Otázka, čo vieme (a čo nevieme) o vesmíre, samozrejme, teraz znepokojuje mysle. A to nielen z hľadiska takpovediac „utilitárneho“, teda praktického záujmu o tie planéty, na ktoré budú astronauti v blízkej budúcnosti lietať, a o medziplanetárne médium, cez ktoré budú lietať ich rakety. Štúdium vesmíru, pochopenie podstaty procesov prebiehajúcich na vzdialených kozmických telesách sú predmetom veľkého kognitívneho záujmu. Jeden slávny astronóm v tejto súvislosti celkom správne poznamenal: „Predovšetkým človek sa líši od zvierat tým, že niekedy zdvihne oči k nebu...“

Kým bude ľudstvo existovať, bude ho vesmír vždy priťahovať a lákať. Bol som požiadaný, aby som napísal, ako si predstavujem vývoj astronómie v blízkej budúcnosti. V našej dobe je byť prorokom vo vede dosť ťažká, ak nie beznádejná úloha. História sa nie raz kruto vysmiala autorom vedeckých predpovedí. Uvediem len jeden príklad. V roku 1955 vyšla v Anglicku kniha slávneho fyzika Thompsona „The Foreseeable Future“. Táto kniha je veľmi zaujímavá a fascinujúca, podáva prognózu vývoja vedy, techniky a spoločenských vzťahov na najbližších 50 rokov. Jeho autor predpovedal, že k prvému prieniku človeka do vesmíru dôjde na samom konci 20. storočia. A teraz, len dva roky po jej napísaní, bola vypustená prvá umelá družica.

Pri predpovedaní úspešnosti vedy na akokoľvek dlhšie obdobie je postup z čisto „akademických“ predpokladov úplne nepostačujúci. Možno by mal Thompson pravdu, keby vývoj vied prebiehal harmonicky. Spravidla to tak však nie je.

Akokoľvek ťažká a hlavne nevďačná úloha predpovedať, ako bude vyzerať prastará a večne mladá veda o oblohe, sa o to pokúsim. Zjavne ma vedie prirodzená ľudská slabosť - pokúsiť sa zdvihnúť závoj nad budúcnosťou...

Čo teda môžeme očakávať od astronómie o dve desaťročia neskôr? Aby sme sa nejako pokúsili odpovedať na túto otázku, mali by sme sa po prvé pokúsiť identifikovať najsľubnejšie smery vo vývoji tejto vedy a po druhé pochopiť, aké úspechy sa v astronómii dosiahli v minulosti.

Revolúcia vo fyzike, ktorá sa odohrala v prvej tretine dvadsiateho storočia, mala obrovský vplyv na astronómiu: mechanika, jadrová fyzika, teória relativity boli v posledných dvoch desaťročiach široko používané v astrofyzikálnom výskume. Zároveň boli do praxe astronomických pozorovaní zavedené výdobytky rádioelektroniky. Nové metódy a prostriedky výskumu umožnili získať výsledky, o ktorých sa predtým ani nesnívalo.

Pred dvadsiatimi rokmi bolo prakticky jediným zdrojom našich informácií o povahe nebeských telies svetlo, ktoré z nich vychádzalo. Medzitým by sa dalo predpokladať, že nebeské telesá, aspoň niektoré, vyžarujú v „neviditeľných“ častiach spektra. Astronómovia však o tomto žiarení nič nevedeli a takáto nevedomosť značne obmedzovala naše vedomosti.

Najväčším úspechom „nebeskej vedy“ je v posledných rokoch rozvoj rádioastronómie. Ako už názov napovedá, táto veda sa zaoberá štúdiom rádiových vĺn, ktoré vyžarujú niektoré vesmírne objekty. Rádioastronómia síce vznikla v roku 1932, no vtedy ešte neexistovala. Skutočne sa začala rozvíjať až po druhej svetovej vojne. Napriek tomu je úspech rádioastronómie úžasný.

Nebyť tejto oblasti astronómie, nedozvedeli by sme sa takmer nič o medzihviezdnej hmote, o rotácii a dynamike našej hviezdnej sústavy – Galaxie, o hmlovinách vzniknutých po grandióznych kozmických katastrofách – výbuchoch takzvaných „Supernov“ , a o mnohých iných veciach.nemenej dôležité a zaujímavé.

Rádioastronómia umožnila objaviť vo vesmíre úplne nové javy, napríklad úžasné hviezdne systémy – rádiové galaxie, ktoré vyžarujú rádiové vlny obrovskej sily. Väčšina rádiových galaxií je od nás oddelená neuveriteľne obrovskými vzdialenosťami, ktoré sa odhadujú na miliardy svetelných rokov. Mnohé z nich nedokážu odhaliť ani najväčšie optické teleskopy. Rádioastronómia v krátkom čase spôsobila revolúciu v starovekej vede o vesmíre. Teraz si už nie je možné predstaviť jeho ďalší rozvoj bez pokroku v rádioastronomickom výskume. Obrovské rádioteleskopy s priemerom zrkadla stoviek metrov sa už projektujú a stavajú.

Vďaka vývoju takzvaných „kvantových zosilňovačov“ sa nedávno výrazne zvýšila citlivosť prijímacieho zariadenia. Keď bude táto výkonná výskumná technika plne funkčná, pre rádioastronómiu sa začne nová fáza a ktovie, aké úžasné stránky vesmíru sa nám otvoria. Budeme prijímať a študovať rádiové vyžarovanie hviezd, aspoň blízkych, konečne dostaneme dlho očakávané informácie o odľahlých kútoch vesmíru a zjavne vyriešime dlhotrvajúcu bolestivú otázku o povahe jeho expanzie. . Ktovie, možno za oblasťou, kde sa vesmír rozširuje, existuje oblasť, kde sa zmršťuje? A vôbec – je Vesmír konečný alebo nekonečný?

A, samozrejme, vo Vesmíre budú objavené nové javy, ktorých existenciu teraz nevieme ani len tušiť. Vzniknú nové grandiózne problémy, ktoré bude astronomická veda povolaná riešiť koncom 21. storočia.

Mali by sme očakávať rozkvet „astronómie neviditeľného“, teda skúmania kozmického žiarenia, ležiaceho na oboch stranách viditeľného rozsahu elektromagnetických vĺn (svetelný rozsah). Trend vo vývoji modernej astronómie spočíva v maximálnom rozšírení spektrálnej oblasti, v ktorej prebiehajú štúdie žiarenia kozmických telies.

Predtým sme o žiarení nebeských telies v ultrafialovej, röntgenovej a ešte „tvrdšej“ oblasti spektra nič nevedeli. Takéto žiarenie je totiž úplne absorbované zemskou atmosférou. Naše znalosti o povahe nebeských telies, najmä Slnka, nemôžu byť úplné, ak nepoznáme vlastnosti ich „tvrdého“ žiarenia. Stačí povedať, že slnečné ultrafialové a röntgenové žiarenie má obrovský vplyv na horné vrstvy zemskej atmosféry, ionizuje ich a zahrieva. To najmä výrazne závisí od krátkovlnnej rádiovej komunikácie.

Rozvoj raketovej techniky otvoril možnosť zdvihnúť prístroje merajúce „tvrdé“ žiarenie do veľkých výšok, a tým „preraziť“ husté vrstvy zemskej atmosféry, ktoré takýmto štúdiám bránia. Takže v povojnovom období vznikla nová veda, ktorá sa začala rýchlo rozvíjať, nazývaná "raketová astronómia".

Úspechy raketovej astronómie pred 50 rokmi sa mohli zdať fantastické. Teraz už vieme s veľmi vysokou presnosťou, čo je ultrafialové a röntgenové žiarenie Slnka, ako sa mení s časom a aký je mechanizmus jeho vplyvu na zemskú atmosféru. Na druhej strane štúdie tohto žiarenia umožnili výrazne spresniť naše chápanie fyzikálnych podmienok v slnečnej atmosfére. Toto má veľký teoretický a praktický význam.

Ale toto sú len prvé kroky raketovej astronómie. Teraz nevieme takmer nič o ultrafialovom a röntgenovom žiarení hviezd, hmlovín a galaxií. A to musíme vedieť, ak si chceme správne predstaviť podstatu týchto vesmírnych objektov. Preto môžeme rozumne predpovedať, že raketová astronómia bude v budúcnosti zaujímať popredné miesto v astronomickom výskume. Vybudujú sa skutočné vesmírne laboratóriá - umelé družice Zeme, Mesiaca a Slnka, na ktorých budú inštalované pomerne veľké automaticky pracujúce teleskopy schopné merať a analyzovať všetky druhy „tvrdého“ žiarenia hviezd, hmlovín a iných vesmírnych objektov. .

Konštrukcia takýchto zariadení nepochybne nie je ľahká úloha. Obzvlášť náročné je zabezpečiť automatické „nasmerovanie“ ďalekohľadov na požadovanú hviezdu alebo hmlovinu s dostatočne vysokou presnosťou. Veď na takýchto staniciach nebudú ľudia. Vedecké informácie budú prenášané na Zem pomocou telemetrie.

Obzvlášť lákavá je vyhliadka na inštaláciu stálej vedeckej stanice na Mesiaci. Táto stanica môže byť vybavená pomerne veľkými ďalekohľadmi a celkom moderným laboratóriom. Je celkom možné, že na normálnu prevádzku takejto stanice bude potrebný malý štáb špecialistov – astronómov a fyzikov. Koniec koncov, ani najpokročilejšia automatizácia nemôže nahradiť človeka.

Vyhliadky na rozvoj takzvanej gama astronómie sú veľmi lákavé. Chápe sa to ako štúdium „najtvrdších“ gama lúčov, ktoré by samozrejme mali vyžarovať niektoré vesmírne telesá. Takéto lúče prechádzajú celou atmosférou bez absorpcie, takže ich môžu zaregistrovať prístroje inštalované na zemskom povrchu. Nedávno bolo objavené gama žiarenie zo Slnka počas objavenia sa aktívnych útvarov na ňom, takzvaných erupcií - obrovských výbuchov v povrchových vrstvách Slnka, ktoré už dlho skúmajú astronómovia a fyzici. Ale toto je len začiatok. Dá sa očakávať, že vo vesmíre sú objekty, ktoré vyžarujú gama lúče veľmi vysokého výkonu. Sú od nás veľmi ďaleko, takže tok gama žiarenia z nich je malý. Ale výrazné zvýšenie citlivosti prijímačov takéhoto žiarenia a vývoj nových metód na jeho detekciu teraz otvárajú skutočnú možnosť pre vznik astronómie gama žiarenia.

Význam takýchto štúdií spočíva v tom, že umožňujú skúmať správanie kozmického žiarenia v hlbinách vesmíru. Dá sa predpokladať, že o dve desaťročia astronómia gama žiarenia obohatí vedu o množstvo objavov prvoradého významu.

Tiež by som rád povedal pár slov o "" astronómii. Takáto astronómia zatiaľ neexistuje, ale existujú dôvody domnievať sa, že v blízkej budúcnosti vznikne. Neutríno je elementárna častica emitovaná niektorými jadrami počas takzvaného beta rozpadu. Hoci teoreticky bola existencia takejto častice predpovedaná už dávno, bola objavená len nedávno.

Faktom je, že táto častica je takmer nepostrehnuteľná, pretože prakticky neinteraguje s hmotou. Napríklad neutríno môže ľahko prejsť všetkým (nehovoriac o Zemi) so zanedbateľnou pravdepodobnosťou, že sa pohltí.

Na druhej strane už vieme, že dôvodom vyžarovania obrovského množstva energie Slnkom (ako aj inými hviezdami) je to, že ide v jeho hĺbkach. Najmä pri takýchto reakciách vzniká veľmi veľké množstvo neutrín, ktoré nechávajú Slnko takmer bez prekážok: je pre ne takmer priehľadné. Bolo vypočítané, že Slnko a hviezdy vyžarujú približne rovnaké množstvo energie vo forme neutrín, aké vyžarujú vo forme svetla a tepla. Keďže sme veľmi blízko Slnka a „kúpeme sa“ v jeho lúčoch, súčasne sa „kúpeme“ v jeho neutrínovom žiarení.

Ale ako zistiť tento silný tok neutrín? Zďaleka to nie je jednoduché a nie nadarmo táto úžasná elementárna častica tak dlho unikala experimentátorom. Situácia však nie je beznádejná. Rýchlo napredujúca technika moderných fyzikálnych experimentov umožní detekovať a študovať slnečné neutrína v priebehu jedného alebo dvoch desaťročí. Nahliadneme teda akoby do útrob Slnka, kde vznikajú neutrína, ujasníme si predstavy o tam prebiehajúcich jadrových reakciách a – ktovie! - snáď prezradíme prekvapenia, ktoré nelezú do žiadnych brán. A to je možno najlákavejšie zo všetkých...

Inými slovami, to, čo sa ešte nedávno mohlo zdať ako nespútaná fantázia – schopnosť priamo pozorovať slnečné a hviezdne vnútro – neutrínová astronómia sa stane skutočnosťou.

Ale dosť o „astronómii neviditeľného“. Samozrejme, tento smer vo vývoji astronómie je jedným z najdôležitejších, no ani zďaleka nie jediným. Najmä v súčasnosti sme svedkami vzniku zásadne nového smeru v astronómii, takzvanej experimentálnej astronómie. Ale o tom si prečítajte v našom ďalšom článku.

Už ako dieťa som ako zvedavé dieťa sníval o tom, že sa stanem astronautom. A prirodzene, ako som vyrastal, môj záujem sa obrátil k hviezdam. Postupne čítať knihy o astronómii a fyzike, pomaly študovať základy. Súbežne s čítaním kníh ovládal mapu hviezdnej oblohy. Pretože Vyrastal som na dedine, vtedy som mal celkom dobrý výhľad na hviezdnu oblohu. Teraz vo voľnom čase pokračujem v čítaní kníh, publikácií a snažím sa sledovať najnovšie výdobytky vedy v tejto oblasti poznania. V budúcnosti by som si chcel kúpiť vlastný ďalekohľad.

Astronómia je veda o pohybe, štruktúre a vývoji nebeských telies a ich systémov až po vesmír ako celok.

Človek má vo svojej podstate mimoriadnu zvedavosť, ktorá ho vedie k štúdiu okolitého sveta, a tak astronómia postupne vznikla vo všetkých kútoch sveta, kde ľudia žili.

Astronomickú aktivitu možno vysledovať v prameňoch prinajmenšom zo 6. – 4. tisícročia pred Kristom. e. a najskoršie zmienky o menách svietidiel sa nachádzajú v textoch pyramíd z 25.-23. storočia. BC e. - cirkevná pamiatka. Samostatné znaky megalitických stavieb a dokonca aj skalné maľby primitívnych ľudí sa interpretujú ako astronomické. Podobných motívov je vo folklóre veľa.

