В нашей галактике

Но нас прежде всего интересует небулярная теория происхождения Солнечной системы, или, как ее еще называют, теория Канта — Лапласа. Последнее название привилось в науке уже много лет спустя после смерти Лапласа. Сам он считал себя единственным основоположником теории эволюции Солнечной системы, но гениальное предвидение Канта не могло не оставить следа в истории науки, и сейчас, когда мы говорим о происхождении семьи планет, мы используем термин «модель Канта — Лапласа».

Бесспорной заслугой Лапласа явилось построение изящной математической модели Солнечной системы с использованием закона всемирного тяготения Ньютона. Он широко пользовался данными наблюдательной астрономии, в частности В. Гершеля. Поэтому некоторые принципы его теории не потеряли до настоящего дня своего значения.

Посмотрим, к чему же сводятся основные черты модели Канта — Лапласа. Солнце по этой модели возникло в результате сжатия огромного вращающегося облака. «В первоначальной стадии… — пишет Лаплас, — оно (Солнце. — Л. М.) представляло собой туманность, состоящую, как это видно в телескопы, из ядра, окруженного туманным веществом… Сгущаясь на поверхности ядра, такая туманность преобразуется в звезду».

Как мы видим, вполне современная точка зрения на образование звезд из сжимающейся прототуманности. Но как же по мере сжатия прото-Солнца образовывались планеты?

Лаплас полагал (и, кстати говоря, совершенно справедливо), что молодое Солнце «было некогда окружено колоссальной атмосферой». Только теперь, почти двести лет спустя после выхода в свет книги Лапласа, мы знаем, что под «атмосферой» следует понимать оставшуюся после образования Солнца часть туманности. Из этой «атмосферы» на различных стадиях сжатия Солнца, по мнению Лапласа, отрывались, формировались кольца, вращающиеся вокруг Солнца. Затем кольца разрывались на отдельные части, и если одна из них была достаточно велика, чтобы притянуть к себе в соответствии с законом всемирного тяготения другие, кольцо могло преобразоваться в планету. Так Солнце последовательно сбрасывало с себя кольца вещества, которые затем превратились в планеты.

В этом и состоит суть идеи великого французского математика. Я специально достаточно подробно остановился на небулярной модели Канта — Лапласа, поскольку многие новейшие теории в той или иной мере включают в себя старые идеи.

Спустя почти сто лет, в начале XX века, ученые вновь стали разрабатывать «катастрофические модели» образования планет. Здесь особенно «постарались» два чикагских физика Ф. Мультон и Т. Чемберлин, которые, исследуя сжатие вращающегося облака газа, установили ряд слабых мест в теории Лапласа.

Основная претензия к гипотезе Канта — Лапласа состояла в следующем. В физике существует такое понятие, как момент количества движения. Чтобы лучше уяснить себе физический смысл этой величины, рассмотрим следующий пример. Все мы хорошо знаем один из элементов фигурного катания — вращение спортсмена вокруг собственной оси. Этим эффектным номером часто фигурист заканчивает свое выступление. Я здесь хочу обратить внимание на некий тонкий момент (и в буквальном и в переносном смысле слова). Начинает вращение фигурист довольно медленно с широко расставленными руками. А затем он увеличивает скорость вращения, используя лишь один прием — приближая руки к оси вращения. Делает спортсмен это по-разному: может поднять их вверх, сомкнув над головой, может прижать к бокам. Эффект один — скорость вращения резко возрастает. В чем здесь дело?

Когда руки у фигуриста расположены перпендикулярно к телу, ему необходимо «крутить» дополнительную массу (массу рук) на определенном расстоянии от оси вращения. Именно произведение скорости на массу, на расстояние ее от оси вращения и определяет момент количества движения.

Теперь вспомним наиболее общие законы природы — законы сохранения. Известно, что в процессе движения величина момента количества движения остается постоянной. Фигурист уменьшил часть массы, которая вращалась на определенном расстоянии, заставив ее вращаться на меньшем расстоянии (прижал руки). Момент количества движения при этом должен остаться прежним, сохраниться. Поскольку общая масса фигуриста не изменяется, то скорость вращения должна скомпенсировать уменьшение расстояния, она увеличивается, получается эффектная концовка выступления.