Возраст звезд
а) Длинная и короткая шкалы времени. Проблема определения возраста звезд возбудила гораздо более горячие дискуссии. Именно в связи с этой проблемой столкнулись между собой сторонники длинной шкалы времени (которые оценивают продолжительность эволюции небесных тел триллионами лет) и сторонники короткой шкалы (ведущие счет миллиардами лет).
Несмотря на то, что сторонники короткой шкалы одержали некоторый перевес (например, при оценке возраста наиболее ярких звезд Галактики), их победу нельзя считать полной, и поэтому необходимо осветить некоторые детали этого конфликта, упомянув сначала о методах, используемых для оценки искомых промежутков времени.
Эти методы двух видов: одни оценивают время внутренних физических изменений, которые приводят к изменениям звезд, и пытаются определить продолжительность «жизни» звезд; другие ставят себе задачу вычислить время, которое понадобилось для установления в звездных системах (скоплениях звезд, двойных звездах) характеристик их нынешнего состояния в результате взаимного притяжения звезд.
б) Источники лучистой энергии звезд. Теория Бете. Когда говорят о «жизни» звезды, то подразумевают продолжительность такого состояния звезды, в течение которого она обнаруживает свое присутствие благодаря световому и тепловому излучению.
Следовательно, проблема возможной длительности жизни звезды тесно связана с проблемой источников излучаемой ею энергии. Эта энергия исключительно велика. Например, каждый квадратный сантиметр поверхности Солнца излучает непрерывно энергию, достаточную для того, чтобы заставить работать двигатель мощностью восемь лошадиных сил.
Сначала хотели объяснить выделение энергии Солнца обыкновенным горением, затем постепенным сжатием Солнца под влиянием сил тяготения. Но эти гипотезы приводили к слишком малому возрасту Солнца: в соответствии с первой гипотезой он оценивался в тысячи лет, в соответствии со второй – в миллионы лет.
Теория, принятая в настоящее время всеми учеными, опирается на один из фундаментальных результатов теории относительности, открытый в 1905 г. одновременно Эйнштейном и Ланжевеном: «масса тела в состоянии покоя представляет собой не что иное, как меру внутренней энергии этого тела».
Эта гипотеза была предложена впервые французским физиком Жаном Перреном в 1919 г., который имел в виду значительное выделение энергии в процессе превращения водорода в гелий. Она была подхвачена и доведена до самых крайних следствий («полное уничтожение» материи в результате превращения ее в энергию) различными учеными, в частности, английским астрономом Джинсом.
[18]18
На самом деле происходит не «уничтожение» материи, не превращение ее в энергию, а превращение одной формы материи – вещества – в другую – излучение. (Прим. ред.)
[Закрыть]
Энергия, выделяющаяся благодаря таким процессам, колоссальна. При полном превращении вещества угля в излучение можно получить в три миллиарда раз больше энергии, чем при обычном его горении, и Джинс вполне справедливо говорил, что небольшого кусочка каменного угля величиной в горошину достаточно для путешествия на самом большом океанском пароходе из Европы в Америку и обратно.
Заметим для сравнения, что при распаде урана, который имеет место в обычной атомной бомбе и который соответствует лишь частичному превращению вещества в излучение, освобождается в два с половиной миллиона раз больше энергии, чем при сгорании такого же количества угля.
Некоторые виды превращения вещества (материи в корпускулярной форме) в излучение, которые до недавнего времени мы никогда не наблюдали на Земле, происходят внутри звезд, где царят температуры порядка миллионов градусов.
В предположении, что в звезде произойдет превращение всего количества вещества, из которого она состоит, можно подсчитать, что выделяющаяся при этом энергия может поддерживать ее излучение, т. е. звезде есть на что «жить», в течение триллионов лет. Например, Солнце при этом предположении может жить еще 10 триллионов лет, и если оно «родилось» в виде красного гиганта обычных размеров, то это «рождение» произошло около восьми триллионов лет назад.
Сторонники длинной шкалы времени, как например, Джинс, поддерживали гипотезу полного распада вещества, которая приводит к промежуткам времени, укладывающимся в их космогонические гипотезы. В то же время сторонники короткой шкалы, считавшие на основании различных соображений, что эти промежутки времени слишком велики, придерживались точки зрения Жана Перрена.
Казалось, что решить этот спорный вопрос будет трудным делом, но незадолго до войны 1939 г. успехи атомной химии, в частности, открытия Фредерика и Ирен Жолио-Кюри, пролили некоторый свет на эту проблему. Создание циклотрона, с помощью которого можно было подвергать вещество действию значительных электрических и магнитных полей, позволило частично реализовать в лабораториях условия, аналогичные тем, которые существуют внутри звезд.
Благодаря этому исключительно могущественному средству, ученые могли создать теорию превращений вещества внутри звезд; она была разработана американским астрофизиком Бете.
Существенным агентом этих превращений является водород. Окончательным результатом совокупности этих ядерных реакций является превращение четырех ядер водорода в одно ядро гелия.[19]19
Атомы различных химических элементов состоят из центрального ядра с положительным электрическим зарядом и определенного числа электронов, заряженных отрицательно, причем суммарный заряд электронов у обычного (электрически нейтрального) атома численно равен заряду ядра.
Величина положительного заряда ядра определяет так называемое атомное число химического элемента. Если расположить химические элементы в порядке возрастания их атомных чисел, то мы получим известную классификацию элементов по их атомным весам (периодическая система Менделеева).
Добавим также, что ядра атомов сами имеют сложную структуру, различную для разных элементов, что явления внутри атомов подчиняются весьма специфическим законам и что в отличие от мнения, существовавшего еще некоторое время назад, атомы по своему строению совсем не похожи на солнечную систему в миниатюре.
[Закрыть]
Что касается продолжительности этих процессов, то превращение водорода в гелий, соответствующее потере только 1/14 доли массы (преобразованной в излучение), занимает гораздо меньший промежуток времени, чем то, которые получаются в гипотезах, исходящих из предположения о полном превращении вещества в излучение. Согласно новой точке зрения наблюдаемые нами звезды начали излучать свет лишь несколько миллиардов лет назад.
Некоторые звезды – белые и голубые гиганты, масса которых достигает двадцати масс Солнца, – излучают настолько интенсивно, что не могут существовать в таком состоянии более нескольких десятков миллионов лет, так что они, вероятно, прошли пока не слишком длинный «жизненный путь».
Следовало бы теперь показать, как можно с помощью теории Бете истолковать диаграмму Рессела. Мы возвратимся к этому вопросу несколько позднее, когда будем излагать новейшие космогонические теории. Заметим, однако, уже сейчас, что если ядерные реакции, предложенные Бете, позволяют хорошо объяснить наблюдаемые факты относительно звезд главной последовательности, то в отношении гигантов оказывается необходимым предположить существование иных ядерных превращений, далеко еще не вполне установленных.
Звездные системы
а) Млечный путь. Наиболее известной и имеющей для нас наибольшее значение звездной системой является Млечный путь. Первоначально это название относилось лишь к широкой светлой полосе, которая, как можно видеть в ясную ночь, пересекает все небо от одного до другого края горизонта.
Исследование астрономами этого «пояса» показало, что он состоит из очень большого числа звезд. Звезды этого «пояса», а также все звезды, которые видны на небе (за исключением тех, которые принадлежат к так называемым спиральным туманностям – о них мы будем говорить ниже), собраны в единую систему, напоминающую по своей форме двояковыпуклую линзу или гигантскую лепешку, слегка вздутую в центре.
Наше Солнце находится внутри этой «звездной лепешки», которую и называют Млечным путем или Галактикой (в научной литературе употребляется обычно последнее название). Солнце находится не в центре Галактики, но располагается примерно в той же плоскости, что и большинство звезд.
[Закрыть] Если наблюдатель, находясь на Земле, смотрит вдоль этой плоскости, где сосредоточена основная масса звезд, то его луч зрения должен встретить большое количество звезд.
Напротив, в перпендикулярном направлении луч зрения пройдет через сравнительно очень тонкий слой Галактики, и наблюдатель увидит мало звезд.
Этим и объясняется вид Галактики с нашей Земли. Если мы смотрим вдоль экваториальной плоскости Галактики, то видим большую светящуюся дугу, которая, собственно, и получила первоначально название «Млечного пути». В направлении же, перпендикулярном к плоскости Галактики, мы видим лишь отдельные, изолированные друг от друга звезды.
Размеры Галактики колоссальны, хотя надо сказать, что имеющиеся оценки ее размеров довольно сильно колеблются. Не так давно считалось, что свет пересекает Галактику от одного ее края до другого в ее наиболее широкой части за 250 000 лет, а наибольшая толщина Галактики составляет 30 000 световых лет.
В настоящее время астрономы стали уже более «скромными» и считают, что первое число следует уменьшить по крайней мере в два раза. Правда, при выводе новой оценки не учитывались некоторые очень удаленные изолированные звездные скопления, относящиеся, однако, к Млечному пути. Более точно известно расстояние Солнца до центра Галактики; оно равно примерно 25 000 световых лет.
Чтобы изобразить Галактику на модели, которую мы рассматривали выше и в которой 1 км соответствует примерно одному световому году, надо было бы «соорудить» звездную лепешку диаметром более чем 100 000 км. В ней поместилось бы около пяти тысяч наших земных шаров, а ведь Солнце все равно изображалось бы в виде пылинки диаметром в одну седьмую миллиметра!
Количество всех звезд, принадлежащих Галактике, оценено примерно в сто миллиардов. Следует, однако, сказать, что это число дает лишь порядок величины и нельзя ручаться за его точность в пределах одного миллиарда или даже десяти миллиардов.
б) Другие галактики. Среди крупных звездных скоплений были обнаружены так называемые спиральные туманности. Они состоят из очень яркого и плотного центрального ядра, от которого отходят, закручиваясь по спирали в одном и том же направлении, два светящихся рукава.
