Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


предыдущая главасодержаниеследующая глава

Заключение

Никогда не перейдут светила 
предписанных границ.

(Латинский стих)

(Этот латинский стих был взят Анри Пуанкаре эпиграфом и девизом к его работе "О проблеме трех тел и об уравнениях динамики".)

Ничто в природе не является застывшим, неизменным. Спутники вращаются вокруг своих осей и вокруг планет, планеты совершают поступательно-вращательное движение вокруг Солнца, которое в свою очередь движется среди звезд вокруг ядра нашей Галактики. Движутся и миллиарды звезд, члены нашей "родной" Галактики. На поверхности планет, в их недрах и атмосферах постоянно происходят физические и химические превращения. В микромире, находясь в непрестанном движении, рождаются и умирают элементарные частицы - кирпичики, из которых состоят такие сложные образования, как атомы. Конечно, эти явления происходят во времени и пространстве и каждому из них свойственны свои масштабы. Если в мире звезд "привычными" промежутками времени являются сотни миллионов и миллиарды лет (продолжительность активной жизни большинства звезд примерно 10 миллиардов лет), а для измерения межзвездных расстояний незначительной является такая единица расстояния, как световой год, то в микромире события происходят за миллиардные доли секунды.

Самому процессу познания, отражающему объективные закономерности развития материи, также свойственно непрерывное развитие. Все, что мы имеем в "копилке" знаний, добыто людьми в непрерывной деятельности, в борьбе с могучей, скрывающей свои тайны природой, в борьбе нового, передового со старым, отжившим. Поиск, признание и утверждение истины часто сопровождались ошибками и заблуждениями, еще чаще тормозились догматиками, приверженцами различных религиозных течений. Многовековое строительство прекрасного здания, называемого наукой, ставшей в наше время огромной материальной силой человеческого общества, не обошлось без больших жертв со стороны великих ученых, обессмертивших свое имя научными подвигами.

За два с половиной тысячелетия человечество постигло многие тайны природы, проникнув в глубины природы на 42 порядка вдоль воображаемой шкалы расстояний и на 42 порядка по шкале времени. В наши дни ученым удалось заглянуть в области Вселенной, значительно более далекие по сравнению с теми, которые были доступны во времена Коперника. Современные радиотелескопы позволили обнаружить объекты, удаленные от нас на расстояния порядка 1025 см, в то время как изучаемые в современной физике элементарные частицы имеют поперечники порядка 10-17 см и меньше. Известно, что характерные расстояния при сильных взаимодействиях элементарных частиц, имеют порядок 10-13-10-14 см, а при слабых взаимодействиях характерные расстояния еще меньше, порядка 10-17 см. Что касается временной шкалы, то мы знаем,, что возраст нашей Галактики составляет 10-20 миллиардов лет (~1019 с), а время существования ρ-мезона и f-мезона порядка 10-23 с.

Естественно, что на воображаемых шкалах расстояний и времени расположилось великое множество объектов с превеликим множеством порой неожиданных, порой "потрясающих" свойств, предписанных им Великой Природой.

Насколько велико это множество, говорит то, что в видимой части Вселенной размещается около 10 миллиардов галактик, и если учесть, что в нашей Галактике приблизительно 100 миллиардов звезд, то мы имеем дело с невообразимо большим числом: 1021 звезд. Это число в 100 раз больше знаменитого числа 264 (число зерен пшеницы, которые потребовал, согласно древнеиндийской легенде, изобретатель шахмат у индийского правителя). Чтобы представить грандиозность этого числа, можно для сравнения сказать, что если засыпать всю поверхность Земли(включая и водные пространства) пшеничными зернами, то образовался бы слой толщиной в 10 м.

Современные астрономы занимаются не только механикой небесных тел, которая в эпоху Коперника, Кеплера, Ньютона составляла основное содержание астрономии, но и, главным образом, физикой небесных объектов.

