Валерий Демин. Тайны вселенной - файл n1.doc

Валерий Демин. Тайны вселенной
скачать (2499.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2500kb.19.11.2012 13:31скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   40

ЛИНЗЫ, КОТОРЫЕ ПЕРЕВЕРНУЛИ КАРТИНУ МИРА


Как бы ни была развита космология Старого и Нового Света, сколько бы тысячелетий она ни насчитывала и в какие бы возвышенные мифологические, поэтические и научные образы ни облекалась, -- у нее был один непреодолимый недостаток: все наблюдения и вычисления производились исключительно на основе данных, полученных с помощью невооруженного глаза. По существу, вся история мировой астрономии и космологии делится на две не равные по времени части—до и после изобретения телескопа.

Но вначале был Коперник (1473--1543). Смелый мыслью, но не

духом, -- он жил и действовал с постоянной оглядкой на мнение

церковных иерархов и долгое время не решался опубликовать давно

написанный труд -- дело всей его жизни -- «Об обращении

небесных тел» (рис. 40). По существу, Коперник так и не увидел

всю книгу напечатанной. Она вышла в свет уже после его смерти,

а больному автору показывали лишь набранные листы.

Первоначально изданный труд, которому суждено было произвести

подлинную революцию в науке и умах, назывался «Шесть книг об

обращениях» («De Revolutionibus, libri VI»). Латинское слово в

ее названии действительно включает ту же лексическую основу,

что и слово «революция», дословно означая «переворот»,

«круговорот». Сказав Солнцу «Остановись!», как написано в эпитафии, посвященной Копернику, он поместил дневное светило в центре мироздания, доказав, что планеты вращаются вокруг него.

Еще до опубликования знаменитой книги Коперник активно распространял свои идеи в письмах и устных дискуссиях. Всю просвещенную Европу будоражили семь чеканных тезисов, сформулированных великим польским ученым и мыслителем:

Центр Земли не является центром мира. <...> Все, что мы видим движущимся на небосводе, объясняется вовсе не его собственным движением, а вызвано движением самой Земли. Это она вместе с ближайшими ее элементами совершает в течение суток вращательное движение вокруг своих неизменных полюсов и по отношению к прочно неподвижному небу. <...> Любое кажущееся движение Солнца не происходит от его собственного движения; это иллюзия, вызванная движением Земли и ее орбиты, по которой мы вращаемся вокруг Солнца или вокруг какой-то другой звезды, что означает, что Земля совершает одновременно несколько движений.

Николай Коперник. Очерк нового механизма мира

Идеи Коперника моментально стали мощным импульсом для

формирования нового мировоззрения и проведения астрономических

исследований. Провозвестником первого стал «неистовый Ноланец»

-- Джордано Бруно (1548--1600), сожженный на костре по

приговору инквизиции и за страстную пропаганду

гелиоцентрической системы мира, и за учение о множественности миров и бесконечности Вселенной.

Главным представителем опытных «бестелескопных» наблюдений был датчанин Тихо Браге (1546--1601) (рис. 41). Вместе с учениками (среди которых был и гениальный Кеплер) ему удалось составить удивительно точные таблицы движения светил, внести поправки в карту звездного неба, обнаружить происходящие там изменения (невероятно смелая и рискованная мысль в условиях господства доктрины абсолютной неизменности Мироздания). Тихо Браге, в частности, обосновывал это с помощью наблюдения за изменениями яркости обнаруженной им «новой звезды» (рис. 42). (Только в ХХ веке поняли, что Тихо Браге открыл редчайшую сверхновую звезду.) Ее открытие явилось громом среди ясного (точнее—звездного) неба. Дело в том, что и сам астроном, и весь ученый и неученый мир были убеждены: согласно Священному писанию, Вселенная была сотворена однажды и раз и навсегда. Со дня божественного творения в ней по определению -- как выражаются логики—ничего больше не должно появляться. А тут целая звезда! Сегодня данный феномен объясняется просто: вспыхнула сверхновая. Но в ХVI веке появление нового светила означало потрясение научно-теологических основ.

В Россию гелиоцентрические идеи проникли практически сразу же после их обнародования в Западной Европе (рис. 43). В ХVII веке русской читательской общественности был хорошо известен переводной трактат «Зерцало всея Вселенныя», где подробно излагалась теория Коперника. А спустя еще столетие в домах россиян можно было увидеть большую печатную космографическую картину с изображением «глобуса земного и небесного» (то есть карты звездного неба), где теория Коперника (наряду с системами Птолемея, Тихо Браге и Декарта) пояснялись не только прозаически, но и в стихах (виршах):

Коперник общую систему являет:

Солнце в середине вся мира утверждает.

Мнит движимей земли на четвертом небе быт, А луне окрест ея движение творит.

Солнцу из центра мира лучи простирати,

Оубо землю, луну и звезды освещати*.
Однако подлинная революция в наблюдательной астрономии произошла после появления в Европе первых телескопов. Изготовленные разными шлифовальщиками линз и торговцами очков, они демонстрировались то в одном, то в другом научном центре. На основании устных сведений уже в 1607 году великий Галилео Галилей (1564--1642) самостоятельно изготовил свой первый еще не вполне совершенный телескоп (рис. 43).

Сначала я сделал себе свинцовую трубу, по концам которой я

приспособил два оптических стекла, оба с одной стороны плоские,

а с другой первое было сферически выпуклым, а второе --

вогнутым; приблизив затем глаз к вогнутому стеклу, я увидел

предметы достаточно большими и близкими; они казались втрое

ближе и в девять раз больше, чем при наблюдении их простым

глазом. После этого я изготовил другой прибор, более

совершенный, который представлял предметы более чем в

шестьдесят раз большими. Наконец, не щадя ни труда, ни

издержек, я дошел до того, что построил себе прибор до такой степени превосходный, что при его помощи предметы казались почти в тысячу раз больше и более чем в тридцать раз ближе, чем пользуясь только природными способностями. Сколько и какие удобства представляет этот инструмент как на земле, так и на море, перечислить было бы совершенно излишним. Но, оставив земное, я ограничился исследованием небесного...

Галилео Галилей. Звездный вестник

Перед изумленным ученым воистину открылась «бездна, звезд полна»: оказалось, что Млечный Путь состоит из бесчисленного множества маленьких звездочек, а между знакомыми звездами видны десятки и сотни новых, доселе незаметных для невооруженного глаза. На Луне Галилей обнаружил горы и долины. Были открыты спутники Юпитера и фазы Венеры. Казалось, мир должен немедленно обомлеть от восторга. Но даже бесспорные опытные данные вызывали неприятие и обвинения в фальсификации.

Очевидное—еще не значит общепризнанное. Хрестоматийным

фактом до сих пор считается показательное демонстрирование

Галилеем своего телескопа 24 ученым в Болонье. Ни один из них

не увидел спутников Юпитера, хотя в расположении звезд и планет

разбирались прекрасно. Даже ассистент Кеплера, горячий

сторонник гелиоцентрической системы, который был специально

делегирован великим ученым на публичную демонстрацию, не смог

толком ничего разглядеть. Вот что он сообщал в письме Кеплеру

по горячим следам: «Я так и не заснул 24 и 25 апреля, но

проверил инструмент Галилео тысячью разных способов и на земных

предметах, и на небесных телах. При направлении на земные

предметы он работает превосходно, при направлении на небесные

тела обманывает: некоторые неподвижные звезды [была упомянута,

например, Спика Девы] кажутся двойными. Это могут

засвидетельствовать самые выдающиеся люди и благородные

ученые... все они подтвердили, что инструмент обманывает... Галилео больше нечего было сказать, и ранним утром 26-го он печальный уехал... даже не поблагодарив Маджини за его роскошное угощение...»

Сам Маджини писал Кеплеру 26 мая: «Он ничего не достиг, так как никто из присутствовавших более двадцати ученых не видел отчетливо новых планет; едва ли он сможет сохранить эти планеты». Несколько месяцев спустя Маджини повторяет: «Лишь люди, обладающие острым зрением, проявили некоторую степень уверенности». После того как Кеплера буквально завалили отрицательными письменными отчетами о наблюдениях Галилея, он попросил у Галилея доказательств. «Я не хочу скрывать от Вас, что довольно много итальянцев в своих письмах в Прагу утверждают, что не могли увидеть этих звезд [лун Юпитера] через Ваш телескоп. Я спрашиваю себя, как могло случиться, что такое количество людей, включая тех, кто пользовался телескопом, отрицают этот феномен? Вспоминая о собственных трудностях, я вовсе не считаю невозможным, что один человек может видеть то, что не способны заметить тысячи... И все-таки я сожалею о том, что подтверждений со стороны других людей приходится ждать так долго... Поэтому, Галилео, я Вас умоляю как можно быстрее представить мне свидетельства очевидцев...» Галилей как раз-таки и ссылался на таких очевидцев, подтверждавших открытие великого итальянца. Но смысл этой удивительной переписки в другом: мало, оказывается, смотреть в телескоп -- нужно обладать не столько хорошим зрением, сколько зоркостью ума.

Под прицельным огнем инквизиции, только что отправившей на костер Джордано Бруно, Галилей продолжал отстаивать гелиоцентрическую концепцию Вселенной, подкрепляя ее все новыми и новыми астрономическими и физическими фактами. Затасканный по судам и тюрьмам, больной, полуослепший, но не сломленный, -- великий ученый явился открывателем новой эры в наблюдательной астрономии. С момента, когда Галилей направил сделанную собственноручно «трубу» в небо, начался отсчет практической революции—переворот в экспериментальном естествознании. В следующем веке весомый вклад в развитие наблюдательной астрономии внес Исаак Ньютон. Он изобрел принципиально новую «зрительную трубу» -- телескоп-рефлектор (рис. 45). Отныне телескоп сделался неотъемлемым и мощнейшим средством научного познания и в какой-то мере олицетворением прогресса самой науки.

Чем дальше проникали ученые в глубь Вселенной, тем более интригующими становились тайны Мироздания. Конечно, Тайна была всегда, и она, как спасительный огонек надежды, манила подвижников науки, больных и одержимых этой Тайной. Каждому чудилось: вот сейчас он распахнет дверь, и человечество шагнет из темноты незнания и заблуждения на широкий и светлый простор. Но действительность оказывалась совсем иной. За первой дверью обнаруживалась другая, столь же наглухо захлопнутая, за ней -- третья, четвертая, десятая, сотая. И так—без конца. Познание по неволе и необходимости превращается в непрерывное преодоление тайн. Каждый настоящий исследователь—царь Эдип, который ищет ответы на все новые и новые загадки Сфинкса-Природы.

Дальнейшее победное шествие науки в ХVII и ХVIII веках неотделимо от успехов теоретической и практической механики, неотъемлемой частью которой явилась небесная механика. Оно представлено величайшими умами, составившими гордость и славу человечества, творившими в разных странах: Иоганн Кеплер -- в Германии, Рене Декарт -- во Франции, Христиан Гюйгенс—в Голландии, Исаак Ньютон—в Англии, Михаил Ломоносов -- в России. В результате их усилий была обоснована механистическая картина Природы и Космоса. В науке на долгое время установились относительное единодушие и спокойствие.

В ХIХ веке наблюдательная астрономия по-прежнему опиралась

на прочный фундамент механистического мировоззрения, закон

всемирного тяготения, постоянные измерения и скрупулезный

математический расчет. В это время астрономия являлась одной из немногих естественных наук, где точные практические вычисления составляли основное занятие ученых. Некоторые выдающиеся открытия вообще делались «на кончике пера», то есть путем математических вычислений и расчетов за письменным столом. Так были открыты, к примеру, некоторые из крупных астероидов, а в дальнейшем -- две новые, ранее неизвестные планеты Солнечной системы—Нептун и Плутон.

Последнее открытие произошло уже в нашем веке. ХХ век вообще необычайно раздвинул границы наблюдательной астрономии. К чрезвычайно усовершенствованным оптическим телескопам (рис.

46) добавились новые, ранее совершенно невиданные --

радиотелескопы (рис. 47, 48), а затем и рентгеновские телескопы

(последние применимы только в безвоздушном пространстве и в

открытом космосе) (рис. 49). Точно так же исключительно с

помощью спутников и высотных аэростатов используются

гамма-телескопы, которые по существу представляют собой

счетчики g-фотонов (рис. 50), позволяющие зафиксировать

уникальную информацию о далеких объектах и экстремальных

состояниях материи во Вселенной (в частности, при помощи гамма-аппаратуры одно время усиленно пытались (и—теперь уже ясно—безуспешно) установить в отдаленных участках Космоса наличие изолированных областей, состоящих из антивещества). Данные, полученные с помощью новых приборов, отличны от привычных фотографий -- зато позволяют получить уникальные результаты.

На этом список новых представителей «телескопического

семейства» не исчерпывается. Правда, для регистрации

ультрафиолетового и инфракрасного излучения используются

обычные телескопы -- с той разницей, что в первом случае

применяются алюминированные зеркала, а во втором -- объективы

изготовляются из мышьяковистого трехсернистого стекла и других

специальных сортов стекла. Полученное из Космоса инфракрасное

излучение затем преобразуется в тепловую или фотонную энергию

для того, чтобы его было удобнее измерять. Как и в случае с

g-лучами, аппаратуру, регистрирующую инфракрасное излучение,

требуется поднимать на большие высоты. С ее помощью удалось

открыть много ранее неизвестных объектов, постичь важные,

нередко удивительные закономерности Вселенной. Так, вблизи

центра нашей галактики удалось обнаружить загадочный

инфракрасный объект, светимость которого в 300 000 раз

превышает светимость Солнца. Природа его неясна.

Зарегистрированы и другие мощные источники инфракрасного

излучения, находящиеся в других галактиках и внегалактическом пространстве.

Создания принципиально новой аппаратуры потребовала нейтринная астрономия. Опираясь на вывод физиков-теоретиков о существовании вездесущей и всепроникающей частицы нейтрино, которая образуется при термоядерных реакциях (в том числе происходящих в недрах Солнца и звезд), астрономы-практики предложили для ее регистрации (и, соответственно, получения уникальной информации) необычную установку, ничем не напоминающую привычный телескоп. Приборы размещают по принципу: не поближе к небесным объектам, а подальше (точнее—поглубже) от них. Наиболее подходящими для экспериментов оказались заброшенные шахты. Так, в 1967 году в Хоумстейкских шахтах в Южной Дакоте (США) на глубине 1490 метров была смонтирована мощная установка (рис. 51) в виде громадных баков, наполненных 400 000 литрами перхлорэтилена: согласно теоретическим расчетам он должен был получать и накапливать информацию о солнечных нейтрино (а, возможно, и от других источников). К сожалению, эксперимент не дал положительного результата. Но для науки это тоже результат! Впрочем, точка на нейтринной астрономии поставлена не была. Нейтринные детекторы живут и действуют, отбирая и накапливая информацию о космических частицах высоких и сверхвысоких энергий, поступающих из внеземных источников.

Существуют проекты и других, не менее экзотических «телескопов», например, детектора гравитационных волн (рис. 52), способных дать всеобъемлющую информацию о ранее неведомых тайнах Вселенной. И наверняка это не предел совершенствования астрономических средств наблюдения. Они непременно будут эволюционировать и дальше по мере развития самой науки.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   40


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации