки её предшественницы. Она, как и гипотеза Канта — Лапласа, не могла объяснить, почему некоторые члены семейства Солнечной системы вращаются на встречу остальным. Выявились и другие противоречия.

«Проклятый» вопрос о происхождении Солнечной системы не сходил с повестки дня научных дискуссий.

Следующим крупным шагом стала гипотеза известного советского учёного-математика, астронома и полярника Шмидта. В ней были отзвуки прежних мнений, нечто общее с гипотезой Канта — Лапласа. Но содержались и существенно новые идеи: планеты, по мысли Шмидта, возникли как результат объединения твёрдых частиц, входивших в газово-пылевое облако, первоначально заполнявшее окрестности Солнца. Как объясняется в этой гипотезе разогрев недр крупных планет? Радиоактивными процессами. А странные обратные движения некоторых небесных тел? Они могут по логике рассуждений возникнуть в ходе объединения частиц, получивших такие движения в результате случайных столкновений в первоначальном газово-пылевом облаке. Несоответствие в распределении массы и вращательного движения между планетами и Солнцем, оказавшееся непреодолимым для гипотезы Канта — Лапласа, объяснялось дополнительной гипотезой: газово-пылевая туманность не возникла вместе с Солнцем, а была им захвачена впоследствии при встрече в просторах космоса.

Распределение масс и движений ничем не связаны и определяются произволом случайности.

Гипотеза Шмидта до сих пор считается наиболее привлекательной. Однако и против неё имеются возражения. Загадка происхождения Солнечной системы так и не решена окончательно.

Не следует забывать, что гипотеза Шмидта, как и её предшественницы, рискует объяснить лишь образование планет Солнечной системы. Ни одна из гипотез не проливает света на развитие Вселенной как целого, на проблему возникновения звёзд, на образование и эволюцию звёздных скоплений и газовых облаков.

В прошлом веке, когда гипотеза Канта — Лапласа ещё не была отвергнута, положение казалось вполне удовлетворительным. После того как её неприменимость к образованию планетных систем была общепризнана, большинство учёных предпочитали сохранить её для объяснения ранних стадий развития Вселенной, для описания эволюции газовых туманностей в звёздные скопления. Но прежняя уверенность всё более слабела по мере накопления новых наблюдений.

Решающий перелом в космологии, как и во многих других областях, вызвала теория относительности. Сразу после создания общей теории относительности, включившей в свою сферу поля тяготения, Эйнштейн применил её к решению задачи о строении Вселенной.

И это было подобно тому, словно человечество построило новый телескоп, обладающий необыкновенной зоркостью. Правда, самую впечатляющую находку заметил не Эйнштейн, а мало кому известный в то время ленинградский математик Фридман, интересовавшийся до того главным образом проблемами метеорологии. Он обнаружил, что Эйнштейн не увидел странного вывода, вытекающего из уравнений общей теории относительности.

Фридман ещё раз обнаружил, что уравнения иногда оказываются «умнее» своего создателя. Фридман понял, что одно из возможных решений эйнштейновских уравнений общей теории относительности описывает эволюцию Вселенной как её постоянное расширение. В соответствии с этим можно строить достоверное предположение о том, что вся масса Вселенной была первоначально сосредоточена в чрезвычайно плотном и горячем сгустке. А затем началось расширение, и это расширение происходит до сих пор… Причём скорость расширения возрастает по мере увеличения расстояний… Необычность выводов Фридмана, помимо прочего, состояла в том, что любая точка пространства рассматривалась им как центр расширяющейся Вселенной.