Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство - Ирина Львовна Радунская
Небесная механика, как называли в то время вычислительную астрономию, стала основой трудов многих выдающихся физиков и астрономов, разрабатывавших все более совершенные вычислительные методы, необходимые для более точных астрономических расчетов. Но идейные основы, заложенные Ньютоном, оставались неизменными. Неизменно стоял и сакраментальный вопрос: с чего все это началось?
Ньютон, руководствуясь выдвинутым им правилом — не создавать гипотез, не касался этого вопроса, он не видел возможности подступиться к этой проблеме.
Полученные им уравнения, однако, обладали удивительной силой. Они позволяли решить любую задачу астрономии, исходя из данных, почерпнутых из опыта в какой-то определенный момент времени. Имея такие данные, можно было рассчитать и будущее, и прошлое. Например, для Солнечной системы, где планеты и их спутники совершают периодические движения, поддаются вычислению их положения в сколь угодно далеком прошлом и будущем. Ньютона тревожила эта ситуация. На Земле, где нет ничего вечного, тоже происходит множество событий, поддающихся расчету и предсказанию. Приливы сменяются отливами. Чередуются времена года. Меняются русла ручьев и рек. Брошенные предметы падают на Землю. Но не все подчиняется законам механики. Почему нагретые тела остывают? Почему животные и растения рождаются и умирают? Как связано вечное с преходящим? Это были вопросы без ответа. Почему же его уравнения предписывали небесным явлениям вечное повторение?
Теория свидетельствовала о вечности Солнечной системы. Даже за пределами Солнечной системы, там, где расположены звезды, все тоже выглядит вечным и неизменным. Ньютону это казалось сомнительным. В зрелые годы он не смог удовлетвориться умалчиванием. Он неоднократно писал о том, что, будучи уверен в справедливости закона тяготения, как и остальных законов механики, он не знает, чем вызвана сила тяготения и как начались небесные движения. Уравнения говорили о том, что никакого начала никогда не было. Но возможно и другое: некогда, в некий начальный момент, мир вдруг возник таким, каким мы знаем его теперь. Начиная с этого момента он развивался так же, как теперь. И будет таким вечно. В конце жизни разум Ньютона изнемог в поисках истины. Он сослался на бога, отнеся на его счет начальные условия, начальный толчок, сотворение мира.
Борьба с вечностью
Представление Ньютона о вечности Вселенной вместе с разработанным им методом исследования стало основой того, что мы называем классической физикой. Тревожившие его мысли о начальных условиях, о конечности и бес конечности Вселенной отошли на второй план и со временем были забыты.
Стремление человечества к познанию мира, результаты многочисленных опытов снова поставили на повестку дня вопрос о начальных условиях. Главную роль при этом сыграло осознание закона сохранения энергии. Астрономам стало ясно, что Солнце, выделяя огромную энергию, не может светить вечно. Не могут вечно вращаться вокруг осей планеты и спутники. Ведь приливное трение превращает в тепло запасы энергии собственного вращения планет. Это определяет будущую эволюцию Солнечной системы. Вращение планет и спутников вокруг их осей постепенно замедлится, период этого вращения будет увенчиваться до тех пор, пока он сравняется с периодом орбитального движения. Так уже случилось с планетой Меркурий и с Луной. Они всегда обращены к центральному телу одной стороной: Меркурий к Солнцу, Луна к
Земле.
Как ни малы атомы, молекулы и пылинки, разбросанные в космическом пространстве, они тормозят орбитальное движение планет и их спутников. Поэтому их орбиты постепенно сжимаются так, что они вращаются не по эллипсам, а по спиралям, очень медленно, но неизбежно приближающимся к центру.
Планеты должны в будущем упасть на Солнце, а спутники на свою планету. Но перед этим силы притяжения центрального тела разрушат их, образовав подобие колец Сатурна, которые возникли при разрушении одного или нескольких из его спутников, двигавшихся слишком близко к планете. В последнее время улучшение методов наблюдения, включая наблюдение при помощи космических обсерваторий, позволило обнаружить кольца, подобные кольцам Сатурна, и вокруг других планет.
Так развитие физики и астрономии привело к неоспоримому выводу: Солнечная система не вечна, ее существование ограничено.
Это принципиальный результат. Он возник, когда вычислить время до разрушения планет и их спутников еще не умели (сейчас известно, что это время измеряется миллиардами лет), но ученые уже не могли избавиться от мысли о том, что если Солнечной системе уготован конец, то у нее должно быть и начало.
Вопрос о происхождении Солнечной системы тревожил не только астрономов и физиков, но и философов. Первым взял слово один из крупнейших философов И. Кант. Кант был философом-идеалистом создателем особого философского направления, которое сохранило его имя: кантианство, философия Канта.
Кант был глубоко образованным человеком, обладавшим обширным кругозором и знаниями в области конкретных наук.
Обдумывая вопрос о судьбе Солнечной системы, Кант не пытался найти ответ только в сфере философии. Он не уподобился и натурфилософам, пытавшимся решать все вопросы путем словопрений, путем логического вывод; следствий из причин, казавшихся им подходящими для; решения конкретной задачи.
Кант изучал труды выдающихся астрономов, знал, что те обнаружили в мировом пространстве не только звезды, но и туманности. Среди многочисленных туманностей час попадались туманности, обладавшие вполне определенной — спиральной структурой. Обычно спиральная туманность имеет ядро, из которого в противоположных направлениях выходят два изогнутых рукава. Во многих случаях удавалось рассмотреть в этих рукавах отдельные звезды.
Этого было достаточно для аналитического ума Канта. Он предположил, что Солнечная система образовала из подобной туманности. Яркое ядро превратилось в Солнце, из рукавов туманности выделились планеты и их спутники. Вскоре математик П. С. Лаплас сумел математически обосновать процесс эволюции спиральной туманности, превращающий туманность в систему, состоящую из центральной звезды и спутников.
Теория Канта — Лапласа стала общепризнанной, вошла школьные учебники. Слабое место в ней нашел астроном Д. Джине. Джине хорошо владел математикой и физикой Он один из первых представителей комплексной науки астрофизики, изучающей астрономические явления с точки зрения физики. Джине отверг теорию Канта — Лапласа потому, что она противоречит одному из законов механики. Речь идет о законе сохранения вращательного движения. В изолированной системе в течение всей ее эволюции должна оставаться постоянной величина, служащая количественной характеристикой вращательного движения. Ее называют моментом количества движения. А эволюционирующая спиральная туманность, удаленная от других небесных тел, является практически изолированной. Значит, эта величина должна в ней быть всегда неизменной. Джине продумал модель Канта — Лапласа с этой точки зрения. Вот его вывод: оценки показывают, что начальное значение этой величины для туманности, якобы породившей Солнечную систему, вопреки закону сохранения, не соответствует распределению этой величины