В макромире галактических масштабов удивительными образованиями являются прежде всего новые сверхмощные источники энергии, звездные объекты с такими свойствами, которые ставят в тупик не только ученых-исследователей, но и самых неудержимых фантазеров.

У нас нет никаких сомнений в том, что Великая Природа, как мудрый учитель, не раз будет ставить перед нами и в будущем головоломные задачи, а мы, как прилежные ученики, будем искать их решения. В этом и состоит процесс познания мира. Человечество последовательно и систематически собирает по крупицам относительные истины об окружающих явлениях и целеустремленно движется к достижению истины абсолютной - к познанию объективного мира во всех его проявлениях, развертывающихся на бесконечных шкалах расстояний и времени, причем процессу познания свойственно убыстряющееся развитие. В наш век одно великое открытие приходится на несколько лет, в то время как раньше открытия, считающиеся великими, совершались одно в несколько десятков и даже сотен лет.

Еще раз следует подчеркнуть, что у начала пути современного, научного естествознания стоял гений Николая Коперника. Время неумолимо проходит, и многое из того, что сделано предшествующими поколениями ученых, в наши дни часто имеет лишь исторический интерес. Но многое не означает все. Именно принципиальная, научно обоснованная постановка коренных вопросов познания окружающего нас мира составляет сущность бессмертного учения Коперника. Гносеологический подход к познанию сути явлений, предложенный великим ученым, является единственно правильным в процессе познания, и в наши дни он играет такую же фундаментальную роль, какую он играл в предыдущую эпоху. Поэтому мы имеем полное право говорить, что значение бессмертного сочинения Коперника "О вращениях небесных сфер" выходит далеко за пределы астрономической науки и касается всего современного естествознания.

Из коперниковского принципа относительного восприятия движений возник знаменитый галилеевский принцип относительности в механике, который позже стал универсальным физическим принципом. У астрономов имеется прекрасная лабораторная база - Вселенная, которая с древних времен используется для проверки астрономических теорий. С момента зарождения современной физики (со времени Кеплера, Галилея, Ньютона) она использовалась как общефизическая лаборатория для проверки законов классической механики, закона всемирного тяготения, основных положений специальной и общей теории относительности. При этом следует сказать, что размеры названной научной лаборатории к настоящему времени существенно выросли. От Земли к Солнечной системе и далее к Галактике и Метагалактике росли размеры лаборатории, в которой работают астрономы, физики и другие естествоиспытатели. Но ясно, что Метагалактика должна рассматриваться нами как часть неисчерпаемой Вселенной, в которой существуют другие космические системы или образования любого размера или, лучше сказать, любого масштаба. Диалектическое сосуществование противоборствующих физических образований (начиная с элементарных частиц микромира и кончая галактиками - рядовыми компонентами макрокосмоса) подтверждает единственно правильное утверждение о неисчерпаемости материи, о неисчерпаемости объективно существующего реального мира.

Но достаточно говорить о загадочных явлениях во Вселенной в общефилософском плане; вернемся теперь к конкретным астрономическим результатам, полученным в последний период.

Ныне, в отличие от эпохи Коперника, исследовавшего на основе наблюдений кинематику Солнечной системы, человечество получило широкие возможности для разнообразных экспериментов в космосе.

Начиная с 1957 года, когда в нашей стране был запущен первый искусственный спутник Земли, астрономия и космонавтика добились замечательных успехов. 12 апреля 1961 года-это особый день в истории человечества. В этот день советский летчик, гражданин нашей Родины, Юрий Гагарин совершил первый околоземный космический полет и тем самым положил начало новому этапу в исследовании космического пространства. Началась новая эра - эра космических полетов.

Ближайшие к Земле планеты Венера, Марс и украшающая земные ночи вечная спутница Луна перестали быть объектами созерцания для землян, а превратились в научные базы для проведения экспериментов. Систематические исследования нашими автоматическими станциями серии "Венера", начатые в 1961 году, помогли разгадать многие тайны Венеры, спрятанные под покровом ее могучей атмосферы.

