Виктор Комаров - Занимательная астрофизика

Все сказанное позволяет сформулировать антропный принцип в несколько иной форме, чем это было сделано выше. Ни в какой другой Вселенной с иными законами физики и существенно отличающимися физическими свойствами невозможно образование сложных устойчивых структурных элементов — атомов, молекул, планет, звезд и галактик, а также существование высокоорганизованной органической материи.

Именно это обстоятельство и нашло свое отражение в рассказе «Сценарий для Вселенной».

В свое время Коперник, построив и обосновав гелиоцентрическую систему мира, совершил величайший переворот в существовавших до этого представлениях о мироздании. Попутно выяснилось, что видимые движения небесных светил — это движения кажущиеся, возникающие вследствие вращения Земли вокруг своей оси и ее обращения вокруг Солнца. Тем самым в науку прочно вошел важнейший принцип: мир может быть не таким, каким мы его непосредственно наблюдаем, — принцип, ставший одной из идейных основ всего дальнейшего развития естествознания.

На рубеже XIX и XX столетий произошла революция в физике, которая в дальнейшем переросла в революцию в естествознании вообще. Оказалось, что механическая картина мира, построенная классической физикой и представлявшаяся к концу XIX века близкой к завершению, в действительности отражает лишь одну из сторон, граней окружающей нас физической реальности. Эта революция привела не только к бурному развитию новой неклассической физики, в том числе квантовой физики и теории относительности, но и к осознанию бесконечного разнообразия и неисчерпаемости материального мира. Стало ясно, что любая научная теория имеет определенные границы применимости, а открытие новых фактов, лежащих за этими границами, требует создания более общих теорий, включающих в себя прежние теории в качестве предельных случаев.

В XX столетии, можно сказать на наших глазах, развернулась вторая революция в астрономии, в ходе которой был открыт целый ряд неизвестных ранее явлений во Вселенной, необычных с точки зрения существовавших представлений, и выяснилось, что на всех уровнях Вселенной во всех масштабах происходит эволюция, что все космические объекты имеют определенную историю, изменяются с течением времени. Этот вывод явился, так сказать, методологическим итогом революции в современной астрономии, превратившим астрофизику в эволюционную науку. Однако, судя по всему, конкретные открытия, связанные с этой революцией, будут продолжаться и могут привести к обнаружению, новых неизвестных космических процессов и к более глубокому пониманию физической сущности мегаскопических явлений, в частности к дальнейшему выяснению взаимосвязи между микропроцессами и процессами космического порядка.

Таковы важнейшие, фундаментальные этапы развития научных представлений о Вселенной. В этом свете появление «антропного принципа» и его осмысление с позиций диалектического материализма, возможно, является новым качественным скачком, знаменующим собой выход на качественно новый уровень совершенствования наших представлений о мироздании.

Ведь, этот принцип приводит нас к уже упомянутому выводу о том, что скорее всего наша Вселенная не исчерпывает собой материального мира, к заключению о вероятном существовании множества, быть может бесчисленного, других вселенных — «Метавселенной».

Поэтому не исключено, что открытие «антропного принципа» может послужить началом новой очередной революции в естествознании.

Правда, пока в рамках возможностей современных методов астрофизических исследований «другие вселенные» являются ненаблюдаемыми. Однако заметим, что первоначальные факты, знаменовавшие собой развитие революций в естествознании, рождались в границах традиционных представлений и в результате использования уже существовавших методов. Но дальнейшее изучение этих фактов вызывало к жизни и новые способы исследования, которые в свою очередь приводили к открытию новых фактов. И так далее. Такова диалектика познания.

Как уже было отмечено выше, наше существование тесно связано со всем предшествующим ходом развития материи в нашей Вселенной: появлением химических элементов, которые синтезировались в недрах звезд и при вспышках сверхновых звезд, образованием планет и т. п. Таким образом, наш организм как бы отражает все предшествующие этапы эволюции Вселенной. Если бы хотя бы один из них не осуществился, мы не могли бы появиться и существовать.

Таким образом, Вселенная в полном смысле слова является средой нашего обитания. И свойства этой среды, а также закономерности ее изменений мы должны изучать с не меньшей тщательностью, чем изучаем свойства земной среды.

Наукой о свойствах космической среды и является астрофизика.

В свое время еще Карл Маркс предсказывал, что развитие естественных и общественных наук неизбежно приведет к тому, что вся наука превратится в науку о Человеке.

Этот процесс, который можно назвать процессом гуманизации науки, в том числе и современного естествознания, уже происходит. Коснулся он и науки о Вселенной. В прошлом на ученого-астронома нередко смотрели как на человека, уединившегося от мира для наблюдения явлений, не имеющих никакого отношения к земным делам. Впрочем, подобные представления и тогда не соответствовали действительности, поскольку астрономия как наука возникла именно для удовлетворения практических потребностей людей. Произошло это еще в глубокой древности, когда наши предки ощутили потребность ориентироваться в пространстве и во времени. Решать эти задачи им помогали наблюдения небесных светил. И на протяжении многих столетий астрономия исправно выполняла эти свои функции.

Задачи и возможности современной науки о Вселенной неизмеримо шире. И многие проблемы, которые она решает и, в особенности, будет решать в обозримом будущем, имеют важнейшее общечеловеческое значение. Не только потому, что знания, добытые в глубинах космоса, позволит людям поставить себе на службу новые силы природы и новые источники энергии. Но еще и потому, что астрономия, познавая строение Вселенной, вносит весьма существенный вклад в формирование научной картины мира. А научная картина мира — это основа нашего материалистического мировоззрения. Мировоззрения, основанного не на простом созерцании и простой регистрации фактов, а формирующегося в результате активной деятельности человека.

То обстоятельство, что мы живем в расширяющейся нестационарной Вселенной, в которой протекают необратимые физические процессы, делает особенно необходимым такое научное прогнозирование дальнейших путей развития земной цивилизации, которое принимало бы во внимание и космические закономерности.

Мы хотели бы закончить нашу книгу словами академика Я. Б. Зельдовича: «Вопрос о том, как устроен окружающий нас мир, по-прежнему стоит перед физикой, и многое еще неясно… Сейчас в физике — период, когда мы отчетливо видим вопросы, которые надо задавать природе, чтобы успешно продвигаться вперед в понимании устройства материи».

1 электронвольт (эВ) — энергия, которую приобретает электрон при свободном движении между точками электрического поля с разностью потенциалов, равной 1 вольту (1 В). Эта энергия равна 1,6·10-19 Дж.

1 кэВ (килоэлектронвольт) = 1000 эВ = 103 эВ, 1 МэВ (мегаэлектронвольт) = 1000 кэВ = 106 эВ, 1 ГэВ (гигаэлектронвольт) = 1000 МэВ = 109 эВ.

Световой год — расстояние, которое свет проходит за один год; 1 световой год = 9,46·1012 км.

Ангстрем = 1 А = 10-10 м.

1 парсек (пс) = 3,09·1013 км = 3,26 светового года, 1 мегапарсек (Mпc) = 1 000 000 пс= 106 пс.

Они названы так по имени исследовавшего этот тип звездных систем академика АН Армянской ССР Б. Е. Маркаряна.

Приводимые в книге обозначения М, NGC, ЗС и др. с номером — это обозначения небесных объектов (туманностей, галактик, квазаров) в различных каталогах.

Шкловский И. С. Проблемы метагалактической астрономии. — Земля и Вселенная, 1982, № 3, с. 20.

Аккреция — процесс выпадения на звезду окружающего вещества.

Вайнберг С. Первые три минуты. — М.: Энергоиздат, 1981, с, 12.

В современной физике рассматриваются четыре типа фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное взаимодействия. Для протонов с энергией 1 ГэВ интенсивности физических процессов, обусловленные этими взаимодействиями, относятся как 1: 10-2; 10-10 : 10-38.