Спиральные туманности представляют собой звездные системы, напоминающие по своей форме, как и Млечный Путь, двояковыпуклую линзу. Спиральные туманности исключительно многочисленны. Согласно имеющимся оценкам мы можем наблюдать сейчас в наиболее мощные телескопы около ста миллионов таких звездных систем.
Все они находятся вне нашей Галактики и отделены от нее пространством, лишенным звезд, где плотность вещества исключительно мала; становится понятным поэтому название «острова вселенной», которое присвоил спиральным туманностям Гершель. Наиболее близкая к нам спиральная туманность находится на расстоянии 1 700 000 световых лет.
Наиболее далекие из известных нам спиральных туманностей находятся на расстоянии многих сотен миллионов световых лет. Согласно самым последним оценкам некоторые расстояния достигают миллиарда световых лет.
Долгое время считалось, что эти звездные системы гораздо меньше по своим размерам, чем наша Галактика. Но как выяснилось около десяти лет Назад, астрономы допускали двойную ошибку. С одной стороны, они преувеличивали размеры нашей Галактики; с другой стороны, как показали точные измерения, спиральным туманностям приписывались размеры в два и даже три раза меньшие тех, которые они имеют на самом деле.
Аналогия между Млечным Путем и спиральными туманностями подтверждается рядом других факторов. Например, в спиральных туманностях наблюдаются такие же появления «новых» звезд, как и в нашей Галактике. Все астрономы в настоящее время считают, что наша Галактика представляет собой лишь одну из спиральных туманностей.
Если предположить, что каждая из ста миллионов спиральных туманностей, доступных наблюдениям, содержит также многие миллиарды звезд, то общее число звезд в той части вселенной, которую мы можем исследовать, должно оцениваться многими сотнями миллионов миллиардов.
Следует заметить, что спиральные туманности обладают собственным вращением, хотя и очень медленным. На их полный оборот уходит очень много времени – сотни миллионов лет.[14]14
Заметим, что туманности вращаются не как твердые тела. (Перев.)
[Закрыть] Однако вследствие больших размеров спиральных туманностей скорости областей, достаточно удаленных от центра, весьма значительны: они могут достигать сотен километров в секунду. Между прочим, это относится и к тому местному скоплению звезд, к которому принадлежит наше Солнце.
Рис. 4. Малое Магелланово облако, представляющее собой галактику неправильной формы. Наблюдается в южном полушарии
Необходимо также отметить, что наряду со скоплениями, имеющими вид спиральных туманностей, существуют другие скопления, также богатые звездами и имеющие разнообразные формы. Встречаются сферические и эллиптические скопления, лишенные спиральных рукавов; встречаются скопления, имеющие совсем неправильные контуры, как, например, так называемые Магеллановы облака, находящиеся на расстоянии 160 000 световых лет от Солнца.
Все эти небесные объекты – как спиральные туманности, так и другие скопления, содержащие миллиарды звезд каждое, – носят общее название галактик.
При изучении распределения галактик в пространстве можно заметить, что они располагаются далеко не равномерно. Некоторые галактики являются изолированными, но большинство их образует группы. Местное скопление галактик, к которому принадлежит наш Млечный путь, насчитывает 19 галактик; его размеры (в наиболее широкой части) оцениваются в два миллиона световых лет.
Среди этих 19 галактик три принадлежат к спиральным туманностям, причем одна из них превышает по своим размерам нашу Галактику. Другие члены этого местного скопления имеют меньшие размеры и принадлежат к сферическим, эллиптическим или к галактикам неправильной формы.
Разумеется, ставился вопрос о том, не являются ли группировки галактик в свою очередь элементами гораздо более обширной группы, т. е. «скопления скоплений», которому можно дать название Метагалактики.[15]15
Таков, во всяком случае, точный смысл, вкладываемый в это понятие советскими учеными. Некоторые ученые подразумевают под Метагалактикой лишь совокупность известных уже галактик.
[Закрыть]
Если бы это имело место, то при исследовании небесных глубин все более и более мощными телескопами пришлось бы констатировать, что, начиная с некоторого расстояния, число наблюдаемых галактик определенно уменьшается и даже стремится к нулю.
Наблюдения Хаббла и Шепли показали, что галактики не распределены равномерно в пространстве: по одну сторону от экваториальной плоскости Млечного пути их гораздо больше, чем по другую сторону. Можно, очевидно, предположить, что речь идет о нерегулярности местного характера: наиболее близкие скопления галактик в одной области более богаты галактиками, чем в другой.
Если бы, однако, позднейшие наблюдения подтвердили существование этой асимметрии на более далеких расстояниях и показали, что она увеличивается, то можно было бы истолковать этот результат таким образом, что в том направлении, где галактики становятся все менее я менее многочисленными, мы приближаемся к границе гигантской группировки скоплений галактик.
Тогда Метагалактика стала бы реальностью. Но, несомненно, пройдет еще очень много времени, прежде чем мы сможем с уверенностью сказать о существовании Метагалактики и вычислить ее размеры; еще больше времени понадобится для открытия других метагалактик, которые могут населять бесконечное пространство.
в) Типы звездного населения Бааде. Мы уже видели, что галактики можно прежде всего классифицировать по форме. Имели место также исследования с целью определить, в какой пропорции распределяется в различных галактиках распыленная материя и звезды.
В течение долгого времени полагали, что в галактиках со спиральными рукавами гораздо больше звезд, чем распыленной материи, а сферические или эллипсоидальные галактики, наоборот, состоят в основном из рассеянной газо-пылевой материи. Но в 1945 г. американскому астроному Бааде удалось установить, что эллиптические галактики также состоят из звезд, причем в них не наблюдается никаких следов распыленной материи.
Продолжая развивать свои исследования, Бааде пришел к разделению всех звезд, входящих в состав галактик,[16]16
Как говорят, звездного населения галактик. (Перев.)
[Закрыть] на два типа: а) звезды типа II, из которых целиком образованы сферические или эллиптические галактики и шаровые скопления; они встречаются также в ядрах спиральных галактик; б) звезды типа I, которые обнаруживаются лишь в спиральных рукавах галактик; звезды этого типа никогда не встречаются отдельно, но всегда перемешаны со звездами, принадлежащими к типу II.
Уточняя это деление, отметим, что среди звезд типа II, наиболее многочисленных во вселенной, не встречаются голубые пли белые сверхгиганты очень большой светимости. Системы, состоящие из звезд этого типа, лишены также распыленной материи. Самыми большими звездами этого типа являются красные гиганты.
Ниже мы увидим, что эта классификация представляет большой интерес с точки зрения воссоздания эволюции галактик, так как продолжительность жизни звезд типа I гораздо меньше, чем звезд типа II.
Следует, однако, указать, что такое разделение звезд лишь на два типа рассматривается некоторыми астрономами (в частности, советскими) как слишком схематичное.
г) Звездные скопления (входящие в состав Галактики). Скопления звезд можно наблюдать также внутри нашей Галактики и в ее «окрестностях». Одни скопления имеют почти сферическую форму; это – так называемые шаровые звездные скопления. Их насчитывают в Галактике около сотни, и каждое шаровое скопление содержит несколько десятков тысяч звезд, причем в центральной части скопления звезды расположены гораздо теснее, чем в окрестностях Солнца.
В центральных областях Галактики шаровых скоплений нет. Ближайшее скопление удалено на 18 000 световых лет от центра. Наиболее удаленное от центра шаровое скопление находится почти в десять раз дальше. Некоторые астрономы полагаю, что под воздействием притяжения центральных областей, наиболее богатых звездами, шаровые скопления, находящиеся вне этих областей, могли когда-то приблизиться к центру Галактики, а затем распасться и превратиться в рассеянные скопления (которые гораздо менее удалены от центра).
Классификация звезд по их различным характеристикам
а) Массы и размеры. Благодаря изучению двойных звезд астрономы смогли определить массы ряда звезд и установить, что эти массы заключены в пределах между одной десятой массы Солнца и пятьюдесятью массами Солнца.
С помощью иных методов были приближенно определены размеры некоторых звезд. Самый большой радиус, а именно у звезды Возничего,[12]12
В созвездиях принято обозначать отдельные звезды буквами греческого алфавита.
[Закрыть] оказался в несколько тысяч раз больше радиуса Солнца; это значит, что объем этой звезды в несколько миллиардов раз превышает объем Солнца (объем сферы пропорционален кубу ее радиуса). Радиус самых маленьких звезд оказался меньше радиуса Земли, т. е. меньше сотой доли радиуса Солнца, так что объем этих звезд составляет менее миллионной доли объема Солнца.
Если бы все звезды были по плотности близки к плотности Солнца, то их массы также должны были бы меняться в пределах от одной миллионной доли массы Солнца до нескольких миллиардов масс Солнца. Однако, как мы отметили выше, таких колебаний совсем нет.
Масса самых больших по своим размерам звезд превышает массу Солнца не в несколько миллиардов, а всего лишь в десять-двадцать раз. Следовательно, вещество, из которого состоят эти звезды, находится в очень разреженном состоянии. Рассуждая аналогичным образом, мы придем к выводу, что вещество, из которого состоят самые маленькие звезды, должно находиться в очень плотном состоянии.
Таким образом, различают звезды-гиганты, имеющие очень большие размеры, значительную массу, но очень малую плотность, и звезды-карлики, имеющие небольшой радиус, сравнительно малую массу, но очень большую плотность.
Для уточнения этой классификации астрономы различают среди звезд-гигантов так называемые сверхгиганты и «обычные» гиганты, а среди звезд-карликов – так называемые субкарлики, «обычные» карлики и, наконец, белые карлики – наиболее плотные из известных звезд.
Изученном последних много занимался американский астроном Койпер. Белый карлик, открытый Койпером в 1934 г., состоит из вещества, плотность которого в 6500 раз больше средней плотности Земли: кубический дециметр такого вещества должен весить около 36 000 тонн, в то время как кубический дециметр вещества Земли весит в среднем около пяти с половиной килограммов. Но Койпер, а также Лейтен открыли белые карлики, плотность которых еще в сотни раз больше.
Заметим, что Солнце относится к «обычным» карликам.
б) Физическое строение и светимость. Благодаря методам спектроскопии астрономы смогли составить довольно точное представление о физическом строении звезд, которое в общем подобно строению Солнца. Помимо этого, оказалось возможным оценивать температуру внешних слоев звезд, т. е. тех слоев, которые излучают свет.
Полученные значения температуры колеблются между 1700° для красных звезд, являющихся наиболее холодными, и несколькими десятками тысяч градусов для голубых звезд, являющихся самыми горячими. Различают также промежуточные типы звезд: оранжевые, желтые и белые, расположенные между двумя крайними типами в порядке возрастания их температуры.
Что касается температуры внутри звезд, то согласно самым последним теориям она достигает многих миллионов градусов. До недавнего времени такие температуры были недостижимы в земных условиях. Только в реакциях, происходящих при взрывах атомных и водородных бомб, развиваются температуры в миллионы градусов.
Зная температуру звезды и количество света, доходящего от нее до нас, легко вычислить общее количество лучистой энергии, излучаемой звездой за определенный промежуток времени. Можно определить таким образом так называемую светимость или абсолютную яркость звезды.
Сравнивая светимость различных звезд, например, со светимостью Солнца, можно ввести новую их классификацию. Звезды наибольшей светимости излучают в пространство в сотни тысяч раз больше света, чем Солнце. С другой стороны, имеются также звезды, абсолютная яркость которых в 10 000 раз меньше яркости Солнца.
Рис. 3. Диаграмма Рессела
в) Диаграмма Рессела. Вполне естественными были попытки найти связь между указанными различными характеристиками звезд. В 1912–1913 гг. американский астроном X. Р. Рессел и голландский астроном Герцшпрунг обнаружили связь между цветом звезд, т. е. их поверхностной температурой, и их абсолютной яркостью.
Полученные результаты Рессел представил в виде диаграммы, которая была уточнена в ходе многочисленных позднейших работ. На этой диаграмме (рис. 3) по горизонтали нанесены значения температур, убывающие слева направо от 30 000 до 2500°. По вертикали нанесены абсолютные яркости звезд, причем абсолютная яркость Солнца принята за единицу.
Таким образом, если у нас имеется диаграмма Рессела, на которой нанесены положения различных звезд, то мы можем узнать, какова температура этих звезд, проводя вертикальные прямые через соответствующие точки на диаграмме и замечая, где пересекаются эти прямые с нижним краем диаграммы.
Обратившись к рис. 3, мы видим, например, что Солнце имеет температуру, равную примерно 6000°. Одна же из самых ярких звезд ночного неба – Капелла – имеет температуру около 5000°. Аналогичным образом можно узнать по диаграмме Рессела абсолютную яркость звезд, проводя через соответствующие точки горизонтальные прямые.
Глядя на диаграмму, можно сразу заметить, что точки, представляющие положения звезд на диаграмме, образуют некоторое число линий, соответствующих различным группам звезд. По диагонали таблицы располагается линия, идущая из правого нижнего края к левому верхнему.
Верхняя часть этой линии соответствует наиболее ярким белым и голубым звездам; все остальное – классу карликов. Две линии, расположенные правее и выше этой диагонали и идущие более или менее горизонтально, соответствуют классам гигантов и сверхгигантов.
Мы видим, что светимость звезд этих двух классов довольно мало зависит от их цвета и температуры. Для звезд же, расположенных па диагонали диаграммы, имеет место вполне отчетливое уменьшение светимости с уменьшением температуры. Тем же свойством обладают и субкарлики.
В левом нижнем углу диаграммы помещаются белые карлики. Долгое время считали, что белые карлики не подчиняются какому-либо определенному закону распределения. Однако в 1946 г. советский астроном П. П. Паренаго обнаружил возможность построить для белых карликов две определенные линии, располагающиеся, за исключением их правого конца, довольно близко к горизонтали.
Согласно статистическим подсчетам Койпера подавляющее большинство (95 %) наблюдаемых звезд может быть представлено точками, расположенными по диагонали диаграммы. Эта совокупность звезд образует так называемую главную последовательность. Следующей наиболее многочисленной группой являются белые карлики (3 %).
Были проведены также исследования связи между массой и светимостью звезд. Эти исследования показали, что, за исключением белых карликов (а также субкарликов), для звезд каждого класса светимость растет одновременно с массой. Эта закономерность особенно отчетливо выражена для звезд главной последовательности.
В целях наглядности мы приводим на рис. 3 значения нескольких масс для звезд, принадлежащих главной последовательности и классу гигантов (цифры, обведенные маленькими кружочками, указывают массу звезды по сравнению с массой Солнца, принятой за единицу; например, масса Капеллы составляет 4,2 массы Солнца).
Наступление реакции
На все эти вопросы наука уже может иногда дать «полуответы», если мы позволим себе так выразиться. Она указывает нам не то, что кажется нам очень правдоподобным, как, например, в отношении эволюции Галактики, но просто то, что является вполне возможным.
Однако гипотезы, создаваемые по поводу слишком всеобъемлющих проблем, становятся все более и более неуверенными. Очень часто при использовании гипотез, хотя и остроумных, но недостаточно обоснованных, в которых математический формализм нередко заменяет фактические данные наблюдений, ученые приходят к явно неполным объяснениям или к неразрешимым противоречиям.
Наличие множества допущений часто только запутывает проблему. Конечно, это обычный путь научного прогресса. За идеями, противоречивость которых кажется недопустимой, последует в один прекрасный день их диалектический синтез, и прежние колебания будут полностью забыты. Но именно в связи с этими колебаниями идеалистические тенденции проявляются в космогонии с особой силой.
Это реакционное движение, которое, несомненно, существовало во все времена, в настоящее время, как мы уже указывали в предыдущей главе, значительно усилилось. Чтобы понять причины этого оживления идеализма, столь удивительного сегодня, в век науки, стремительно идущей от одного открытия к другому, необходимо напомнить об экономических и социальных условиях, сложившихся в капиталистических странах.
XIX в. был свидетелем триумфа либеральной и промышленной буржуазии в большинстве стран. Конечно, это был не легкий успех. В частности, во Франции остатки прежних феодальных классов отчаянно защищали свою власть, находящуюся под угрозой, сначала во время Реставрации, затем в начале Второй империи и даже в первые годы Третьей республики.
Поскольку буржуазия вела борьбу с этими остатками устаревшего прошлого и поскольку она была вынуждена в ходе этой борьбы опираться на пролетариат, она оставалась прогрессивным и революционным классом. Однако, поскольку буржуазия противодействовала социальным и политическим требованиям пролетариата, она становилась реакционным классом.
Однако в целом буржуазия в те времена была столь же мало религиозной, как и в конце XVIII в. Даже те, которые посещали церковь, чтобы подать хороший пример своим рабочим, оставались в частной жизни верными вольтерианским традициям. Никто серьезно не сомневался в могуществе науки, и если в течение последнего века можно было видеть нескольких ученых, принадлежавших как, например, Ампер или Фай, к числу открытых приверженцев католической религии и даже говоривших открыто в своих произведениях о боге, то это были исключения.
Следует особенно подчеркнуть, что эти ученые никогда не пытались найти в науке новые рациональные доказательства существования бога. Они довольствовались рассуждениями, бывшими в ходу уже давно у философов и христианских проповедников: необходимость наличия первопричины, избранное положение человека и т. д.
«Что касается отрицания бога, – писал Фай,[63]63
Faye, L’origine du monde, стр. 4.
[Закрыть] – то это все равно, что стремглав упасть с этих высот на Землю. Эти небесные светила, эти чудеса природы являются лишь делом случая!? Наш ум – это лишь материя, начавшая мыслить самопроизвольно!? Человек уподобился бы всем остальным животным; подобно последним, он жил бы без цели и кончил бы, как и они, после того, как выполнит свои функции питания и размножения?»
После такого литературного «доказательства» необходимости существования бога, Фай не поколебался, впрочем, выставить напоказ все научные ошибки книги Бытия, причем сделал это с исключительной скрупулезностью, никак не пытаясь объяснить их иначе, как только невежеством древних иудеев.
В конце XIX и начале XX вв. во всех странах происходит резкое изменение отношения буржуазии к науке – изменение, которое совпадает с ростом социалистического движения и идеологическим развитием рабочего класса на базе воинствующего материализма.
В весьма многозначительном тексте один современный писатель-католик[64]64
L. de Launay, L’Eglise et la science, стр. 128–129.
[Закрыть] поучает нас, что во Франции «ужасы Коммуны являются в значительной мере причиной такого поворота» и что «те, которые сначала считали остроумным и элегантным приветствовать все проявления анархии, чтобы показать себя свободными от всех предрассудков, поняли эту опасность, хотя и несколько поздно».
Это движение привело к публикации в 1895 г. Брунетьером знаменитой статьи, где говорится о банкротстве науки. Обыгрывание малейших трудностей, встречающихся в ходе развития науки, стало излюбленным занятием реакционных мыслителей и журналистов.
Впрочем, их задача была в ту эпоху облегчена очевидным крахом механистического материализма и той слишком наивной верой некоторых последователей Конта в возможность прогресса общества благодаря достижениям науки независимо от характера социального режима.
Отныне крупная буржуазия и находящаяся на ее службе интеллигенция приняли за правило неизменно сомневаться во всех научных открытиях. Они стали афишировать свой скептицизм к могуществу науки и будущему человечества. Они с показным презрением отвернулись от материализма, предоставив его пролетариату и наиболее близким к нему слоям мелкой буржуазии.
Они отгородились от марксизма, справедливость, жизненность и боевой задор которого им угрожали более, чем какая-либо другая философская система. И в то же время они принялись искать идеологическое «укрытие», оправдание своей поколебленной власти в утонченном идеализме, приспособленном к современной эпохе – например в философии Бергсона, – или стали просто возвращаться к религии своих предков.
Это реакционное движение дало отголоски внутри самой науки. Конечно, ученые не поднимали шума о банкротстве науки. Но под влиянием социальной среды, в которой они жили, перед лицом очевидной неудачи широкого синтеза на основе механистического материализма и вследствие полного непонимания диалектического материализма некоторые из них во все большем и большем числе стали предпринимать общий пересмотр своих знаний.
Они начали критиковать принципы своих работ, задавая вопрос, нет ли областей, недоступных всем научным исследованиям. Вся позитивистская школа, собравшаяся вокруг австрийского физика Маха, поддерживает эмпириокритицизм, утверждая, что тела представляют собой в конечном итоге лишь «комплексы ощущений», и приходя по существу к солипсизму, «к признанию существующим одного только философствующего индивида».
[Закрыть] Эти идеи были приняты многими с энтузиазмом; их влияние чувствуется, в частности, в некоторых философских теориях Анри Пуанкаре.
Против этих реакционных тенденций, которые в ту эпоху проникли даже в марксизм, Ленин выступил в 1908 г. в книге «Материализм и эмпириокритицизм». Эти тенденции, увы, продолжали далее все более распространяться (разумеется, за исключением стран социализма).
Некоторые пункты самых последних научных теорий об относительности времени и пространства или о соотношении неопределенностей в квантовой механике, – которые искусно искажаются идеалистами, а затем становятся предметом их спекуляций, – усугубляют это положение.
Воинственность идеалистов становится действительно неслыханной. Понять их ревностную службу реакционным идеям можно, лишь связывая эти нападки на основы науки с усилением классовой борьбы в мировом масштабе, – одним из наиболее важных последствий первой мировой войны.
Если Парижскую Коммуну можно рассматривать в известном смысле как косвенную причину статьи Брунетьера, о возникновение и непрерывный рост СССР, расширение коммунистического движения во всем мире могут равным образом объяснить в значительной степени поистине воинствующий мистицизм, к которому пришли некоторые современные ученые.
Возможно, что в Англии эти реакционные тенденции проявляются в настоящее время с наибольшей силой. Конечно, классовая борьба там не более интенсивна, чем в других странах. Однако фанатический протестантизм, составлявший одну из идеологических основ английской буржуазии во времена революций против Карла I и Якова II и которому она сохранила по традиции верность, представляет собой исключительно благоприятную почву для идеалистических теорий.
Уже в XVIII в. Ньютон считал, что бог должен время от времени вмешиваться, чтобы восстанавливать порядок в солнечной системе. В наши дни Эддингтон не поколебался написать в «Природе физического мира» по поводу индетерминизма явлений, к которому якобы приводят современные теории строения атома, следующие слова:
«Можно было бы на основании этих аргументов, заимствованных у современной науки, в заключение сказать, что, начиная с 1927 г., религия стала приемлемой для здравого научного ума. Если подтвердится наше предположение о том, что 1927 г. оказался свидетелем окончательного исключения Гейзенбергом, Бором и Борном и другими строгой причинности, то этот год откроет, несомненно, одну из самых крупных эпох в развитии научной мысли».
Не следует предполагать, что речь идет о преходящем и единичном заблуждении. Мы могли бы без труда найти в статьях и книгах ряда современных ученых десятки весьма многозначительных высказываний, полностью подтверждающих справедливость суровой критики некоторых работ ученых капиталистических стран на конференции 1948 г.
Число звезд и расстояния до них
С помощью современных мощных телескопов и фотографирования с большой выдержкой мы можем непосредственно наблюдать более миллиарда звезд. Их имеется, конечно, гораздо больше, и можно вычислить, что Млечный путь, эта светлая полоса, пересекающая все ночное небо, состоит примерно из 100 миллиардов звезд.
В некоторых случаях можно определить довольно точно расстояния звезд от Земли. Эти расстояния для различных звезд весьма отличаются друг от друга, но все они чрезвычайно велики. Самая близкая к нам звезда находится на расстоянии, равном примерно четырем световым годам или 40 триллионам километров.
Если бы мы захотели изобразить эту звезду на доске с нашей моделью солнечной системы, то надо было бы поместить эту звезду (при сохранении того же масштаба) на расстоянии около четырех километров от центра. Таким образом, наша планетная система действительно является одной из наиболее «занятых» областей вселенной.
Мы говорили выше, что положения звезд относительно друг друга неизменны. Однако в действительности это совсем не так. Было обнаружено, что звезды слегка перемещаются по отношению друг к другу, хотя в силу большой удаленности звезд их видимые перемещения происходят очень медленно.
Были вычислены скорости звезд по отношению к солнечной системе, предполагаемой неподвижной. Полученные для скоростей значения составляют около нескольких десятков километров в секунду (скорость Земли в ее движении вокруг Солнца равна 30 км/сек, т. е.
Точные астрономические наблюдения показывают, что созвездия, близкие к созвездию Лиры, как бы растягиваются во все стороны, а созвездия, находящиеся в диаметрально противоположной стороне неба (например, созвездие Большого Пса), как бы сжимаются. Такие изменения вида созвездий легко объяснить эффектом перспективы, вызванным движением Солнца среди звезд.
В самом деле, путнику, идущему по туннелю, кажется, что то отверстие, через которое он вошел, все более и более уменьшается по мере удаления от него, в то время как выход из туннеля, к которому он приближается, вес более и более увеличивается.
Таким путем установили, что солнечная система в целом перемещается по отношению к соседним звездам со скоростью около 20 км/сек в направлении некоторой точки в созвездии Лиры.
Оказалось также возможным определить движения других звезд по отношению к той же системе близких к Солнцу звезд, рассматриваемых как неподвижные. Эти звезды, как и Солнце, имеют вполне заметные движения.
Но являются ли неподвижными эти «соседние» звезды? Совсем нет. Очень далеко от нас находятся гигантские скопления звезд, называемые спиральными туманностями, о которых мы будем вскоре говорить более подробно… Эти спиральные туманности настолько удалены от нас, что направления на них можно считать почти неизменными.
Изучение движений различных звезд Млечного пути и других небесных тел позволило сделать вывод о том, что местное скопление звезд, к которому принадлежит Солнце, перемещается все в целом по отношению к системе спиральных туманностей, рассматриваемых как неподвижные, описывая круговое движение вокруг оси, проходящей через центр Млечного пути.
Таким образом, астрономы постепенно пришли к следующим выводам:
1. Не небесная сфера вращается вокруг оси, проходящей через центр Земли, но сама Земля вращается вокруг этой оси в противоположном направлении.
2. Не Солнце движется вокруг земного шара, но наш земной шар описывает вокруг Солнца эллипс.
3. Само Солнце не остается неподвижным, но перемещается по отношению к соседним звездам.
4. Скопление, образованное этими близкими к Солнцу звездами, в свою очередь не неподвижно, но все в целом обращается вокруг оси, неподвижной по отношению к известным спиральным туманностям.
Ничто не говорит также в пользу того, что эта последняя система, которую мы посчитали неподвижной, будет рассматриваться таковой завтра, так как известные спиральные туманности, если верить некоторым теориям последнего времени, сами удаляются от нас с исключительно большой скоростью, увеличивающейся пропорционально расстоянию туманностей до нас.
Несомненно, этот пример лучше, чем какой-либо другой, иллюстрирует необходимость рассматривать проблему покоя и движения с диалектической точки зрения. Идея об абсолютном движении,[9]9
Под «абсолютным» движением тела понимают в механике движение этого тела безотносительно к другим телам, т. е. движение тела относительно воображаемого неподвижного мирового пространства.
Между тем в философии под «абсолютным» движением понимают, что это движение происходит объективно, независимо от того, познается ли оно нами или нет. Наше познание этого движения лишь относительно, неполно, однако с развитием наших знаний мы все больше приближаемся к познанию абсолютной истины этого движения. (Прим. ред.)
[Закрыть] которая была так дорога нашим предкам, не имеет с астрономической точки зрения никакого смысла.
Невозможно думать о движении, не относя его к некоторой «неподвижной системе», и, наоборот, состояние покоя можно представить, лишь сравнивая его с состоянием движения. Этот факт был уже подчеркнут Энгельсом со свойственной ему отчетливостью в книге «Анти-Дюринг»:
«Всякий покой, всякое равновесие только относительны, они имеют смысл только по отношению к той или другой определенной форме движения. Так, например, известное тело может находиться на земле в состоянии механического равновесия, т. е. в механическом смысле – в состоянии покоя, но это не мешает тому, чтобы данное тело принимало участие в движении земли и в движении всей солнечной системы, как это совершенно не мешает его мельчайшим физическим частицам совершать обусловленные его температурой колебания или же атомам его вещества – совершать известный химический процесс.
[Закрыть]
Однако утверждение об относительности движения не должно привести нас к тому выводу, что выбор системы отсчета диктуется только соображениями «удобства» и что можно в конце концов возвратиться в астрономии к прежней точке зрения, согласно которой Земля неподвижна, а звезды и Солнце вращаются вокруг Земли.
Напротив, последовательный переход в астрономии от одной системы отсчета к другой (от Солнца к соседним звездам, а затем к далеким спиральным туманностям) соответствовал углублению наших знаний о вселенной. Выражаясь точнее, можно сказать, что если всякое движение является относительным по своему внешнему проявлению, то оно имеет абсолютный характер в силу своей обусловленности определенным законом природы.
[11]11
Отсутствию какой-либо неподвижной системы небесных тел можно сопоставить невозможность создания модели атома, в которой электроны покоились бы относительно ядра. Таким образом, система может сохранять относительную устойчивость лишь в том случае, если составляющие ее части находятся во взаимном движении. (Прим. ред.)
[Закрыть]