Самые большие успехи космонавтики связаны с покорением и изучением Луны. К настоящему времени на Луне побывали многие советские и американские автоматические станции, а также американские космонавты.

Первыми землянами, побывавшими на Луне, были американские космонавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин, которые высадились на поверхность Луны в районе Моря Спокойствия 20 июля 1969 года. После этой экспедиции было организовано еще несколько удачных американских экспедиций на Луну. Советские автоматические станции и американские астронавты доставили на Землю лунные породы из разных ее районов. Анализ лунных пород позволил объяснить многие вопросы, касающиеся происхождения и эволюции спутника Земли. Большим успехом космонавтики следует считать совместный советско-американский полет по программе "Союз" - "Аполлон", состоявшийся в середине июля 1975 года. Представляет большой научный интерес разнообразная информация о планетах нашей системы и их спутниках, полученная с помощью американских космических кораблей типа "Пионер" и "Вояджер". Измерение сильных электромагнитных полей самых больших планет, Юпитера и Сатурна, активное взаимодействие планет со своими спутниками, движущимися вблизи поверхности планет, открытие новых, неизвестных ранее спутников этих планет, детализация структуры колец Сатурна - все это указывает на крупномасштабные и бурные физические и химические процессы на планетах и спутниках, считавшихся ранее не только холодными, но и спокойными небесными телами.

Поразительным и неожиданным открытием, сделанным с помощью электронной, телевизионной и оптической аппаратуры, установленной на американских космических кораблях типа "Вояджер", является "вулканическая" деятельность на спутнике Юпитера Ио, обусловленная, по-видимому, в первую очередь, интенсивным обменом корпускулярными заряженными потоками частиц, происходящим между центральной планетой и ближайшими ее спутниками в сильном магнитном поле планеты.

Выдающимся достижением современной космонавтики следует считать реализацию долгосрочной программы по изучению планеты Венера, разработанной в Советском Союзе. Эта реализация начата в 1959 году и ведется уже более 20 лет в соответствии с планами исследования космического пространства Солнечной системы. Одним из последних осуществленных этапов в этой долгосрочной программе является запуск с Земли в конце 1981 года космических аппаратов "Венера-13" и "Венера-14", которые совершили мягкую посадку в заданных районах на поверхности Венеры 1 и 5 марта 1982 года. Комплексное исследование атмосферы планеты, ее поверхности и верхнего слоя грунта, а также динамических процессов в атмосфере, позволило советским ученым сделать большое число открытий. Некоторые из них состояли в проверке и уточнении результатов, полученных на космических кораблях серии "Венера", запущенных в предыдущие годы. Аппаратура, изучающая химические и динамические свойства атмосферы Венеры, включилась в работу сразу после освобождения спускаемого аппарата от защитных полусфер на высоте около 60 км. Обнаружение в весьма малых количествах инертных газов - неона, ксенона, аргона и криптона - позволит в дальнейшем высказать обоснованные суждения относительно процессов, приведших к современному состоянию атмосферы Венеры, характеризующейся сверхвысокой температурой (около 500° по Цельсию) и сверхвысоким давлением (порядка сотни атмосфер).

Одна из особенностей динамики атмосферы Венеры - это очень большая скорость ветра на высотах 50-70 км в направлении вращения планеты вокруг своей оси, но с гораздо большей скоростью. На указанных высотах период вращения атмосферы равен примерно четырем земным суткам, хотя твердое тело планеты вращается, как известно из других космических экспериментов, с периодом около 243 суток. Оптический спектрофотометр, установленный на космических аппаратах, показал, что именно на высотах 50-70 км над поверхностью планеты происходит наиболее сильное поглощение солнечного излучения, вызывающее масштабные турбулентные и конвективные перемещения "воздушных" масс. Специальный влагомер позволит,- быть может, разгадать одну из наиболее интригующих загадок Венеры - проблему наличия воды и водяных паров, так как предыдущие эксперименты указывали на весьма малое их количество. Не исключено, что количество воды намного больше на высотах 50-60 км, чем на поверхности планеты. Наконец, замечательным достижением этих экспериментов следует считать забор венерианского грунта с поверхности планеты, его анализ в лаборатории на спускаемом аппарате и передачу рельефных панорам поверхности планеты в черно-белом и цветном изображениях.

Не менее поразительны успехи современной астрономической науки при исследовании космоса в мета-галактическом масштабе. Исследование кинематических свойств Метагалактики привело к открытию американским астрономом Хабблом закона красного смещения, указывающего на расширение Метагалактики. Важно отметить, что эмпирическое правило

Хаббла согласуется с решением Фридмана, а это подтверждает (к сожалению, косвенно) применимость основных уравнений общей теории относительно к таким космическим структурам, какой является Метагалактика.

По Хабблу, Метагалактика представляет собой космологическую структуру с почти равномерным распределением галактик, а неоднородности обусловлены существованием отдельных скоплений галактик, вкрапленных в гигантское образование галактик. Но эта модель Метагалактики не находится в полном согласии с наблюдениями. Цвикки на основе большого количества добротных наблюдений показал, что Метагалактика состоит из огромного числа отдельных скоплений галактик, т. е. представляет собой множество пространственно-изолированных друг от друга звездных образований. Как мы указывали выше, этот космологический факт требует своего объяснения, и для этого, по-видимому, потребуется дальнейшее развитие пространственно-временной теории Вселенной, а может быть, и пересмотр некоторых априорных предположений, на которых основана теория тяготения. Изучение структуры и кинематики Метагалактики самым тесным образом связано с проблемой ее происхождения и развития, поэтому здесь становится особенно важным, можно сказать, принципиальным такой подход, в котором из наблюдений выводятся закономерности развития и эволюции Вселенной. Моделирование явлений и процессов метагалактического масштаба должно быть неразрывно связано и согласовано с наблюдательными данными.

Метод исследований, основанный на обработке и интерпретации наблюдений, особенно эффективен в тех случаях, когда мы наблюдаем космические образования, находящиеся на поворотной стадии своего развития. Наблюдения перехода из одного качественного состояния в другое, сильно отличающееся от первого, позволяют выявить в относительно короткое время закономерности развития космических объектов. В. А. Амбарцумян приводит в качестве такого убедительного примера планетарные туманности. Будучи нестационарными образованиями, планетарные туманности имеют явную тенденцию к расширению. Удалось также установить, что планетарная туманность выбрасывается из звезды-родоначальницы, а затем в течение промежутка времени порядка 100 000 лет рассеивается . в межзвездном пространстве. Процесс выброса межзвездного газа и релятивистского газа (т. е. частиц, обладающих высокой энергией) из звезд или более масштабных образований - ядер галактик можно отнести к наиболее поразительным астрономическим открытиям, хотя, конечно, следует допускать и существование другого механизма, порождающего газовую среду во Вселенной. Известны диффузные туманности (туманность Ориона, Розетка и др.), возраст которых не меньше возраста звезд из звездных ассоциаций, расположенных в спиральных рукавах нашей Галактики. Здесь, по-видимому, происходит параллельный во времени процесс образования туманности и звездных ассоциаций из плотных прототел, существовавших до рождения звезд.

Если непосредственными наследниками таких космических прототел являются галактические ядра, то в таком случае мы должны наблюдать компактные космические объекты, существующие относительно изолированно в пространстве, без окружения, состоящего из звезд и туманностей. Не исключено, что открытые на протяжении последнего десятилетия квазизвездные образования (квазары), будучи весьма компактными объектами, и являются космическими прототелами, дающими начало галактикам и галактическим скоплениям. В космологических масштабах , происходят взаимно противоположные процессы. С одной стороны, происходит фрагментация материи, в результате которой образуются сначала гигантские сверхскопления галактик, потом скопления галактик и, наконец, отдельные галактики, звезды и туманности, а с другой стороны, по-видимому, происходит процесс аккумуляции, сгущения диффузного вещества в звезду и в более масштабные космические структуры.

Наша цель состояла не в том, чтобы рассказать в этом популярном издании обо всех замечательных достижениях астрономии и космонавтики последних лет, хотя мы старались основные, эпохальные достижения, по меньшей мере, упомянуть. Но мы вправе поставить следующий вопрос: какова связь между гениальным сочинением "О вращениях небесных сфер" и современной астрономией и достигла бы наука наших дней таких грандиозных успехов, если бы в конце XV столетия Польша не дала человечеству гениального ученого и мыслителя Николая Коперника?

На первую часть поставленного нами вопроса ответ очевиден. Непреходящее значение бессмертного творения "О вращениях небесных сфер" заключается не только о том, что оно дало миру новую, единственно правильную картину строения Солнечной системы, но, быть может, в значительной степени в том, что оно разрушило догматизм в методах мышления и положило начало развитию наиболее прогрессивных методов исследования. Гелиоцентрическое учение Коперника представляет собой образец борьбы против консервативных, закостенелых, лженаучных гипотез и положений, образец борьбы за установление истинного строения окружающего нас реального мира. Каждая страница, каждый абзац этого сочинения проникнуты идеей о бесконечном многообразии и грандиозных масштабах Вселенной по сравнению с Землей и даже Солнечной системой. Оно призывает к познанию многогранной истины, которая чаще всего не лежит на поверхности, а скрыта в глубине явлений. Оно оказало революционное влияние на последующее развитие всего естествознания и указало ученым на то, что только путем отказа от непроверенных практикой постулатов, хотя иногда, быть может, и привлекательных, можно способствовать развитию и накоплению объективных знаний о Природе.

Только после появления гелиоцентрического учения естествознание, и в первую очередь астрономия, математика, физика и механика, начали развиваться все более быстрыми темпами, и это обусловило в конечном счете такое развитие науки и техники в нашу эпоху, которое общепринято называть научно-технической революцией.

Вторая часть вопроса имеет "академический" характер. Диалектический и исторический материализм нас учит, что развитие природы и человеческого общества происходит в соответствии с объективными законами и появление новых качественных состояний обусловлено всем предыдущим развитием. Изменение и развитие материальной и духовной жизни людей оказывают решающее влияние на развитие науки, призванной в свою очередь помогать удовлетворению всех потребностей общества.

В конце XV и в начале XVI столетий, когда в ряде стран Западной Европы, и прежде всего в Италии, начал быстро развиваться новый общественный класс - буржуазия, для развития науки и техники, искусства и литературы появились новые условия и предпосылки. Эти условия объективно должны были поставить рано или поздно под категорическое сомнение геоцентрическую доктрину и привести к новому учению о мироздании. Конечно, учение Коперника не появилось на пустом месте. История человечества пережила к этому времени и блестящий взлет античной науки и культуры, и заметный спад этих общественных явлений в эпоху средневековья, и начало бурного динамизма, обусловленного появлением класса буржуазии.

Читая бессмертную книгу "О вращениях небесных сфер", невольно склоняешь голову перед ее гениальным творцом и бесконечно восхищаешься блестящими, непреходящими идеями, сопровождаемыми замечательными, ясными и убедительными доказательствами.

Французский писатель Эрнест Ренан (1823-1892) писал: "Назначение человека состоит не в том только, чтобы быть счастливым... Он должен открыть для человечества нечто великое".

"Нечто великое", открытое для человечества Николаем Коперником,- это гелиоцентрическая система мироздания, сделавшая имя ее творца бессмертным.

предыдущая главасодержаниеследующая глава




Пользовательского поиска






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru