Разум побеждает: Рассказывают ученые

Несколько десятилетий шли споры вокруг «безумной» гипотезы Коперника. Но вот в начале XVII в. произошла величайшая революция в наблюдательных средствах астрономии: был изобретен или, точнее, начал применяться Галилеем телескоп. Наблюдения неба, сделанные с помощью телескопа, быстро подтвердили правоту Коперника (достаточно упомянуть об открытии спутников Юпитера, вращающихся вокруг этой планеты). Идея гелиоцентризма победила, а накопление данных о небесных светилах стало происходить нарастающими темпами.

До начала XX в. теоретической базой для объяснения физических явлений, происходящих во всех частях Вселенной, служила механика Ньютона с ее важнейшими принципами: независимостью пространства и времени от «наполняющего» Вселенную вещества и возможностью изучать движение небесных тел, используя в качестве привилегированной системы отсчета неподвижный мировой эфир, наполняющий все мировое пространство.

Примерно 60 лет назад выяснилось, однако, что принципы ньютонианской физики должны быть заменены при описании картины мира принципами специальной и общей теории относительности: никакой абсолютной (привилегированной) системы отсчета не существует, пространство и время понятия в известном смысле относительные, гравитация тесно связана со свойствами пространства, модель Вселенной, построенная на основе новых теоретических принципов физики, глубоко отличается от Вселенной Коперника, Галилея, Кеплера и Ньютона, не говоря уже о наивных представлениях седой древности, аккумулированных в библейских легендах.

Ко всему этому в 50-х и 60-х годах нашего века произошла вторая революция в развитии наблюдательной астрономии. Радиотелескопы, рентгеновские телескопы, зарождающиеся методы нейтринной астрономии, разработка аппаратуры для обнаружения гравитационных волн, экспериментальная проверка выводов из теории относительности, обнаружение целого ряда необычных астрономических объектов и явлений (квазаров, пульсаров, реликтового излучения) — все это поставило перед современными астрофизиками задачи, имеющие огромное мировоззренческое значение. Надо было объяснить вновь обнаруженные явления и то, что было известно астрономам раньше, с позиций единой физической теории и построить такую модель Вселенной, которая и соответствовала бы тому, что мы наблюдаем сейчас в окружающем нас пространстве, и отражала бы длительную эволюцию планет, звезд, галактик, всей Метагалактики.

Уже исходя из общих соображений, можно было заключить, что такая модель окажется несовместимой со многими привычными представлениями о строении мира и о «природе вещей», поскольку они, эти привычные представления, соответствуют законам механики Ньютона. Новая же модель должна учитывать эффекты теории относительности, которые становятся ощутимыми при скоростях, близких к скорости света, и при плотностях вещества, превышающих в миллиарды раз плотность воды.

В начале 20-х годов советский физик А. А. Фридман показал путем теоретических расчетов, что статическая релятивистская модель строения Вселенной, предложенная А. Эйнштейном в 1917 г., является лишь одной из огромного числа возможных моделей, и вполне вероятно, что наша Вселенная непрерывно расширяется. Через несколько лет расширение Вселенной было доказано: об этом свидетельствует так называемое красное смещение спектральных линий в спектрах далеких от нас галактик. Картина такова: галактики как бы разбегаются в пространстве, возникнув 10–20 миллиардов лет назад из сгустка вещества колоссальной плотности.

Состояние вещества и ход физических процессов, сами понятия о времени и пространстве в «ранний» период эволюции Вселенной, когда плотность была грандиозна, еще недостаточно ясны и, вероятно, существенно отличаются от понятий физики сегодняшнего дня. Здесь нас ждет много нового, быть может, совсем необычного.

Но качественные изменения во Вселенной происходили не только в далеком прошлом. Имеются теоретические предположения, что при определенных условиях эволюция звезд приводит к образованию так называемых «черных дыр». Поле тяжести у поверхности этих дыр так велико, что силы гравитации «сковывают» в этой части пространства все виды лучистой энергии, в том числе и свет. Поэтому эти массивные звезды становятся невидимыми, если только на них не падает вещество извне. Выяснение того, как при этом все же обнаружить «черные дыры», является одной из интереснейших задач современной астрофизики.

Было бы легкомысленным пытаться в краткой беседе изложить хотя бы в самой общей форме основные достижения современной астрофизики или хотя бы дать сколько-нибудь полное представление об ее содержании[14]. Хочу лишь отметить, что современная астрофизика ставит перед нами грандиозные по трудности задачи построения общей картины мира, соответствующей новым теоретическим представлениям и новым данным наблюдательной астрономии.