Obrázok 1 - Sky disk z Nebry

Takže jeden z prvých "astronómov" môže byť nazývaný Sumermi a Babylončanmi. Babylonskí kňazi zanechali mnoho astronomických tabuliek. Identifikovali tiež hlavné súhvezdia a zverokruh, zaviedli delenie plného uhla na 360 stupňov a vyvinuli trigonometriu. V II tisícročí pred naším letopočtom. e. mali Sumeri lunárny kalendár, vylepšený v 1. tisícročí pred Kristom. e. Rok pozostával z 12 synodických mesiacov – šesť z 29 dní a šesť z 30 dní, spolu 354 dní. Po spracovaní tabuliek pozorovaní kňazi objavili mnohé zákony pohybu planét, Mesiaca a Slnka a dokázali predpovedať zatmenia. Pravdepodobne to bolo v Babylone, kde sa objavil sedemdňový týždeň (každý deň bol venovaný jednému zo 7 svietidiel). No nielen Sumeri mali svoj kalendár, v Egypte vznikol ich vlastný „sotický“ kalendár. Sotický rok je obdobie medzi dvoma heliakálnymi vzostupmi Síria, to znamená, že sa zhodovalo s hviezdnym rokom a občiansky rok pozostával z 12 mesiacov po 30 dňoch plus päť ďalších dní, spolu teda 365 dní. Lunárny kalendár s metonickým cyklom, koordinovaný s civilným, sa používal aj v Egypte. Neskôr sa pod vplyvom Babylonu objavil sedemdňový týždeň. Deň bol rozdelený na 24 hodín, ktoré boli spočiatku nerovnaké (oddelene pre denné svetlo a tmu), ale na konci 4. storočia pred n. e. získal moderný vzhľad. Egypťania tiež rozdelili oblohu na súhvezdia. Dôkazom toho môžu byť odkazy v textoch, ako aj kresby na stropoch chrámov a hrobiek.

Z krajín východnej Ázie bola staroveká astronómia najrozvinutejšia v Číne. V Číne boli dve pozície dvorných astronómov. Okolo 6. storočia pred Kr. e. Číňania špecifikovali dĺžku slnečného roka (365,25 dňa). Podľa toho bol nebeský kruh rozdelený na 365,25 stupňov alebo na 28 súhvezdí (podľa pohybu mesiaca). Observatóriá sa objavili v XII storočí pred naším letopočtom. e. Ale oveľa skôr čínski astronómovia usilovne zaznamenávali všetky nezvyčajné udalosti na oblohe. Prvý záznam o objavení sa kométy sa vzťahuje na rok 631 pred Kristom. o zatmení Mesiaca - do roku 1137 pred Kristom. o slnečnom - do roku 1328 pred Kristom. e., prvý meteorický roj je opísaný v roku 687 pred Kristom. e. Z ďalších výdobytkov čínskej astronómie stojí za zmienku správne vysvetlenie príčiny zatmenia Slnka a Mesiaca, objav nerovnomerného pohybu Mesiaca, meranie hviezdnej periódy najskôr pre Jupiter a od 3. storočia pred n. . e. - a pre všetky ostatné planéty, siderické aj synodické, s dobrou presnosťou. V Číne bolo veľa kalendárov. Do VI storočia pred naším letopočtom. e. bol objavený metonický cyklus a bol ustanovený lunisolárny kalendár. Začiatkom roka je zimný slnovrat, začiatkom mesiaca je nový mesiac. Deň bol rozdelený na 12 hodín (ktorých názvy sa používali aj ako názvy mesiacov) alebo na 100 častí.

Paralelne s Čínou, na opačnej strane zeme, sa Mayská civilizácia ponáhľa za získavaním astronomických poznatkov, čo dokazujú početné archeologické vykopávky na miestach miest tejto civilizácie. Starovekí mayskí astronómovia dokázali predpovedať zatmenia a veľmi starostlivo pozorovali rôzne najviditeľnejšie astronomické objekty, ako sú Plejády, Merkúr, Venuša, Mars a Jupiter. Pozostatky miest a observatórií vyzerajú pôsobivo. Žiaľ, zachovali sa len 4 rukopisy rôzneho veku a texty na stélach. Mayovia určovali synodické obdobia všetkých 5 planét s veľkou presnosťou (obzvlášť uctievaná bola Venuša), prišli s veľmi presným kalendárom. Mayský mesiac obsahoval 20 dní a týždeň - 13. Astronómia sa rozvinula aj v Indii, hoci tam nemala veľký úspech. U Inkov je astronómia priamo spojená s kozmológiou a mytológiou, čo sa odráža v mnohých legendách. Inkovia poznali rozdiel medzi hviezdami a planétami. V Európe bola situácia horšia, ale druidi keltských kmeňov určite mali nejaké astronomické znalosti.

V počiatočných fázach svojho vývoja bola astronómia dôkladne zmiešaná s astrológiou. Postoj vedcov k astrológii bol v minulosti kontroverzný. Vzdelaní ľudia vo všeobecnosti boli vždy skeptickí voči natálnej astrológii. Ale viera v univerzálnu harmóniu a hľadanie súvislostí v prírode podnietili rozvoj vedy. Preto prirodzený záujem starovekých mysliteľov vzbudila prírodná astrológia, ktorá vytvorila empirické spojenie medzi nebeskými javmi kalendárneho charakteru a znakmi počasia, úrodou a načasovaním domácich prác. Astrológia pochádza zo sumersko-babylonských astrálnych mýtov, v ktorých sa nebeské telesá (Slnko, Mesiac, planéty) a súhvezdia spájali s bohmi a mytologickými postavami, vplyv bohov na pozemský život sa v rámci tejto mytológie pretavil do vplyvu o živote nebeských telies - symbolov božstiev. Babylonskú astrológiu si požičali Gréci a potom v rámci kontaktov s helenistickým svetom prenikla do Indie. Konečné oddelenie vedeckej astronómie nastalo počas renesancie a trvalo dlho.

Formovanie astronómie ako vedy by sa pravdepodobne malo pripísať starým Grékom, pretože. mali obrovský prínos pre rozvoj vedy. V dielach starovekých gréckych vedcov sú pôvody mnohých myšlienok, ktoré sú základom vedy modernej doby. Medzi modernou a starogréckou astronómiou existuje vzťah priamej postupnosti, zatiaľ čo veda iných starovekých civilizácií ovplyvnila modernu iba prostredníctvom Grékov.

Už v starovekom Grécku bola astronómia jednou z najrozvinutejších vied. Na vysvetlenie zdanlivých pohybov planét vytvorili grécki astronómovia, najväčší z nich Hipparchos (II. storočie pred Kristom), geometrickú teóriu epicyklov, ktoré tvorili základ geocentrického systému sveta Ptolemaia (II. storočie nášho letopočtu). Keďže Ptolemaiov systém bol zásadne nesprávny, umožnil predpovedať približné polohy planét na oblohe, a preto do určitej miery uspokojoval praktické potreby na niekoľko storočí.

Systém sveta Ptolemaia završuje etapu vývoja starogréckej astronómie. Rozvoj feudalizmu a šírenie kresťanského náboženstva viedli k výraznému úpadku prírodných vied a rozvoj astronómie v Európe sa na dlhé stáročia spomalil. V ére ponurého stredoveku sa astronómovia zaoberali iba pozorovaním zdanlivých pohybov planét a koordináciou týchto pozorovaní s akceptovaným geocentrickým systémom Ptolemaia.

Astronómia sa v tomto období racionálne rozvíjala iba medzi Arabmi a národmi Strednej Ázie a Kaukazu, v dielach vynikajúcich astronómov tej doby - Al-Battani (850-929), Biruni (973-1048), Ulugbek (1394). -1449). .) a i. V období vzniku a formovania kapitalizmu v Európe, ktorý nahradil feudálnu spoločnosť, sa začal ďalší rozvoj astronómie. Obzvlášť rýchlo sa rozvíjalo v ére veľkých geografických objavov (XV-XVI storočia). Vznikajúca nová trieda buržoázie sa zaujímala o vykorisťovanie nových krajín a vybavila početné výpravy na ich objavovanie. Dlhé cesty cez oceán si však vyžadovali presnejšie a jednoduchšie metódy orientácie a načasovania, než aké dokázal poskytnúť Ptolemaiovský systém. Rozvoj obchodu a plavby si naliehavo vyžadoval zdokonalenie astronomických poznatkov a najmä teórie pohybu planét. Rozvoj výrobných síl a požiadavky praxe na jednej strane a nahromadený pozorovací materiál na strane druhej pripravili pôdu pre revolúciu v astronómii, ktorú vytvoril veľký poľský vedec Mikuláš Koperník (1473-1543) , ktorý vyvinul svoj heliocentrický systém sveta, vydaný v roku jeho smrti.

Kopernikovo učenie znamenalo začiatok novej etapy vo vývoji astronómie. Kepler v rokoch 1609-1618. boli objavené zákony pohybu planét a v roku 1687 Newton zverejnil zákon univerzálnej gravitácie.

Nová astronómia získala možnosť skúmať nielen viditeľné, ale aj skutočné pohyby nebeských telies. Jej početné a skvelé úspechy v tejto oblasti boli korunované v polovici 19. storočia. objav planéty Neptún a v našej dobe - výpočet obežných dráh umelých nebeských telies.

Astronómia a jej metódy majú v živote modernej spoločnosti veľký význam. Otázky spojené s meraním času a poskytovaním vedomostí o presnom čase ľudstvu dnes riešia špeciálne laboratóriá - časové služby, organizované spravidla v astronomických ústavoch.

Astronomické metódy orientácie, spolu s inými, sú stále široko používané v navigácii a letectve av posledných rokoch - v kozmonautike. Z astronomických poznatkov vychádza aj výpočet a zostavovanie kalendára, ktorý je hojne využívaný v národnom hospodárstve.

Obrázok 2 - Gnomon - najstarší goniometrický nástroj

Zostavovanie geografických a topografických máp, predpovedanie nástupu morského prílivu a odlivu, určovanie gravitácie na rôznych miestach zemského povrchu s cieľom odhaliť ložiská nerastov – to všetko je založené na astronomických metódach.

Štúdie procesov prebiehajúcich na rôznych nebeských telesách umožňujú astronómom skúmať hmotu v jej stavoch, aké sa v pozemských laboratórnych podmienkach doteraz nepodarilo dosiahnuť. Preto astronómia, a najmä astrofyzika, ktorá je úzko spätá s fyzikou, chémiou a matematikou, prispieva k ich rozvoju, a ako je známe, sú základom všetkých moderných technológií. Stačí povedať, že otázku úlohy vnútroatómovej energie ako prví nastolili astrofyzici a najväčší výdobytok modernej techniky – vytvorenie umelých nebeských telies (satelitov, vesmírnych staníc a lodí) by bolo vo všeobecnosti bez astronomických znalostí nemysliteľné. .

Astronómia má mimoriadne veľký význam v boji proti idealizmu, náboženstvu, mysticizmu a kňazstvu. Jeho úloha pri formovaní správneho dialekticko-materialistického svetonázoru je obrovská, pretože určuje polohu Zeme a s ňou aj postavenie človeka vo svete okolo nás, vo Vesmíre. Samotné pozorovania nebeských javov nám nedávajú dôvod priamo odhaliť ich skutočné príčiny. Pri absencii vedeckých poznatkov to vedie k ich nesprávnemu vysvetľovaniu, k poverám, mystike, k zbožšťovaniu samotných javov a jednotlivých nebeských telies. Takže napríklad v staroveku boli Slnko, Mesiac a planéty považované za božstvá a boli uctievané. V srdci všetkých náboženstiev a celého svetonázoru je myšlienka centrálnej polohy Zeme a jej nehybnosti. Mnoho povier medzi ľuďmi sa spájalo (a ani teraz sa od nich nie každý oslobodil) so zatmeniami Slnka a Mesiaca, s objavením sa komét, objavením sa meteorov a ohnivých gúľ, pádom meteoritov atď. Takže napríklad kométy boli považované za poslov rôznych katastrof, ktoré postihli ľudstvo na Zemi (požiare, epidémie chorôb, vojny), meteory sa brali za duše mŕtvych ľudí letiacich do neba atď.

Astronómia, skúmajúca nebeské javy, skúmajúca povahu, stavbu a vývoj nebeských telies, dokazuje materialitu Vesmíru, jeho prirodzený, pravidelný vývoj v čase a priestore bez zásahu akýchkoľvek nadprirodzených síl.

História astronómie ukazuje, že bola a zostáva dejiskom krutého boja medzi materialistickým a idealistickým svetonázorom. V súčasnosti už mnohé jednoduché otázky a javy neurčujú a nespôsobujú boj medzi týmito dvoma základnými svetonázormi. Teraz prebieha boj medzi materialistickou a idealistickou filozofiou v oblasti zložitejších otázok, komplexnejších problémov. Ide o základné pohľady na stavbu hmoty a Vesmíru, na vznik, vývoj a ďalší osud oboch jednotlivých častí i celého Vesmíru ako celku.

Dvadsiate storočie znamená pre astronómiu viac ako len ďalších sto rokov. Bolo to v 20. storočí, keď spoznali fyzikálnu podstatu hviezd a vyriešili záhadu ich zrodu, študovali svet galaxií a takmer úplne obnovili históriu vesmíru, navštívili susedné planéty a objavili ďalšie planetárne systémy.

Keďže na začiatku storočia mohli astronómovia merať vzdialenosti len k najbližším hviezdam, koncom storočia „siahli“ takmer až k hraniciam vesmíru. Ale až doteraz zostáva meranie vzdialeností veľkým problémom astronómie. Nestačí „natiahnuť ruku“, je potrebné presne určiť vzdialenosť k najvzdialenejším objektom; len tak spoznáme ich skutočnú charakteristiku, fyzickú povahu a históriu.

Pokroky v astronómii v 20. storočí boli úzko spojené s revolúciou vo fyzike. Pri tvorbe a testovaní teórie relativity a kvantovej teórie atómu boli použité astronomické údaje. Na druhej strane pokrok vo fyzike obohatil astronómiu o nové metódy a možnosti.

Nie je žiadnym tajomstvom, že rýchly rast počtu vedcov v XX storočia. bol spôsobený potrebami techniky, hlavne vojenskej. Ale astronómia nie je pre rozvoj techniky taká potrebná ako fyzika, chémia, geológia. Preto ani teraz, koncom 20. storočia, nie je na svete toľko profesionálnych astronómov – len okolo 10 tis.. Neviazaní podmienkami mlčanlivosti astronómovia na začiatku storočia, v roku 1909, združení v r. Medzinárodná astronomická únia (MAC), ktorá koordinuje spoločné štúdium jednej hviezdnej oblohy pre všetkých. Spolupráca astronómov z rôznych krajín sa v poslednom desaťročí zintenzívnila najmä vďaka počítačovým sieťam.

Obrázok 3 - Rádiové teleskopy

Teraz, v 21. storočí, astronómia čelí mnohým úlohám, vrátane takých zložitých, ako je štúdium najvšeobecnejších vlastností vesmíru, preto je potrebné vytvoriť všeobecnejšiu fyzikálnu teóriu schopnú opísať stav hmoty a fyzikálne procesy. Riešenie tohto problému si vyžaduje pozorovacie údaje v oblastiach vesmíru, ktoré sa nachádzajú vo vzdialenosti niekoľkých miliárd svetelných rokov. Moderné technické možnosti neumožňujú podrobne študovať tieto oblasti. Napriek tomu je tento problém teraz najnaliehavejší a úspešne ho riešia astronómovia z viacerých krajín.

Ale je dosť možné, že tieto problémy nebudú priťahovať hlavnú pozornosť astronómov novej generácie. V súčasnosti robí astronómia neutrín a gravitačných vĺn prvé nesmelé kroky. Pravdepodobne o pár desaťročí práve oni otvoria pred nami novú tvár vesmíru.

Jedna črta astronómie zostáva nezmenená, napriek jej rýchlemu rozvoju. Predmetom jej záujmu je hviezdna obloha, dostupná na obdivovanie a štúdium z akéhokoľvek miesta na Zemi. Obloha je jedna pre všetkých a každý ju môže študovať, ak chce. Aj teraz amatérski astronómovia významne prispievajú k určitým odvetviam pozorovacej astronómie. A to prináša vede nielen úžitok, ale aj veľkú, neporovnateľnú radosť.

Moderné technológie umožňujú simulovať vesmírne objekty a poskytovať dáta bežnému užívateľovi. Takýchto programov zatiaľ nie je veľa, no ich počet rastie a neustále sa zdokonaľujú. Tu je niekoľko programov, ktoré budú zaujímavé a užitočné aj pre ľudí, ktorí sú ďaleko od astronómie:

• Počítačové planetárium RedShift, produkt spoločnosti Maris Technologies Ltd., je vo svete všeobecne známe. Je to najpredávanejší program vo svojej triede a získal už viac ako 20 prestížnych medzinárodných ocenení. Prvá verzia sa objavila v roku 1993. Okamžite sa stretol s nadšeným prijatím západných používateľov a získal vedúce postavenie na trhu plnohodnotných počítačových planetárií. RedShift v skutočnosti zmenil svetový trh s astronomickým softvérom. Nudné stĺpce čísel sú premenené silou moderných počítačov na virtuálnu realitu, ktorá obsahuje vysoko presný model slnečnej sústavy, milióny objektov hlbokého vesmíru a množstvo referenčného materiálu.
• Google Earth je projekt spoločnosti Google, v rámci ktorého boli na internet umiestnené satelitné fotografie celého zemského povrchu. Fotografie niektorých regiónov majú bezprecedentne vysoké rozlíšenie.Na rozdiel od iných podobných služieb, ktoré zobrazujú satelitné snímky v bežnom prehliadači (napríklad Google Maps), táto služba využíva špeciálny klientsky program Google Earth stiahnutý do počítača používateľa.
• Google Maps je súbor aplikácií vytvorených na báze bezplatnej mapovej služby a technológie poskytovanej spoločnosťou Google. Služba je mapa a satelitné snímky celého sveta (aj Mesiaca a Marsu).
• Celestia je bezplatný 3D astronomický program. Program, založený na katalógu HIPPARCOS, umožňuje používateľovi prezerať objekty rôznych veľkostí od umelých satelitov až po úplné galaxie v troch rozmeroch pomocou technológie OpenGL. Na rozdiel od väčšiny ostatných virtuálnych planetárií môže používateľ voľne cestovať po vesmíre. Doplnky do programu vám umožňujú pridávať skutočné objekty aj objekty z fiktívnych vesmírov vytvorených ich fanúšikmi.
• KStars je virtuálne planetárium, ktoré je súčasťou vzdelávacieho projektu KDE. KStars ukazuje nočnú oblohu odkiaľkoľvek na našej planéte. Môžete pozorovať hviezdnu oblohu nielen v reálnom čase, ale aj to, ako to bolo alebo bude, s uvedením požadovaného dátumu a času. Program zobrazuje 130 000 hviezd, 8 planét slnečnej sústavy, Slnko, Mesiac, tisíce asteroidov a komét.
• Stellarium je bezplatné virtuálne planetárium. So Stellarium je možné vidieť to, čo je možné vidieť stredným a dokonca aj veľkým ďalekohľadom. Program poskytuje aj pozorovania zatmení Slnka a pohybu komét.

1. "História astronómie". Elektronický zdroj.
   Režim prístupu: http://ru.wikipedia.org/wiki/History_of_astronomy
2. "Staroveká astronómia a moderná astronómia". Elektronický zdroj.
   Režim prístupu: http://www.prosvetlenie.org/mystic/7/10.html
3. „Praktický a ideologický význam astronómie“. Elektronický zdroj.
   Režim prístupu: http://space.rin.ru/articles/html/389.html
4. „Začiatky astronómie. Gnomon je astronomický prístroj. Elektronický zdroj. Režim prístupu: http://www.astrogalaxy.ru/489.html
5. „Astronómia 21. storočia – Astronómia 20. storočia“. Elektronický zdroj.
   Režim prístupu: http://astroweb.ru/hist_/stat23.htm
6. "Astronómia" Elektronický zdroj.
   Režim prístupu: http://ru.wikipedia.org/wiki/Astronomy
7. „Astronómia 21. storočia – Výsledky 20. storočia a úlohy 21. storočia“. Elektronický zdroj.
   Režim prístupu: http://astroweb.ru/hist_/stat29.htm
8. "Počítačové planetárium RedShift". Elektronický zdroj.
   Režim prístupu: http://www.bellabs.ru/RS/index.html
9. Google Zem. Elektronický zdroj.
   Režim prístupu: http://ru.wikipedia.org/wiki/Google_Planet_Earth
10. Google Mapy. Elektronický zdroj.
    Režim prístupu: http://ru.wikipedia.org/wiki/Google_Maps
11. Celestia. Elektronický zdroj.
    Režim prístupu: http://ru.wikipedia.org/wiki/Celestia
12. KStars. Elektronický zdroj.
    Režim prístupu: http://ru.wikipedia.org/wiki/KStars
13. Stellarium. Elektronický zdroj.
    Režim prístupu: http://ru.wikipedia.org/wiki/Stellarium

Katedra astronómie na Petrohradskej univerzite je jednou z najstarších v Rusku. Bola založená v januári 1819. Prvým vedúcim katedry bol akademik V.K. Višnevskij, po ňom ju viac ako 40 rokov obsadil akademik A.N. Savich. V roku 1881 bolo pričinením profesora S.P.Glazenapa na univerzite založené Astronomické observatórium, ktoré sa v roku 1992 transformovalo na Astronomický ústav.

V rôznych rokoch študovali, pracovali a učili na Astronomickom oddelení vynikajúci vedci - V.A. Ambartsumyan, V.V. Sobolev, V.A. Dombrovsky, V.V. Sharonov, K.F. ďalší. Katedra je hrdá najmä na to, že dvaja z jej absolventov, akademici V.A. Ambartsumyan a A.A. Boyarchuk, stáli niekoľko rokov na čele Medzinárodnej astronomickej únie.

V súčasnosti Astronomické oddelenie Fakulty matematiky a mechaniky Petrohradskej univerzity pozostáva z Astronomického ústavu a troch katedier: astronómie, nebeskej mechaniky a astrofyziky. Ústav zahŕňa laboratóriá pre teoretickú astrofyziku, pozorovaciu astrofyziku, aktívne galaktické jadrá, astrometriu, nebeskú mechaniku a hviezdnu astronómiu, rádioastronómiu a slnečnú fyziku. V ústave a na katedrách pracuje asi 80 vedcov, z toho 21 lekárov a 43 kandidátov vied.

Vedecké a vzdelávacie laboratóriá katedry sú vybavené moderným prístrojovým vybavením. Špeciálna astronomická knižnica, ktorá má asi 20 000 položiek, dostáva zo zahraničia mnoho ruských vedeckých periodík a významných astronomických časopisov. Všetky zdroje využívajú zamestnanci aj postgraduálni študenti a študenti Astronomického odboru.

Astronómovia univerzity vykonávajú pozorovania na mnohých teleskopoch v Rusku, blízkom i ďalekom zahraničí: na 6-metrovom optickom ďalekohľade a na 600-metrovom rádioteleskope Špeciálneho astrofyzikálneho observatória Ruskej akadémie vied, na ďalekohľadoch Pulkovo a krymských observatóriách, ako aj na veľkých teleskopoch vo Francúzsku, Nemecku, Taliansku a dokonca aj na Havajských ostrovoch. Spolupráca s poprednými svetovými astronomickými inštitúciami sa stala neoddeliteľnou súčasťou života univerzitných astronómov.

Astronomický výskum

Moderná astronómia študuje širokú škálu objektov – od susedného Mesiaca a umelých nebeských telies až po kvazary nachádzajúce sa na „okraji“ vesmíru. Sú to hviezdy, veľké a malé planéty, ich satelity, galaxie a kvazary, oblaky prachu a plynu, žiarenie, gravitačné a magnetické polia, ako aj kozmické žiarenie. Vesmír je unikátne fyzikálne laboratórium, ktoré umožňuje študovať hmotu vo všetkých stavoch, vrátane tých, ktoré sú pre výskum metódami „pozemskej“ fyziky neprístupné.

Na Petrohradskej univerzite sú zastúpené mnohé oblasti astronomického výskumu. Uvádzame tie najdôležitejšie:

• fraktálna štruktúra vesmíru
• galaxie s aktívnymi jadrami
• skrytá hmota v galaxiách
• špirálová štruktúra našej galaxie
• kinematika hviezd
• interakcia žiarenia a hmoty v rôznych vesmírnych objektoch
• syntéza chemických prvkov vo hviezdach
• hviezdy s protoplanetárnymi systémami
• slnečné rádiové vyžarovanie
• dynamika medziplanetárnej hmoty
• vývoj obežných dráh v planetárnych a satelitných systémoch
• matematické metódy spracovania astronomických pozorovaní
• výpočet konštrukcie a optiky ďalekohľadov

Vedecký výskum sa spravidla uskutočňuje v úzkej spolupráci so zamestnancami inštitúcií Ruskej akadémie vied: Hlavné (Pulkovo) astronomické observatórium, Špeciálne astrofyzikálne observatórium atď., Ako aj so zahraničnými ústavmi a observatóriami.

Univerzitní astronómovia každoročne publikujú 1-2 knihy a približne 90 článkov, z ktorých polovica je publikovaná v medzinárodných vedeckých časopisoch. Úspechy astronómov univerzity sa vyznačujú prestížnymi oceneniami, veľkým počtom osobných a kolektívnych grantov, početnými pozvánkami na ruské a medzinárodné vedecké konferencie. Mená našich vedcov sú na mapách Mesiaca a Marsu. Asteroid Aoluta bol pomenovaný na počesť Astronomického observatória Leningradskej univerzity, 9 ďalších je pomenovaných po vynikajúcich astronómoch univerzity.

Vyučovanie astronómie

Podľa univerzitnej tradície prednášky a prácu s doktorandmi a študentmi vykonávajú poprední vedci. Proces učenia študentov možno rozdeliť do dvoch etáp:

• po prvé - študujú sa základné matematické, fyzikálne a astronomické disciplíny, ako aj programovanie,
• v druhom je hlavná pozornosť venovaná vzdelávaniu v jednom z ôsmich špecializácií (astrometria, nebeská mechanika, hviezdna astronómia, teoretická astrofyzika, pozorovacia astrofyzika, rádioastronómia, slnečná fyzika, fyzika planetárnych systémov).

Celková dĺžka štúdia na Astronomickom oddelení Petrohradskej univerzity je 6 rokov.

Po výbere špecializácie si študenti vyšších ročníkov vypočujú prednášky a zúčastňujú sa seminárov z rôznych oblastí modernej astronómie, napr. Slnko, relativistická a stochastická nebeská mechanika atď.

Osobitné miesto v príprave študentov zaujímajú astronomické pozorovacie praktiky, z ktorých niektoré prebiehajú v najväčších hvezdárňach a ústavoch u nás, blízkom i ďalekom zahraničí. Veľká pozornosť v procese učenia sa venuje aktívnemu rozvoju výpočtovej techniky. Tomu napomáha vysoká vybavenosť Astronomického ústavu ako modernými výpočtovými prostriedkami, tak aj najnovšími počítačovými programami na spracovanie astronomických pozorovaní a modelovanie vesmírnych objektov.

Študenti a doktorandi Astronomického odboru sú priamo zapojení do vedeckého výskumu pod vedením starších kolegov. To je mimoriadne dôležité pre formovanie vysokokvalifikovaných odborníkov schopných vykonávať vedeckú prácu na svetovej úrovni.

Astronomické oddelenie Štátnej univerzity v Petrohrade poskytuje základné vzdelanie, ktoré možno uplatniť v širokej škále oblastí ľudskej činnosti. Absolventi Astronomického odboru pracujú v astronomických inštitúciách Petrohradu - Hlavnom (Pulkovskom) astronomickom observatóriu, Inštitúte aplikovanej astronómie, Astronomickom inštitúte Univerzity v Petrohrade, ako aj v ústavoch a observatóriách v Rusku a krajinách SNŠ. . Značný počet absolventov absolvuje stáže a pracuje v zahraničí: v Nemecku, USA, Francúzsku, Švédsku, Fínsku, Poľsku a ďalších krajinách. Popri vedeckej činnosti sa absolventi katedry ocitajú ako pedagógovia elitných škôl a univerzít, programátori, špecialisti v oblasti počítačových a sieťových technológií. Po ukončení štúdia sa študenti môžu zapísať na postgraduálnu školu, aby pokračovali vo vedeckej práci a obhájili svoje dizertačné práce.

Každého zaujíma, čo sa stalo a hlavne, čo sa stane s našou planétou Zem. Ale jej osud je úzko spojený so Slnkom.

Najprv sa zamyslite nad tým, aká bola naša minulosť.

V rokoch 1944-49. - O.Yu. Schmidt navrhuje nasledovný scenár vzniku slnečnej sústavy: Slnko a planéty vznikli z jedného plynno-prachového komplexu s hmotnosťou asi 10 5 hmotností Slnka asi pred 5 miliardami rokov. Najprv sa vytvorilo Slnko a potom asi pred 4,6 miliardami rokov - planéty.

Ako sa dnes vedci domnievajú, Slnko a ďalšie hviezdy vznikajú z plyno-prachových oblakov v dôsledku mierneho gravitačného stlačenia, ktoré tvorí malé zhutnenie, ku ktorému je priťahovaný okolitý plyn. Zmršťovaním sa táto protohviezda zahrieva, až kým v nej nezačnú termonukleárne reakcie. Potom hviezda svojim žiarením vyfúkne okolo seba plyn, ktorého zvyšky rotujú v plyno-prachovom disku, ktorý ju obklopuje.

Keď sa disk otáčal okolo Slnka, pevné horniny sa zlepili a vytvorili terestrické planéty a svetelné prvky boli vynesené slnečným žiarením na perifériu a vznikli z nich obrovské planéty.

Potom Slnko vstupuje do hlavnej postupnosti a je v relatívne stabilnom stave, kým nevyhoria zásoby vodíka v jadre.

Práve teraz Slnko nepretržite rafinuje vodíkové palivo na héliový „popol“, ktorý zostáva v jadre. Štyri jadrá atómu vodíka sa menia na jedno jadro atómu hélia, takže priemerná hmotnosť častíc v strede Slnka sa časom zvyšuje. Jadrá hélia zároveň vytvárajú menší tlak ako jadrá vodíka. Vďaka tomu sa znižuje rýchlosť premeny vodíka na hélium, čo vedie k nerovnováhe medzi tlakom a gravitáciou. Postupom času sa veľkosť jadra Slnka postupne zmenšuje. Ale v hustejšom a teplejšom jadre začnú reakcie syntézy prvkov prebiehať rýchlejšie. Množstvo vytvorenej energie, ktorá uniká zo stredu, sa zvyšuje: postupne rozširuje vonkajšie časti hviezdy a zvyšuje jej svietivosť.

Takéto pomalé zmeny v jadre Slnka prebiehajú od chvíle, keď sa naša hviezda „zrodila“. Svietivosť Slnka je v súčasnosti asi o 30 % vyššia ako pred 4,6 miliardami rokov. Tento trend bude v budúcnosti pokračovať s postupným zrýchľovaním, pokiaľ sa slnečná guľa nerozšíri do gigantickej veľkosti a hviezda sa nezmení na červeného obra. Stane sa tak po vyčerpaní zásob vodíka v jadre.

Toto je naša minulosť a súčasnosť podľa astronómov. A akú budúcnosť nám veda predpovedá? Ukazuje sa, že nárast slnečného žiarenia povedie k smrti zemskej biosféry dávno pred premenou slnka na červeného obra.

Prvými vedcami, ktorí upozornili na priamy vplyv zvyšujúcej sa svietivosti Slnka na Zem, boli James Lovelock a Michael Whitfield. V článku publikovanom v roku 1982 v časopise Nature ukázali, že ako sa Zem otepľuje, jej horniny budú vystavené rastúcemu deštruktívnemu účinku atmosféry, v dôsledku čoho sa zvýši absorpcia oxidu uhličitého (CO 2 ): atmosférický oxid uhličitý sa v dôsledku chemických reakcií naviaže na sedimentárne horniny. Lovelock a Whitfield vypočítali, že za 100 miliónov rokov sa množstvo CO 2 v atmosfére zníži na úroveň, ktorú už fotosyntéza nedokáže podporovať. Rastliny začnú miznúť. Po nich budú nasledovať živočíchy, ktoré sa živia rastlinami a dýchajú kyslík – produkt procesu fotosyntézy, ktorý sa vyskytuje v rastlinách. A to všetko sa podľa vedcov udeje v časovom období nie viac ako to, čo nás delí od éry dinosaurov.

Moderní vedci vo všeobecnosti súhlasia so závermi Lovelocka a Whitfielda, hoci ich považujú za príliš pesimistické. Nový model, ktorý vyvinuli vedci z Pennsylvánskej univerzity (USA) Ken Caldera a James Casting, zahŕňa správnejšiu interpretáciu skleníkového efektu, ako tomu bolo v prípade práce Lovelocka a Whitfielda. V novom modeli bude biosféra existovať minimálne 10-krát dlhšie ako to, ktoré uplynulo od jej vzniku.

Za približne 3,5 miliardy rokov sa svietivosť Slnka zvýši o 40 % v porovnaní so súčasnou úrovňou. Všetky zásoby vody z povrchu našej planéty sa vyparia, povrch vyschne, popraská a bude vyzerať ako povrch Venuše dnes. Pri nedostatku vody bude mať oxid uhličitý, ktorého 25 – 40 % súčasného množstva je rozpustených vo vodách oceánov, len jednu cestu – do atmosféry. Viac CO 2 v atmosfére povedie k ešte väčšiemu zahrievaniu povrchu planéty v dôsledku skleníkového efektu. Zem bude pokrytá trhlinami a v dôsledku zvýšenej sopečnej činnosti sa do atmosféry dostane ďalší oxid uhličitý. V dôsledku toho Zem príde nielen o všetky zásoby vody, ale bude zahalená aj do tenkej škrupiny oxidu uhličitého. Biosféra zmizne.

Potom sa Zem bez života niekoľko miliárd rokov nezmení, okrem neustáleho zvyšovania teploty jej povrchu. No po 7 miliardách rokov začne žiarenie našej hviezdy prudko narastať, čo bude znamenať prechod Slnka do ďalšej fázy evolúcie. Keď vek Slnka dosiahne 12 miliárd rokov, zásoby vodíka v jeho jadre sa minú.

Potom sa jadro hviezdy začne rýchlo zmenšovať, pretože nič iné nebráni gravitačnej kontrakcii. V dôsledku kompresie sa teplota vo vnútri jadra prudko zvýši a vodík prichádzajúci z vonkajších vrstiev sa opäť začne meniť na hélium ešte rýchlejším tempom. Energia uvoľnená v tomto prípade sa ponáhľa do vonkajších vrstiev hviezdy a rozšíri ich najskôr 2, potom 3-krát alebo viac. Slnko ukončí svoj pobyt v hlavnej postupnosti hviezdneho vývoja a stane sa podobrom na približne 700 miliónov rokov.

Keď sa všetok vodík v jadre Slnka spotrebuje, jadrové spaľovanie sa presunie do rozpínajúceho sa obalu jadra. Táto zmena povedie k udalostiam, ktoré dramaticky zvýšia spotrebu vodíka a uvoľnenie energie, čo povedie k rozšíreniu povrchových vrstiev našej hviezdy do ohromujúcej veľkosti. Zmení sa na nafúknutú karikatúru pôvodnej podoby, jej priemer sa zväčší viac ako 160-krát. Slnko sa stane červeným obrom.

V tej dobe nastanú pre vnútorné oblasti slnečnej sústavy naozaj ťažké časy. Keď sa veľkosť Slnka zväčší a zmení sa na červeného obra, pohltí a vyparí najskôr Merkúr, potom Venušu. V slnečnej sústave bude o dve planéty menej. Čo sa však stane so Zemou? Odpoveď je nejednoznačná. Faktom je, že v štádiu červeného obra stráca vyvíjajúca sa hviezda väčšinu svojej hmoty, ktorú do vesmíru unáša silný hviezdny vietor. Slnko aj teraz stráca svoju podstatu. Do okolitého priestoru ju unáša prúd riedkej plazmy unikajúci zo slnečnej koróny. V súčasnosti Slnko stráca sotva viac ako stotinu percenta svojej hmoty za jednu miliardu rokov. Ale hviezdny vietor červených obrov v poslednom štádiu, ako sú premenné hviezdy ako Mira Ceti, má oveľa desivejšiu silu. Jednoducho vyfúkne ľahké frakcie hmoty z červeného obra do vesmíru. Takto vznikajú planetárne hmloviny. Modely hviezdneho vývoja ukazujú, že Slnko stratí takmer polovicu svojej hmoty, kým sa stane bielym trpaslíkom.

Keď Slnko stráca svoju hmotnosť, planéty sa okolo neho budú pohybovať po čoraz väčších obežných dráhach v dôsledku oslabenia gravitačnej sily Slnka. Z tohto dôvodu zostáva konečný osud Zeme neistý. Snáď sa naša planéta vyhne stretnutiu s nafúknutým Slnkom presunom na obežnú dráhu, na ktorej sa momentálne nachádza Mars.

Či sa to stane alebo nie, závisí od toho, či Slnko pred expanziou stratí dostatok hmoty. Niektoré modely predpovedajú, že Zem bude mať dostatok času, aby sa vyhla zničeniu. Iné modely však predpovedajú úplne iný výsledok. Podľa výpočtov, ktoré vykonali George Bowen a Lee Ann Willson z University of Iowa (USA), dôjde k hlavnej strate hmoty Slnka až po tom, čo pohltí Zem.

Astronómovia presne nevedia, čo sa stane so Slnkom na konci fázy červeného obra, pretože doteraz nedokázali zostrojiť vhodný model pre udalosti spojené s héliovým zábleskom - začiatok horenia hélia v jadre. hviezdy. Willsonov výskum ju priviedol k záveru, že Slnko by mohlo prežiť héliový záblesk bez toho, aby stratilo svoj objem. Podľa jej názoru Zem zhorí do tla a jej popol rozptýli slnečný vietor.

Kasper Rybiki z Poľskej akadémie vied a Carlo Denis z Univerzity v Liege (Belgicko) veria, že prílivová interakcia povedie k zníženiu obežnej dráhy Zeme. Vonkajší obal Slnka s najväčšou pravdepodobnosťou „zachytí“ Zem a „stiahne“ ju do jadra, najmä v posledných fázach života červeného obra, keď opakované krátkodobé záblesky hélia nafúknu hviezda na maximálnu veľkosť.

Aj keď sa Zemi podarí vyhnúť sa tomuto nebezpečenstvu, bude poriadne „vypražená“. Keď svietivosť Slnka vzrastie z 2000 na 3000-násobok súčasnej úrovne, teplota zemského povrchu dosiahne 1500°C.

Naša planéta sa nakoniec zmení na guľu roztavenej lávy a všetka jej atmosféra a pevná povrchová vrstva jednoducho vykypí.

Takýto neslávny koniec čaká našu rodnú planétu v ďalekej budúcnosti. A ak ľudstvo nenájde spôsob, ako sa presťahovať do inej oblasti vesmíru vhodnej pre život, či už na vesmírnych lodiach, alebo spolu s planétou Zem, tak naša civilizácia zomrie. Stále však máme k dispozícii minimálne stovky miliónov rokov. Počas tejto doby môžete nájsť cestu von.

Podľa odborníkov sa v našej dobe množstvo vedeckých informácií o prírodných javoch zdvojnásobuje každých 10-12 rokov. A to zrejme nie je len jednoduchá registrácia zaujímavého faktu, ale odraz objektívneho zákona vývoja spoločnosti v jej súčasnej fáze. Preto, aby sme udržali krok s pokrokom, je potrebné zabezpečiť rozvoj vedy práve takýmto zrýchlením.

„V dobe, keď sa čoraz viac prejavuje úloha vedy ako priamej výrobnej sily,“ povedal generálny tajomník Ústredného výboru KSSZ L. I. Brežnev na XXIV. zjazde KSSZ, „hlavnou vecou už nie sú jej individuálne úspechy, nie akokoľvek sú brilantné, ale vysoká vedecká a technická úroveň celej produkcie“ [Materiály XXIV. zjazdu KSSZ. M., 1971, s. 56].

Bez vedy nemožno úspešne vyriešiť také zásadné problémy, ktorým čelí moderné ľudstvo, ako je prieskum vesmíru, ochrana životného prostredia, rozvoj a vytváranie nových zdrojov energie atď.

Dnes sa pokrok vedy stal jedným z hlavných faktorov určujúcich osud celého ľudstva. Najmä v našej krajine sa veda stala jedným z hlavných zdrojov zvyšovania materiálnej životnej úrovne ľudí, stále viac ovplyvňuje všetky aspekty života sovietskeho ľudu.

V ére vedeckej a technologickej revolúcie sa úloha základného vedeckého výskumu nesmierne zvýšila - štúdium najhlbších, najkomplexnejších a najzákladnejších vzorcov sveta okolo nás.

Práve základný výskum v konečnom dôsledku spôsobuje najvýznamnejšie revolučné zmeny v technológii a výrobe.

„Dobre vieme,“ povedal generálny tajomník Ústredného výboru KSSZ L. I. Brežnev v Správe ÚV KSSZ na XXV. zjazde strany, „že plnohodnotný prúd vedecko-technického pokroku vyschne, ak nebude neustále živený základným výskumom“ [Materiály XXV. zjazdu CPSU. M., 1976, s. 48].

Veda už veľa pochopila pri štúdiu základných vlastností vesmíru, ale vesmír je nekonečne rozmanitý, a ako jeden staroveký mudrc správne poznamenal, čím širší je okruh našich vedomostí, tým väčšia je línia kontaktu s neznámym.

Ale na to, aby sme dnes na úrovni nášho poznania prenikli do tohto neznáma, je potrebné študovať hmotu v jej extrémnych stavoch.

Obrovské teploty v desiatkach a stovkách miliónov stupňov. Kolosálny tlak desiatok a stoviek miliónov atmosfér. Obrovské hustoty stoviek miliónov a miliárd ton na centimeter kubický. Obrovské energie, porovnateľné s energiou výbuchu termonukleárnej nálože s hmotnosťou rovnajúcou sa desiatkam tisícok slnečných hmôt. Vesmírne vákuum...

Sú to fyzikálne podmienky, ktorých štúdium je nevyhnutné pre pokrok modernej vedy. Reprodukovať takéto podmienky v pozemských laboratóriách je však, samozrejme, nemožné.

A predsa existuje laboratórium, kde sa realizujú takéto nezvyčajné stavy hmoty. Je to nekonečne rozmanité laboratórium vesmíru.

„Treba uznať,“ zdôrazňuje slávny teoretický fyzik R. Dicke, že v princípe sú fyzik aj jeho prístroje tak pevne spojené so zvyškom Vesmíru, sú doň tak organicky ponorené, že ani ich mentálne oddelenie je nemožné.

Podľa obrazného vyjadrenia doktora fyzikálnych a matematických vied N. V. Mitskevicha potrebovali moderní fyzici, aby ďalej prenikli do tajov prírody, do svojich laboratórií „umiestniť“ hviezdu, galaxiu a dokonca aj vesmír.

Práve tieto okolnosti vysvetľujú neustále sa zvyšujúci záujem o štúdium vesmíru, najmä rôznych fyzikálnych procesov vo vesmíre.

Predstavy o vesmíre boli vždy najdôležitejšou súčasťou vedeckého obrazu sveta. Nie je náhoda, že po mnoho storočí bola „vodcom“ prírodných vied veda o vesmíre – astronómia. Boli to najmä astronomické pozorovania, ktoré slúžili ako počiatočný základ pre objavenie zákonov mechaniky a zákona univerzálnej gravitácie, teda pre vybudovanie základov klasickej fyziky.

V budúcnosti sa do popredia dostala fyzika, ktorá vytvorila také zásadné teórie, ktoré majú zásadný význam pre poznanie sveta okolo nás, ako je kvantová mechanika a teória relativity.

V našej dobe vzrástol význam astrofyzikálneho výskumu. Ak sa predtým táto oblasť astronómie, ktorá sa zaoberá štúdiom fyzikálnej podstaty javov vyskytujúcich sa vo vzdialených a neprístupných hĺbkach vesmíru, zdala najabstraktnejšia a odlúčená od skutočného života, dnes je to práve táto oblasť, ktorá získala najväčší praktický záujem.

Ak začneme počítať zásadné objavy uskutočnené za posledné desaťročia v rôznych oblastiach vedy, zistíme, že astrofyzika v tomto ukazovateli zaujíma jedno z prvých miest v modernej prírodnej vede.

Vďaka vývoju zásadne nových prostriedkov na štúdium kozmických javov a vynikajúcich objavov uskutočnených v hlbinách vesmíru, vďaka neobmedzenej možnosti čerpať jedinečné informácie v nekonečne rozmanitom prírodnom laboratóriu vesmíru, sa teraz zjavne začína nová éra. vo vývoji prírodných vied, éry, v ktorej bude astrofyzika patriť na popredné miesto.

„Veda urobila významný pokrok v štúdiu vesmíru vrátane hviezd, galaktických jadier, procesov prebiehajúcich na Slnku a kozmického žiarenia,“ poznamenáva akademik V. A. Kotelnikov, viceprezident Akadémie vied ZSSR. Zásadné objavy modernej astrofyziky súvisiace s možnosťami pozorovania v nových rozsahoch elektromagnetických vĺn objasnili niektoré aspekty vývoja hviezd a galaxií. Vesmír.

Ďalší rozvoj astronomických pozorovaní ako z povrchu Zeme, tak aj pomocou kozmických lodí a umelých družíc umožní získavať čoraz úplnejšie informácie o mnohých javoch v reťazci kozmického vývoja, o záhadných astrofyzikálnych objektoch.

Vesmír je súčasťou sveta

Prírodná veda neštuduje celú hmotu, ale len tie alebo iné jej aspekty, ktoré sú determinované povahou ľudskej činnosti. Teraz sa k tejto problematike budeme musieť opäť vrátiť v súvislosti s potrebou ujasniť si, čo presne máme pod pojmom „Vesmír“ chápať.

Začnime tým, že v populárno-náučnej a vedeckej literatúre sa občas objavujú výrazy ako „začiatok vesmíru“, „hranice vesmíru“, „keď vesmír neexistoval“…

Takéto výrazy spôsobujú prirodzený zmätok: ak teda vesmír mal začiatok, nie je večný? Ale ako sa teda vysporiadať s jedným z hlavných ustanovení materializmu o večnosti vesmíru?

Aby sme tomu lepšie porozumeli, skúsme si predstaviť rozhovor dvoch imaginárnych postáv – Astronóma a Filozofa zaoberajúceho sa metodologickými problémami vedy o Vesmíre.

Amatérsky. Pred pár rokmi som pri čítaní populárno-vedeckej literatúry o astronómii jasne pochopil, čo sa myslí pod pojmom „vesmír“. Ale v poslednom čase som úplne zmätený. Možno sa teraz vesmír chápe ako niečo iné?

Filozof. A čo podľa vás vesmír predtým chápal?

Amatérsky. Ak sa nemýlim, vždy sa verilo, že Vesmír je „všetko, čo existuje“.

Filozof. Pojem „existencia“ je však dostatočne nejednoznačný. A preto je potrebné si ujasniť, o akej existencii hovoríme.

Amatérsky. No vo všeobecnosti o všetkom, čo vo vesmíre existuje.

Filozof. Nemyslíte si však, že to vedie k začarovanému kruhu: „Vesmír“ je to, čo existuje vo „Vesmíre“?

Amatérsky. Ano, naozaj...

Filozof. A pravdepodobne nemá zmysel považovať za existujúce niečo, o existencii čoho nemáme žiadne informácie.

Amatérsky. Rozumiem... Potom, samozrejme, treba považovať za existujúce to, čo možno priamo pozorovať pomocou moderných prostriedkov vedeckého výskumu.

Filozof. Toto je niečo určitejšie. Ale skôr ako prijmeme váš návrh, skúsme ho najskôr analyzovať. Ak súhlasíme s vašou definíciou, tak v relatívne nedávnej minulosti sme pod Vesmírom mali chápať „hviezdny Vesmír“, teda našu Galaxiu. A teraz, keď sú nám známe aj iné galaxie, súčasťou „Veľkého vesmíru“ je Metagalaxia.

Amatérsky. No... Zrejme tak, ako to je.

Filozof. Snáď by bolo všetko v poriadku nebyť jedného „ale“. Žiaľ, fyzika aj astronómia nás už presvedčili, že pozorovaná chrbtica je veľmi nespoľahlivým kritériom existencie.

Amatérsky. Nerozumiem celkom, čo tým myslíš.

Filozof. Môžem to vysvetliť. Ako viete, vďaka konečnej rýchlosti šírenia elektromagnetických vĺn pozorujeme všetky vesmírne objekty s oneskorením, o to výraznejšie, čím sú ďalej. Povedzme, že známa Polárna hviezda sa nachádza vo vzdialenosti asi 500 svetelných rokov – to znamená, že ju vidíme takú, ako bola asi pred piatimi storočiami. Je možné za takýchto podmienok bezpodmienečne tvrdiť, že existuje, na základe skutočnosti, že ju dnes pozorujeme? Pravdepodobne existuje, pretože je nepravdepodobné, že by sa hviezde tohto typu stalo niečo drastické do 500 svetelných rokov. Toto je však len možnosť. Existujú však nestacionárne vesmírne objekty, kde dochádza k hlbokým kvalitatívnym zmenám v relatívne krátkych časových úsekoch, doslova v priebehu niekoľkých rokov? Ako byť s nimi? Možné sú aj zložitejšie situácie. Jedným slovom, pozorovateľnosť ako kritérium existencie pre astronómiu je podľa môjho názoru málo užitočná.

Myslím si, že je správnejšie vychádzať z inej myšlienky, podľa ktorej sa vo vesmíre realizuje celá rozmanitosť fyzikálnych podmienok a javov, ktoré umožňujú hlavné fyzikálne teórie ...

Amatér: Ale keďže sa rozvíjajú naše poznatky o svete okolo nás a s nimi aj základné fyzikálne teórie, automaticky to znamená, že rôznym vesmírom zodpovedajú rôzne úrovne rozvoja vedy.

Filozof. Myslím si, že vesmír by sa nemal vnímať ako holistický aspekt všetkého, čo existuje, ale vo vzťahu k určitej úrovni ľudskej praxe. Inými slovami, vesmír je oblasť procesov a javov, ktorá je zdôraznená modernými vedeckými prostriedkami, pozorovacími a teoretickými.

Amatér: Takže je to naozaj tak? Môže existovať viacero vesmírov! Zvláštna situácia.

Filozof. Nič zvláštne. Každá kozmologická teória obnovuje vesmír „svojím spôsobom“, buduje svoj vlastný model. A „vesmíry“ rôznych teórií sa navzájom nezhodujú. Netreba zabúdať na skutočnosť, že takýto „teoretický“ vesmír sa nikdy nestane úplne dokončeným „obrazom“ skutočného sveta. Ďalší výskum ju nevyhnutne doplní a prehĺbi...

Mimochodom, ak sa pozrieme na postupné učenia o svete z tohto hľadiska, je celkom jasné, že hoci všetky tieto učenia tvrdili, že opisujú svet ako celok, v skutočnosti sa každé z nich týkalo len obmedzeného regiónu. Vesmír, ktorého hranice sa prechodom postupne rozširovali od jedného učenia k druhému.

Systém sveta Aristoteles - Ptolemaios teda správne odzrkadľoval niektoré črty Zeme ako nebeského telesa: skutočnosť, že Zem je guľa, že všetko gravituje smerom k svojmu stredu... Tak to bola doktrína tzv. samotná Zem.

Systém sveta Koperníka vlastne opísal štruktúru slnečnej sústavy a systém sveta Herschel - štruktúru našej Galaxie...

Vesmír sa rozpína

Aké sú hlavné črty moderných predstáv o vesmíre?

Centrálna hviezda našej planetárnej sústavy - Slnko je súčasťou obrovského hviezdneho ostrova - galaxie. Naša galaxia má špirálovitú štruktúru a pozostáva zo 150 miliárd hviezd. Jeho priemer dosahuje 100 tisíc svetelných rokov.

Mimo našej Galaxie sú ďalšie hviezdne ostrovy. Najbližší spolu s ním tvoria takzvaný Lokálny systém. Zahŕňa najmä slávnu galaxiu v súhvezdí Andromeda, ktorej vzdialenosť je asi 2 milióny svetelných rokov.

V oblasti sveta, ktorá je prístupná moderným astronomickým pozorovaniam, sú miliardy galaxií. Ich celok sa nazýva Metagalaxia.

Ešte na začiatku tohto storočia vedu dominovala myšlienka, že vesmír je nehybný a vo svojich hlavných črtách sa časom nemení.

V roku 1922 však talentovaný sovietsky matematik A. A. Fridman (1888–1925) zistil, že Einsteinove rovnice všeobecnej relativity, ktoré opisujú správanie vesmíru, nemajú stacionárne riešenia.

Z Friedmanovej práce vyplynulo, že vesmír sa musí buď rozpínať, zmršťovať, alebo pulzovať. Následne tento teoretický záver potvrdili aj astronomické pozorovania, ktoré odhalili červený posun spektrálnych čiar v spektrách galaxií. Ako je známe, k takémuto javu dochádza, keď sa zdroj kmitov vĺn vzďaľuje od pozorovateľa (Dopplerov jav).

Nebudeme teraz zachádzať do histórie kontroverzie, ktorá sa rozvinula okolo interpretácie červeného posunu v spektrách galaxií. V každom prípade možno dopplerovskú povahu tohto javu považovať za dostatočne spoľahlivo preukázanú. To znamená, že všetky galaxie sa rozptýlia rôznymi smermi a čím ďalej je galaxia od nás, tým rýchlejšie sa vzďaľuje. Dochádza k roztiahnutiu priestoru, ktorý nemá jediný stred a je taký, že rýchlosť zväčšovania vzdialenosti medzi akýmikoľvek dvoma bodmi je úmerná tejto vzdialenosti.

Žijeme teda v rozpínajúcom sa vesmíre.

Keď poznáme mieru galaktickej recesie, môžeme mentálne zvrátiť obraz expanzie a potom dospejeme k základnému záveru, že pred 15 až 18 miliardami rokov bol vesmír v inom stave, ako bol v našej ére. Neexistovali žiadne hviezdy, žiadne galaxie, žiadne iné izolované vesmírne objekty. Bolo tam len veľa superhustej horúcej plazmy.

Explozívny rozpad a expanzia tejto skupiny nakoniec viedli k objaveniu sa rôznych objektov a fyzikálnych podmienok, ktoré v našej dobe pozorujeme vo vesmíre.

Vesmír sa teda mení v čase.

Jeho minulosť nie je totožná s prítomnosťou, ale prítomnosť nie je totožná s budúcnosťou.

Výraznou revíziou prešla aj myšlienka, že vo Vesmíre prevládajú extrémne pomalé a plynulé procesy. Ako sa v posledných desaťročiach ukázalo, predovšetkým vďaka výskumom sovietskych astronómov, mnohé fázy vývoja hmoty vo vesmíre sú prudko nestacionárne a majú charakter výbuchu, rozpadu, rozptylu. A takáto nestacionárnosť sa prejavuje v kozmických javoch najrozmanitejších mier, na rôznych úrovniach existencie hmoty.

Ako poznamenal akademik V. A. Ambartsumyan, najdôležitejším dôsledkom týchto objavov bola premena astrofyziky na evolučnú vedu. Ak sa skoršia astrofyzika obmedzovala najmä na štúdium fyzikálnych vlastností rôznych vesmírnych objektov, charakterizujúcich najmä ich súčasný stav, teraz sa do popredia dostáva štúdium ich prehistórie, pôvodu a vývoja, kvalitatívnych premien, prechodov hmoty z jednej formy do druhej. popredia.

Minulosť a prítomnosť

Vzniká tak problém objasnenia minulých stavov vesmírnych objektov, po sebe nasledujúcich etáp ich vývoja. Úloha je mimoriadne náročná, ak vezmeme do úvahy, že hovoríme o obrovských časových intervaloch miliónov a miliárd rokov a o takých stavoch, ktoré by v našej dobe mohli prejsť zásadnými zmenami.

História prírodných vied však ukazuje, že ak sa určité úlohy vynoria pred vedou, potom existujú spôsoby, ako ich vyriešiť. Najmä moderná astrofyzika má veľmi reálne možnosti prieniku do minulosti.

Všeobecne povedané, na to, aby sme odhalili zákonitosti vývoja akéhokoľvek objektu záujmu, je potrebné ho študovať v pohybe, kde pohybom rozumieme v širokom zmysle akúkoľvek zmenu.

Existuje stará legenda o kráľovi, ktorý raz požiadal svojich mudrcov o ťažkú ​​úlohu. Pozval ich do paláca, ukázal im veľkú kamennú guľu ležiacu uprostred nádvoria a požiadal ich, aby určili, čo je v nej. Trikari sa jeden po druhom pokúšali vyriešiť zložitý problém. Celé dni sedeli sami s loptou, sústredene do nej hľadeli a pokúšali sa preniknúť dovnútra kameňa silou myšlienky. A jeden po druhom odchádzali so sklonenými hlavami, pretože nezvládli úlohu. Takto to pokračovalo, až kým sa medzi mudrcami nenašiel skutočne múdry človek. Pod tajomnou guľou prikázal postaviť oheň a zohrieval ho, kým rozžeravený kameň nepraskol a guľa sa nerozlomila na dve polovice. A potom všetci videli, že vo vnútri lopty nie je nič iné ako kameň ...

Ak by bol predmet skúmania nehybný, ak by sa mu nič nestalo, ak by v ňom nenastali žiadne zmeny, nebolo by možné sa o ňom dozvedieť nič spoľahlivé. Skutočne vedecké sledovanie je založené na štúdiu skutočných zmien vyskytujúcich sa v prírode.

Samozrejme, pre „pevný“ objekt môžete poskladať prehistóriu. Ale je to práve na skladanie, pretože realizmus takýchto hypotéz vyjde najavo len vtedy, ak sa nám podarí overiť, do akej miery predpovedajú a vysvetľujú prebiehajúce zmeny.

Predstavte si, že máte pred sebou hotovú, omietnutú úplne novú budovu. A vy sa na to pozeráte zvonku a neviete absolútne nič o tom, z čoho a akým spôsobom je vyrobený. V takejto situácii sa dajú postaviť akékoľvek hypotézy: povedzme, že je vyrobený z tehál, alebo kúskov žuly, alebo panelov, alebo blokov, A ktorákoľvek z týchto hypotéz sa bude javiť rovnako hodnoverná.

Úplne iná situácia by nastala, ak by sme zachytili obdobie, keď sa budova ešte len stavala. Sledujeme stavenisko. by dokázal nielen vypracovať celkom realistické hypotézy, ale aj otestovať ich platnosť ďalšími pozorovaniami.

Bohužiaľ, astronómovia sa spravidla musia vysporiadať s takmer „nehybnými“ objektmi. Takých je napríklad väčšina hviezd a galaxií, ktoré sa vyvíjajú tak pomaly, že pre ľudstvo s relatívne krátkou (z hľadiska kozmických mierok) životnou mierou zostávajú prakticky nezmenené. Aj celé storočie v histórii takéhoto predmetu je ako sekunda v našom každodennom živote. Pri pozorovaní takýchto objektov po mnoho desaťročí v rade stále dostávame tú istú „okamžitú“ fotografiu. Existuje východisko z tejto skutočne ťažkej situácie?

Pozrime sa na náš príklad s postaveným domom.

Dá sa ešte zistiť, ako bola postavená? Ak to chcete urobiť, mali by ste urobiť "prehliadku" po meste a nájsť ďalšie presne rovnaké domy, ale v rôznych fázach výstavby. A aj keď sa naša exkurzia uskutoční v nedeľu, keď je všetko „stále“, mentálnym usporiadaním objavených domov jeden po druhom podľa „stupňov dokončenia“, dostaneme „vekový rad“, ktorý nám pomôže predstaviť si všetky postupné etapy výstavby domu.

To isté robia aj vedci pri neľahkom pátraní po minulosti hviezd a galaxií. Svet týchto vesmírnych objektov je mimoriadne rozmanitý. A táto rôznorodosť sa vysvetľuje nielen existenciou mnohých typov podobných vesmírnych objektov, ale aj tým, že rôzne hviezdy a galaxie môžu byť v danom momente v rôznych štádiách svojho vývoja.

Aby bolo možné posúdiť cesty vývoja nebeských telies, je potrebné ich rozdeliť do tried objektov rovnakého typu a v rámci každej takejto triedy zostaviť „vekový rad“. Takáto séria môže dobre nahradiť sériu stavov nasledujúcich po sebe v čase toho istého objektu, ktorý nás zaujíma.

Podobná metóda, ktorú možno nazvať „metódou porovnávania“, sa používa nielen v astronómii, ale aj v mnohých iných oblastiach moderných prírodných vied.

Často sa však stáva, že objekt, ktorý nás zaujíma, je nám známy v jedinej kópii. Takými sú napríklad náš planetárny systém alebo Metagalaxia. Nie je s čím porovnávať. Ale aj v tomto prípade existujú príležitosti na objasnenie ich pozadia. Dokonca aj V. I. Lenin poznamenal, že v základe samotného budovania hmoty možno „predpokladať existenciu schopnosti podobnej pocitu“, [Lenin V. I. Materializmus a empiriokritika. kol. cit., zväzok 18, s. 40], že každá hmota má vlastnosť v podstate podobnú pocitu, vlastnosť odrazu.

V našej dobe táto vlastnosť hmoty – uchovávať stopy predchádzajúcich stavov našla praktické uplatnenie.

Stačí pripomenúť aspoň „pamäť“ elektronických počítačov a kybernetických zariadení.

Takže každá vec môže mať „pamäť“.

Z tohto hľadiska možno všetky vzory sveta okolo vás rozdeliť do dvoch veľkých skupín – vzory, ktoré sú určené základnými, fundamentálnymi zákonmi prírody, a vzory, ktoré sa postupne formujú v procese vývoja konkrétneho materiálu. systém.

Je zrejmé, že vzory prvého typu nezávisia od histórie - sú vždy rovnaké a ich prejavy sú určené špecifickými podmienkami. Povedzme, že Keplerove zákony fungujú v slnečnej sústave bez ohľadu na spôsoby jej vzniku. V dôsledku toho nám takéto zákonitosti samy o sebe nemôžu povedať nič o histórii daného systému.

Pokiaľ ide o vzory druhého typu, tie priamo závisia od priebehu evolúcie, a preto sú schopné veľa napovedať o minulosti. Inými slovami, súčasný stav mnohých hmotných systémov pomerne často obsahuje určité informácie o ich prehistórii.

Ale ak je hmota schopná udržať „stopy“ minulosti, potom to znamená, že hlavný „kľúč“ k pochopeniu minulosti kozmických objektov spočíva predovšetkým v hĺbkovom štúdiu ich súčasných stavov.

To mimovoľne naznačuje porovnanie s prácou detektíva. Tu prichádza na miesto činu. Stalo sa, páchateľ zmizol. Teraz je potrebné obnoviť to, čo sa stalo pred niekoľkými hodinami: bez toho nebude útočník chytený. Nie sú tam žiadni žijúci svedkovia. A zdalo by sa, že úloha je beznádejná. Sú však aj iní svedkovia – predmety, veci. Hoci sú mŕtvi, v žiadnom prípade nemlčia. V dôsledku zločinu sa niečo zmenilo v stave životného prostredia: bez ohľadu na to, aký sofistikovaný je zločinec, takmer nevyhnutne zanechá nejaké stopy. A podľa týchto niekedy sotva rozlíšiteľných, zdanlivo nezmyselných stôp skúsený detektív dokáže obnoviť obraz toho, čo sa stalo.

Podobné problémy musí riešiť vedec, ktorý sa zaujíma o minulý stav určitých objektov. Mimochodom, podobnú metódu sme už použili, keď sme sa pokúsili zrekonštruovať minulosť Vesmíru z obrázka súčasného pohybu galaxií.

Zoberme si ako príklad problém pôvodu slnečnej sústavy. Veda má faktické údaje len o svojom súčasnom stave. Východiskom je samozrejme hľadanie odrazu minulosti na obrázku planetárnej rodiny Slnka, ktorá dnes existuje. Tento prístup obmedzuje rozsah možných hypotéz - koniec koncov, nie každá cesta vývoja mohla priniesť slnečnú sústavu do jej modernej podoby ...

Aké sú vzory v štruktúre slnečnej sústavy, ktoré by sa dali pripísať druhému typu, teda vzorom, ktoré závisia od praveku?

V prvom rade sú to zákony pohybu planét. Všetky planéty sa točia okolo Slnka v rovnakom smere a takmer v rovnakej rovine a ich obežné dráhy sa len málo líšia od kružníc. Medzitým by podľa zákonov mechaniky mala cirkulácia nebeských telies pod vplyvom gravitačných síl okolo masívneho centrálneho jadra prebiehať v rôznych smeroch, v rôznych rovinách a pozdĺž predĺžených eliptických dráh. Pohyb po kruhoch v jednom smere, ba dokonca v jednej rovine je najvzácnejší špeciálny prípad a pravdepodobnosť, že sa zrealizuje napríklad pri náhodnom spojení nebeských telies, ktoré spolu nesúvisia, je prakticky nulová.

Táto okolnosť naznačuje, že rodina Slnka vznikla v nejakom jedinom procese, počas ktorého sa formovali pozorované znaky planetárnych pohybov.

Svedčí o tom aj rozdelenie planét slnečnej sústavy do dvoch skupín, ktoré sa líšia svojimi vlastnosťami. Jednou z nich sú štyri planéty najbližšie k Slnku – Merkúr, Venuša, Zem a Mars.

Sú relatívne malé a pozostávajú hlavne z ťažkých chemických prvkov. Do druhej skupiny patria Jupiter, Saturn, Urán a Neptún Ide o obrie planéty, pozostávajúce najmä z vodíka a jeho zlúčenín a hélia.

Možno teda vážne uvažovať iba o tých kozmogonických hypotézach, ktoré nielen opisujú, ako sa hmota z predplanetárneho stavu formovala do planét, ale tiež ukazujú, ako sa v tomto procese vyvinuli moderné zákony slnečnej sústavy.

Pokiaľ ide o štúdium vesmíru, vedci majú ešte jednu možnosť - možnosť priameho pozorovania predchádzajúcich fáz vývoja vesmírnych objektov.

V bežnom živote vidíme všetko, čo sa deje práve vtedy, keď sa to deje v skutočnosti. A aj keď v Moskve sledujeme televízny program z ďalekého Vladivostoku, ktorý sa vysiela cez umelú družicu Zeme, deje sa v štúdiu Ďalekého východu a na obrazovke vlastne súčasne. Je to pochopiteľné, ak si spomenieme, že elektromagnetické vlny sa šíria obrovskou rýchlosťou, asi 300 000 km/s. Takáto rýchlosť im umožňuje okamžite prekonať akékoľvek pozemské vzdialenosti.

Ďalšia vec sú kozmické vzdialenosti. Už z Lupy - najbližšieho nebeského telesa - k nám svetlo putuje viac ako sekundu a zo Slnka - osem minút a osemnásť sekúnd. Aby svetelná vlna prekonala vzdialenosť od Slnka k najvzdialenejšej planéte slnečnej sústavy Pluto, strávi päť a pol hodiny a k najbližšej hviezde Proxima Centauri sa dostane až po štyroch rokoch a štyroch mesiacoch.

Preto vidíme Mesiac taký, aký bol pred sekundou, Slnko – s oneskorením 8 minút 18 sekúnd a Proxima Centauri – oneskorenie 4 roky a 4 mesiace.

Pozorovaním oblohy teda priamo nahliadame do minulosti Vesmíru. A čím ďalej je ten či onen predmet, tým vzdialenejšie časy prenikáme.

Ak by dnes, povedzme, známa Polárna hviezda prestala existovať, potom by sme na Zemi videli túto vlastne neexistujúcu hviezdu ešte ďalších 500 rokov - len obdobie, ktoré svetelné lúče potrebujú na prekonanie obrovskej vzdialenosti. oddeľujúce Polárku od Zeme.

Každá hviezda, každá galaxia, ktorú vidíme, je teda jednou zo živých stránok histórie vesmíru.

Moderné prostriedky astronomického výskumu umožňujú pozorovať objekty nachádzajúce sa vo vzdialenostiach až 10-12 miliárd svetelných líg.

To znamená, že pozorujeme objekty zodpovedajúce týmto vzdialenostiam tak, ako boli pred 10 – 12 miliardami rokov.

Navyše je v zásade možné získať priame informácie o najskorších štádiách existencie vesmíru. Z teórie rozpínajúceho sa vesmíru vyplýva, že niekoľko stotisíc rokov po začiatku rozpínania sa hustota média natoľko znížila, že elektromagnetické žiarenie sa mohlo voľne šíriť priestorom.

Toto „fosílne“, reliktné žiarenie prežilo až do našej éry a dnes ho spoľahlivo zaznamenávajú rádioteleskopy. Štúdium jeho vlastností najmä ukázalo, že východisková látka mala veľmi vysokú teplotu – bola to horúca plazma.

Reliktné žiarenie nám dáva priamu informáciu o období, ktoré bolo niekoľko stotisíc rokov od začiatku expanzie.

Moderné základné fyzikálne teórie nám poskytujú úplné spoľahlivé údaje až do ešte skoršieho momentu, keď rozpínajúci sa zväzok mal jadrovú hustotu. Tento moment nebol viac ako jednu sekundu od začiatku expanzie.

Už teraz teda máme dostatočne spoľahlivé informácie o časovom období, ktorého trvanie je 99,99 z celej histórie Metagalaxie ...

Samozrejme, každá extrapolácia, teda šírenie nášho poznania do minulosti alebo budúcnosti Vesmíru, so sebou nevyhnutne nesie istú dávku neistoty. A čím ďalej ideme do minulosti alebo budúcnosti, tým väčšia je táto neistota. Hoci, ako sa veda vyvíja, neustále klesá.

Existuje zásadná možnosť získania priamych informácií o úplne prvých momentoch expanzie vesmíru.

Reliktné neutrína nám môžu priniesť informácie až do momentu, ktorý bol len 0,3 sekundy od začiatku expanzie. V ešte skoršom štádiu bola hustota hmoty taká veľká, že bola nepreniknuteľná aj pre neutrína.

O tomto štádiu by možno mohli rozprávať takzvané gravitačné vlny.

Zatiaľ nie sme schopní zaregistrovať reliktné neutrína a gravitačné vlny. Ale podstata veci sa nemení. Postupom času sa vyvinú metódy na registráciu týchto žiarení a výskumníci vesmíru budú môcť získať informácie o počiatočnom štádiu jeho existencie.

Nevyhnutnosť čoraz podivnejšieho sveta

S každým novým zásadným objavom sa svet pred očami človeka javil čoraz čudnejší a nezvyčajnejší, najskôr z hľadiska jeho každodenných vizuálnych zobrazení, bežného zdravého rozumu a s ďalším rozvojom vedy - a od z pohľadu prevládajúceho v súčasnosti sa podarilo zoznámiť sa s vedeckými reprezentáciami.

„Je to pokrok základného poznania,“ povedal predseda Akadémie vied ZSSR akademik A. ChP z tribúny XXV. zjazdu KSSZ. Aleksandrov, - mení zdanlivo ustálené a neotrasiteľné uhly pohľadu vo vede, otvára nové oblasti vedy a techniky...otvára možnosť využitia úplne nových, často neočakávaných javov v oblastiach, ktoré s pôvodným odborom nemali absolútne nič spoločné. výskumu.

Vynikajúci fyzik 20. storočia Max Born (1882 – 1970) zdôraznil skutočnosť, že vlastnosti reálneho sveta objavené v procese vedeckého výskumu môžu byť v rozpore s našimi zaužívanými predstavami o ňom prírodných vied je „potreba človeka rozpoznať vonkajší skutočný svet ... existujúci nezávisle od človeka a jeho schopnosť ísť proti jeho pocitom tam, kde je potrebné toto presvedčenie zachovať.

Mnohé veľké vedecké objavy sú založené na schopnosti vedca odvrátiť pozornosť od jeho bežnej skúsenosti a hypnózy vizuálnych reprezentácií. Faktom je, že jednou z charakteristických čŕt sveta javov skúmaných modernou prírodnou vedou je, že tieto javy sú čoraz menej zrejmé.

Kedysi niektorí filozofi verili, že to, čo sa nedá vizualizovať, povedzme svet uzavretý do seba, nemôže existovať. Uvedomenie si toho, že svet „čudných“, bizarných javov skutočne existuje a veda ho pozná, pomáha zbaviť sa takéhoto primitívneho, nesprávneho prístupu k chápaniu prírody a prispieva tak k pokroku prírodných vied.

Veľa z toho, čo študuje moderná fyzika a astrofyzika, sa nedá vizualizovať.

Ale môžete pochopiť! A toto je hlavná vec. Napríklad je absolútne nemožné predstaviť si priestory so zložitou geometriou. Ale ich vlastnosti možno pochopiť a popísať pomocou vhodného matematického aparátu.

To zároveň vôbec neznamená, že moderní fyzici a astronómovia v procese vedeckého bádania vizuálne zobrazenia vôbec nepoužívajú. Vizuálne obrazy sú potrebné tak v priebehu vedeckého výskumu, ako aj pri vysvetľovaní zložitých javov. Flo, tieto obrazy nemožno stotožniť so samotným skutočným svetom: majú podmienený, pomocný charakter.

Kopernik bol jedným z prvých, ktorí prekonali hypnózu vizuálnych zobrazení okolitého sveta a za viditeľnými pohybmi nebeských telies rozpoznali ich skutočné pohyby vo svetovom priestore.

No s prekonávaním zaužívaných predstáv súvisel aj rad následných krokov, ktoré v konečnom dôsledku viedli k vybudovaniu obrazu sveta klasickej fyziky. Kepler objavením svojich „troch zákonov“ prekonal vtedy rozšírené presvedčenie o kruhovom charaktere dráh planét a pohybe planét s konštantnými uhlovými rýchlosťami.

Galileo musel pri formulovaní svojho „princípu zotrvačnosti“ prekonať predstavu, že rovnomerný priamočiary pohyb telesa nastáva pôsobením konštantnej sily.

Newton objavil gravitačný zákon v rozpore s presvedčením, že planéty sú „tlačené“ nejakými neznámymi záhadnými silami...

A predsa, kým sa fyzika obmedzila na skúmanie takých procesov, s ktorými sa človek stretáva viac-menej priamo, jej závery sa nedostali do žiadneho zvláštneho rozporu s našou každodennou skúsenosťou.

Keď na začiatku 20. storočia fyzika vtrhla do sveta mikrojavov a hlboko pochopila fyzikálne procesy v kozmickom meradle, objavila množstvo faktov, okolností a zákonitostí, ktoré sa ukázali ako veľmi zvláštne a nezvyčajné. len z hľadiska bežného zdravého rozumu, ale aj z hľadiska všetkého.predchádzajúca klasická veda.

Tieto zvláštnosti sa odrážajú predovšetkým v dvoch najväčších teóriách nášho storočia – kvantovej mechanike a teórii relativity.

Prvý z nich schválil úplne nové predstavy o vlastnostiach najmenších častíc hmoty – elementárnych častíc. Ukázalo sa napríklad, že nie je zásadný rozdiel medzi časticou a vlnou, medzi hmotou a žiarením. V niektorých situáciách častice vykazujú svoje korpuskulárne vlastnosti, v iných - vlnové. Skutočné častice sa môžu zmeniť na žiarenie a časti žiarenia - fotóny - na skutočné častice.

Jedným z najvýraznejších záverov kvantovej fyziky, ktorý je v rozpore s vizuálnymi reprezentáciami sveta aj so základmi klasickej fyziky, bol takzvaný princíp neurčitosti, ktorý bol spomenutý v jednej z predchádzajúcich kapitol. Ukázalo sa, že pre mikročastice nie je možné akýmkoľvek spôsobom súčasne presne merať rýchlosť a polohu v priestore. To znamenalo, že mikročastice nemajú trajektórie pohybu v obvyklom zmysle, ale sú niečo ako oblak rozmazaný v priestore.

Ešte nezvyčajnejšie boli závery teórie relativity. Najmä sa ukázalo, že mnohé fyzikálne veličiny, ktoré sa zdajú byť absolútne a nezmenené, napríklad hmotnosť akéhokoľvek tolu, dĺžky segmentov, časové intervaly, sú v skutočnosti relatívne v závislosti od povahy pohybu systému. v ktorých sa vyskytujú určité fyzikálne javy.

Ukázalo sa teda, že hmotnosť telesa sa zvyšuje so zvyšujúcou sa jeho rýchlosťou. A preto hmotnosť povedzme protónu alebo neutrónu letiaceho rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla môže v princípe presiahnuť hmotnosť Zeme, Slnka a dokonca aj hmotnosť našej hviezdnej sústavy – Galaxie. .

Ale to všetko boli stále len prvé kroky do toho úžasného, ​​zvláštneho sveta vedy, ktorý sa pred nami v druhej polovici 20. storočia čoraz rýchlejšie rozvíja.

V hlbinách mikrokozmu

Jednou z najzásadnejších oblastí moderných prírodných vied je fyzika mikrosveta, ktorá študuje štruktúru hmoty na úrovni mikroprocesov – atómov, atómových jadier a elementárnych častíc.

V posledných desaťročiach táto oblasť vedy rýchlo napredovala. Pred nejakými dvadsiatimi rokmi fyzici poznali len asi tucet elementárnych častíc a zdalo sa, že všetky objekty sveta okolo nás sú z týchto častíc. Ale potom, vďaka uvedeniu do prevádzky obrovských urýchľovačov a použitiu elektronickej výpočtovej techniky, bolo objavených veľa nových častíc, dnes sa ich počet meria v stovkách.

Stagnácia sa však ukázala ako dočasná av posledných rokoch sa situácia zmenila najvýraznejšie.

Bola vyvinutá špeciálna oblasť fyziky elementárnych častíc, takzvané nové častice. Boli objavené takzvané psi-častice, ktoré majú veľmi zaujímavé vlastnosti.

V roku 1964 teoretickí fyzici M. Gell-Mann a G. Zweig na základe niektorých teoretických úvah predložili odvážnu a originálnu myšlienku o špeciálnych kvarkoch základných častíc. Podľa tejto myšlienky existujú tri kvarky s nepatrnými elektrickými nábojmi a tri zodpovedajúce antikvarky. Z kvarkov a antikvarkov možno postaviť protóny, neutróny, hyperóny, mezóny, ich antičastice, ako aj niektoré ďalšie elementárne častice.

Z teoretického hľadiska sa hypotéza kvarku ukázala ako veľmi zaujímavá a sľubná. V každom prípade, vo svete elementárnych častíc sa všetko deje presne tak, ako keby kvarky skutočne existovali.

Od roku 1964 do roku 1970 sa v mnohých laboratóriách po celom svete aktívne hľadali kvarky. Hľadali ich v urýchľovačoch elementárnych častíc, v kozmickom žiarení a dokonca aj vo vzorkách mesačnej pôdy. Nebolo však možné odhaliť kvarky vo voľnom stave. Pravda, z času na čas sa v tlači objavia správy, že tieto častice boli konečne objavené, no ďalšie štúdie takéto správy nepotvrdzujú.

V súvislosti s tým došlo k určitému ochladeniu smerom ku kvarkovej hypotéze. Zároveň by bolo veľmi ťažké vysvetliť mnohé vlastnosti elementárnych častíc bez kvarkov. Preto sa aj napriek všetkému kvarková hypotéza ďalej rozvíjala. V dôsledku toho teoretici dospeli k záveru, že musí existovať ďalší štvrtý kvark, takzvaný C-kvark, s vlastným antikvariátom.

Medzi ďalšie fyzikálne vlastnosti tohto kvarku patrí nové, takzvané kvantové číslo, nazývané „čaro“ alebo „čaro“.

Ale ak existuje štvrtý kvark, potom musia existovať aj častice, v ktorých je zahrnutý. Bola to jedna z týchto častíc, mezón J-psi, ktorý bol objavený v novembri 1974.

Existuje predpoklad, že j-psi-mezón je akýsi systém podobný atómu, ktorý pozostáva z C-kvarku a jeho antikvarku. Tento systém sa nazýval „charmonium“.

Ak je tento predpoklad pravdivý, potom je j-psi-mezón zjavne niečo iné ako jedna z možných energetických úrovní šarmónia.

Je tiež možné, že v prírode existujú útvary pozostávajúce z kombinácií „starých“ a „nových“ kvarkov. Najprv sa teoretici pokúšali „skonštruovať“ takéto objekty a koncom roku 1976 sa objavili správy o objave začarovaných mezónov a začarovaného baryónu. Je zvláštne poznamenať, že mezón J-psi sa ukázal byť najťažším mezónom spomedzi všetkých známych modernej fyzike. Zároveň má mezón JPsi veľmi dlhú životnosť. Je to asi 10-20s. To je asi tisíckrát dlhšie ako životnosť iných ťažkých častíc. A v roku 1977 bola objavená častica upsilon, ktorú teória predpovedala ako kombináciu šiesteho kvarku a antikvarku. Jeho hmotnosť sa rovná piatim hmotnostiam protónu. Skutočnosť, že psi-častice sa ukázali ako relatívne dlhoveké, naznačuje, že v prírode možno existuje nejaké pravidlo zákazu, nám stále neznáme, ktoré ukladá „veto“ na rýchly rozpad J-psi- mezón a iné podobné častice.

Objav psi-častíc poslúžil ako veľmi dôležitý dôkaz v prospech kvarkovej hypotézy a prinútil nás znovu sa zamyslieť nad tým, prečo tieto objekty nebolo možné experimentálne odhaliť.

Na vysvetlenie vzniknutej situácie bola navrhnutá zvláštna myšlienka takzvaného uväznenia kvarkov.

Ide o to, že možno vo všeobecnosti existujú v prírode častice vrátane kvarkov, ktoré sa v zásade nedajú roztrhnúť a izolovať v čistej forme. Podľa tejto myšlienky sily, ktoré spájajú dva kvarky, nemusia byť elektromagnetické, ale môžu mať iný charakter. Je možné, že svojou povahou pripomínajú nekonečne úzku, elastickú, akoby „gumenú“ rúrku. Takáto elastická tubulárna väzba neumožňuje odtrhnutie jedného kvarku od druhého, „natiahnutie“ pod vonkajším vplyvom, potom sa stiahne a vráti kvark na svoje miesto. Nie je teda vylúčená možnosť, že kvarky sú špeciálnym typom útvarov, ktoré môžu existovať iba v súhrne a ktoré sa v zásade nedajú oddeliť. Je tiež možné, že ďalší vývoj fyziky elementárnych častíc ukáže, že okrem štyroch kvarkov, ktoré sa objavujú v súčasnosti, existujú aj ďalšie, ťažšie. Je možné, že táto otázka bude zodpovedaná vo veľmi blízkej budúcnosti. Teória elementárnych častíc spolu s astrofyzikou vždy zohrávala dôležitú úlohu pri formovaní nových predstáv o javoch sveta okolo nás. Najmä moderná teória elementárnych častíc nás nielen oboznamuje s novými objektmi, ale ako sa vyvíja, vedie nás do hlbín „stále podivnejšieho sveta“. Jedným z veľmi kurióznych objektov „zvláštneho sveta“ modernej mikrofyziky sú takzvané superluminálne častice alebo tachyóny.

rýchlejšie ako svetlo

Podľa Einsteinovej teórie relativity, ktorá je jedným zo základných základov modernej prírodnej vedy, prenosová rýchlosť akýchkoľvek fyzikálnych interakcií nemôže prekročiť rýchlosť svetla.

Dá sa však predpokladať, že spolu so svetom podsvetelných interakcií existuje aj svet nadsvetelných rýchlostí, ktorý sa s ním nikde nepretína, v ktorom rýchlosť svetla nie je horná, ale dolná hranica rýchlosti fyzikálnych procesov. Takýto predpoklad v zásade nielenže neodporuje podstate teórie relativity, ale naopak, robí túto teóriu symetrickejšou a vnútorne konzistentnejšou a zovšeobecňuje ju na svet ležiaci za svetelnou bariérou.

Mimochodom, to je presne ten prípad, keď sebarozvoj teórie, ktorý vyplýva z jej vnútornej logiky, vedie k novým záverom.

Samozrejme, že platnosť hypotézy o tachyónoch sa dá dokázať iba experimentom, ale prirodzenosť predmetného teoretického zovšeobecnenia pôsobí silným dojmom.

Ak by tachyóny skutočne existovali, boli by tretím typom častíc, ktoré poznáme. Prvým z nich sú „podsvetelné“ častice, ktoré za žiadnych okolností nemôžu dosiahnuť rýchlosť presne rovnajúcu sa rýchlosti svetla. Patria medzi ne takmer všetky nám známe elementárne častice. Druhým typom sú častice pohybujúce sa presne rýchlosťou svetla. Patria sem fotóny – časti svetla – a neutrína. Tachyóny by boli častice, ktoré majú vždy nadsvetelné rýchlosti.

Vynára sa otázka: nie je hypotéza o tachyónoch fyzicky nezmyselná?

Ide o to, že vzťah alebo proces, ktorý je v rozsahu nám známych javov nemožný, možno v zásade realizovať v inej oblasti javov. Inými slovami, naše predstavy o možnom a nemožnom sú relatívne. Za fyzikálne nezmyselné možno považovať len také závery teórie, ktoré sa dostanú do rozporu s tým či oným základným prírodným zákonom v oblasti, kde je tento zákon dostatočne overený. Hypotéza o tachyónoch nevstupuje do takýchto rozporov. Svet tachyónov sa nikde neprelína s naším podsvetelným svetom. Tieto tri typy častíc, ktoré boli spomenuté, majú nasledujúcu vlastnosť: častice jedného typu bez nám známych interakcií môžu prejsť na častice iného typu. Hoci na hlbšej úrovni, ktorú moderná fyzika ešte neskúmala, nemusí to tak byť.

Pravda, zatiaľ neboli získané žiadne experimentálne náznaky možnosti existencie tachyónov. Ale možno je to spôsobené tým, že v zodpovedajúcich experimentoch sa niektoré vlastnosti týchto hypotetických častíc, ktoré sú nám stále neznáme, nezohľadnili. Jednou zo zaujímavých možností je pokúsiť sa odhaliť tachyóny z takzvaného Čerenkovovho žiarenia (náhrada za sovietskeho fyzika Čerenkova). Teória tvrdí, že pri pohybe vo vákuu by nadsvetelné častice mali vyžarovať elektromagnetické vlny, hoci takéto žiarenie bude veľmi ťažké odhaliť.

Fyzika mikrosveta je poučná najmä v tom, že v procese jej vývoja vzniká množstvo nečakaných konceptov a obrazov, ktoré otriasajú zaužívanými základmi. Jasne a presvedčivo sa teda demonštruje nezákonnosť akejkoľvek absolutizácie vedeckého poznania, fyzika ako veda nikdy neskončí.

Rozvoj teórie elementárnych častíc nás privádza k čoraz podivnejším javom, ktoré sa stále viac vzďaľujú od bežných vizuálnych zobrazení. Táto teória postupne prerastá o zložitejšie matematické a iné obrazy, ktoré nemajú obdobu vo svete, ktorý nás priamo obklopuje.

Zároveň, napriek množstvu experimentálnych údajov, stále neexistuje jednotná teória elementárnych častíc. Znamená to, že moderná mikrofyzika potrebuje nejaké zásadne nové, možno „šialené nápady“?

V informáciách, ktoré dnes máme o procesoch mikrokozmu, je stále veľa nepochopiteľného. Je možné, že ťažkosti budú prekonané úsilím teoretikov na základe existujúcich predstáv. Ale môžu byť potrebné úplne nové nápady, vrátane veľmi neobvyklých.

Toto je názor väčšiny odborníkov pracujúcich v tejto oblasti fyzikálnych vied.

Úžasný vesmír

Keď teda veda prešla od skúmania obyčajných, makroskopických javov, ktoré nás obklopujú, k štúdiu mikroprocesov, narazila na svet nezvyčajných, zvláštnych javov.

Preto by sa dalo očakávať, že keď sa urobí skok opačným smerom – z fyziky makrokozmu do fyziky megakozmu, ktorý sa vyznačuje kolosálnymi vzdialenosťami, obrovskými časovými intervalmi a gigantickými masami hmoty, potom narazíme na nemenej zvláštne a bizarné javy.

A tak sa aj stalo! Astrofyzika 20. storočia, študujúca vesmír, priniesla množstvo neočakávaných objavov, ktoré zjavne nezapadajú do rámca tradičných predstáv o vesmíre a na prvý pohľad pôsobia dojmom nezvyčajného, ​​neuveriteľného, ​​z hľadiska zdravého rozumu nevysvetliteľného. .

O objave expanzie vesmíru sme už hovorili.

K nemenej prekvapivým výsledkom viedlo aj štúdium jeho geometrických vlastností.

Teraz sa nebudeme dotýkať úplných dramatických udalostí a prudkých obratov v histórii štúdia tohto problému. Skutočne vedecká formulácia otázky geometrie priestoru vesmíru, a najmä jeho konečnosti či nekonečnosti, bola možná až začiatkom 20. storočia, keď A. Einstein vytvoril všeobecnú teóriu relativity.

Jedným z hlavných záverov tejto teórie je, že geometrické vlastnosti priestoru závisia od rozloženia hmoty. Akákoľvek hmota ohýba okolitý priestor a toto zakrivenie je tým silnejšie, čím je hmota väčšia.

Einstein vysvetlil podstatu všeobecnej teórie relativity asi takto. Ak by zo sveta zrazu zmizla všetka hmota, tak by z pohľadu klasickej fyziky zostal priestor a čas zachovaný. Z pohľadu všeobecnej teórie relativity by zánikom hmoty zanikol aj priestor a čas.

Neexistuje teda absolútny newtonovský priestor a absolútny čas nezávislý od hmoty: priestor a čas sú len formy jeho existencie.

Keďže žijeme vo svete plnom rôznych vesmírnych objektov – hviezd, hmlovín, galaxií, žijeme v zakrivenom, alebo ako hovoria matematici, neeuklidovskom priestore.

V bežnom živote si to nevšimneme, keďže v podmienkach Zeme máme do činenia s relatívne malými hmotnosťami a bezvýznamnými vzdialenosťami. Z tohto dôvodu sme celkom spokojní s obyčajnou euklidovskou geometriou. V pozemských podmienkach ide o dostatočné priblíženie sa realite. V kozmickom meradle sa však zakrivenie priestoru stáva významným a už ho nemožno brať do úvahy. To je dôležité najmä pre objasnenie geometrických vlastností vesmíru. Najmä sa ukázalo, že v zakrivenom svete nie je neobmedzenosť a nekonečnosť priestoru to isté. Neobmedzený priestor je absencia hraníc. Ale ukazuje sa, že neobmedzený priestor môže byť konečný, uzavretý sám v sebe a nekonečný.

Pre prehľadnosť uvádzame ako analógiu guľový povrch, povrch gule s konečným polomerom.

A predstavme si nejakého hypotetického dvojrozmerného tvora, povedzme nekonečne plochého mravca, ktorý žije na tomto povrchu a ani netuší, že nejaká tretia dimenzia existuje.

Kamkoľvek sa tento mravec plazí, nikdy nedosiahne hranicu svojho sférického sveta. A v tomto zmysle je sférická plocha neobmedzená.

Ale keďže jeho polomer je konečný, jeho plocha je tiež konečná - toto je konečný priestor.

O neobmedzenosti hmotného sveta niet pochýb. Ak stojíme na pozíciách materializmu a ateizmu, musíme uznať, že materiálny svet nemôže mať hranice. Prítomnosť hraníc by znamenala, že za nimi je niečo nehmotné. Inými slovami, prišli by sme k ideálu, k náboženstvu.

Otázka neobmedzenosti hmotného sveta je teda základnou svetonázorovou otázkou,

Neobmedzený svet však, ako už vieme, môže byť buď konečný, alebo nekonečný. A otázka, čo to vlastne je, sa nedá vyriešiť iba filozofickými úvahami, dá sa vyriešiť iba štúdiom reality.

Je ľahké uhádnuť, že konečnosť alebo nekonečnosť priestoru vesmíru závisí od jeho zakrivenia a zakrivenie je zasa určené množstvom hmoty, jej hmotnosťou.

Poďme mentálne pozbierať všetku hmotu vesmíru a rovnomerne ju „rozmazať“ po celom priestore. A pozrime sa, aká hmotnosť bude v jednom kubickom metre, to znamená, že určíme priemernú hustotu.

Teória relativity dáva jasné kritérium: ak priemerná hustota nie je väčšia ako deväť protónov - jadier atómov vodíka, priestor nie je uzavretý a nekonečný; ak desať alebo viac protónov, uzavreté a konečné.

Čo nám hovorí moderná astrofyzika o priemernej hustote hmoty vo vesmíre? Existujú rôzne spôsoby, ako to definovať, a vedú k rôznym výsledkom. Ale vo všetkých prípadoch je hustota pod kritickou hodnotou. Z pohľadu moderných astrofyzikálnych údajov teda žijeme v nekonečnom otvorenom vesmíre.

Problematika je však oveľa zložitejšia. V prvom rade musíme mať na pamäti, že možno nepoznáme všetky formy existencie hmoty a objavenie nových foriem môže zmeniť hodnotu priemernej hustoty hmoty.

Ale aj keby bolo možné určiť priemernú hustotu celkom presne, otázka konečnosti alebo nekonečnosti Vesmíru by nebola definitívne vyriešená. Ide o to, že sa to zrejme nedá definitívne vyriešiť v zmysle, v akom riešime mnohé iné otázky vedy, teda dostať jasnú odpoveď typu „áno“ alebo „nie“.

Teória relativity odhalila relatívnu povahu množstva fyzikálnych veličín, ktoré sa predtým zdali absolútne a nemenné. Moskovskému astronómovi A. Zelmanovovi sa pred niekoľkými rokmi podarilo dokázať, že vlastnosť priestoru byť konečný alebo nekonečný je tiež relatívna. Priestor Vesmíru, konečný a uzavretý v jednej vzťažnej sústave, môže byť zároveň nekonečný a otvorený v inej.

Stojíme tak pred nezvyčajnou a zároveň poučnou situáciou, ktorá ukazuje, že príroda je oveľa komplikovanejšia ako naše formálne logické predstavy o nej, že jej vlastnosti a javy majú dialektický charakter.

Tajomné galaktické jadrá

Astronómovia v priebehu posledných desaťročí objavili vo Vesmíre množstvo nestacionárnych objektov, kde prebiehajú búrlivé fyzikálne procesy a v relatívne krátkych časových úsekoch dochádza k veľmi významným kvalitatívnym zmenám.

Tento výskum sa začal objavením takzvaných rádiových galaxií v roku 1962, t.j. galaxií, ktorých rádiové vyžarovanie je mnohonásobne silnejšie ako tepelné rádiové vyžarovanie obsiahnuté v akomkoľvek vesmírnom objekte, ktorého teplota je nad teplotou absolútnej nuly. Najvýraznejším príkladom je binárna rádiová galaxia v súhvezdí Labuť (rádiový zdroj Cygnus A). Hoci sa táto kozmická „rádiová stanica“ nachádza v obrovskej vzdialenosti asi 600 miliónov svetelných rokov od nás, jej rádiové vyžarovanie, prijímané na Zemi, má rovnakú silu ako rádiové vyžarovanie tichého Slnka. Ale vzdialenosť k Slnku je asi osem svetelných minút, teda 400 miliárd krát menej!

Aby fungovala akákoľvek rozhlasová stanica, vrátane prírodnej, musí byť napájaná energiou. Aké sú zdroje energie, ktoré sú schopné poskytovať silné rádiové vyžarovanie z rádiových galaxií po milióny rokov?

V posledných rokoch sa hromadí stále viac faktov, ktoré naznačujú, že táto energia je produkovaná v dôsledku prudkých fyzikálnych procesov prebiehajúcich v jadrách galaxií - kondenzácií hmoty nachádzajúcich sa v centrálnych častiach mnohých hviezdnych ostrovov vesmíru.

Nepochybné známky aktivity vykazuje napríklad jadro našej vlastnej Galaxie. Ako ukazujú rádiové pozorovania, nepretržite vyžaruje vodík v množstve dosahujúcom jeden a pol hmotnosti Slnka za rok.

Ak vezmeme do úvahy, že vek našej Galaxie je asi 15-17 miliárd rokov, tak nám vyjde, že z jej jadra bolo vyvrhnutých asi 25 miliárd slnečných hmôt, čo je už asi osmina hmotnosti celej Galaxie.

Zároveň javy, ktoré v súčasnosti pozorujeme v jadre nášho hviezdneho systému, sú s najväčšou pravdepodobnosťou len slabými ozvenami minulosti, oveľa turbulentnejších procesov, ktoré sa odohrali v tej dobe, keď bola naša Galaxia mladšia a bohatšia na energiu. . V každom prípade sú známe galaxie, ktorých jadrá sú oveľa aktívnejšie a v niektorých hviezdnych sústavách táto činnosť nadobúda až výbušný charakter. Napríklad v jadre galaxie M-82 zrejme pred niekoľkými miliónmi rokov došlo k grandióznej explózii, v dôsledku ktorej bolo vyvrhnuté obrovské množstvo plynu. A teraz sa tieto plynné masy rútia veľkou rýchlosťou zo stredu Galaxie k jej okrajom.

Astrofyzici vypočítali, že kinetická energia výbuchu v M-82 je asi 3" 1052 J. Aby bolo toto číslo hmatateľnejšie, stačí povedať, že na získanie takejto energie by bolo potrebné explodovať termonukleárnu nálož s hmotnosťou rovnajúcou sa hmotnosti 15 tisíc sĺnk ...

Tieto a ďalšie podobné skutočnosti naznačujú, že jadrá galaxií zjavne nie sú len výkonnými zdrojmi energie, ale majú tiež veľmi významný vplyv na vývoj hviezdnych systémov.

Ukázalo sa, že ešte grandióznejšie zdroje energie sú nám známe kvazary, objavené v roku 1963 a nachádzajúce sa vo veľmi veľkých vzdialenostiach od našej Galaxie, blízko hraníc pozorovateľného vesmíru.

Z hľadiska ich veľkosti sa kvazary nedajú porovnávať s galaxiami. Údaje z astronomických pozorovaní naznačujú, že priemery ich jadier sa pohybujú od niekoľkých svetelných týždňov až po niekoľko svetelných mesiacov, pričom priemer našej Galaxie je 100 tisíc svetelných rokov. Celková energia žiarenia kvazarov je však asi stokrát väčšia ako energia žiarenia tých najgigantických nám známych galaxií.

Navyše už niet pochýb o tom, že vesmír okolo nás vznikol aj v dôsledku obrovského výbuchu a následnej expanzie kompaktného zväzku superhustej horúcej plazmy.

Všetky tieto objavy ukázali, že vo vesmíre prebiehajú najzložitejšie fyzikálne procesy spojené s nezvratnými zmenami vo vesmírnych objektoch, vylučujúcich možnosť návratu do predchádzajúcich stavov. A takéto zmeny prebiehajú nielen pomaly a postupne, ale aj v relatívne krátkych časových úsekoch, skokovo.

Štúdie posledných desaťročí teda viedli vedcov k záveru, že na rozdiel od predtým existujúcich predstáv sa mnohé fázy procesu vývoja vesmírnych objektov vyznačujú ostrou nestacionárnosťou, ktorá sa prejavuje výbušnými javmi, rozpadom, rozptylom, Podobné procesy sú spojené s formovaním nových vesmírnych objektov, objektov, ich premien, ako aj prechodov hmoty z jedného fyzického stavu do druhého,

„...Vývoj je kŕčovitý, katastrofický, revolučný,“ napísal V.I. Lenin, „prestávky v postupnosti“; transformácia kvantity na kvalitu; ... vzájomná závislosť a najužšie, neoddeliteľné spojenie všetkých aspektov každého javu; ... spojenie, ktoré dáva jediný prirodzený svetový proces pohybu - to sú niektoré črty dialektiky ... “ [V. I. Lenin, Karl Marx, - Paula, kol. cit., zväzok 26, s. 55, 135].

Objav nestacionárnych procesov vo vesmíre presvedčivo potvrdzuje, že dialektický charakter je vlastný nielen procesu vedeckého poznania, ale aj samotnej prírode.

Ak sa z tohto pohľadu pozrieme na nestacionárne javy vo vesmíre, je zrejmé, že ide o „body obratu“ vo vývoji vesmírnych objektov, kde hmota prechádza z jedného kvalitatívneho stavu do druhého, vznikajú nové nebeské telesá.

Ukázalo sa, že predstavy klasickej vedy o stacionárnej povahe väčšiny kozmických procesov sa v skutočnosti ukázali byť iba jedným z prvých priblížení k skutočnému obrazu sveta, aproximáciou, ktorej možnosti boli obmedzené jednak úrovňou rozvoja výskumu. metódy a všeobecný stav prírodných vied,

Na druhej strane treba poznamenať, že v rámci moderných fundamentálnych fyzikálnych teórií sa zatiaľ nepodarilo nájsť uspokojivé vysvetlenie podstaty nestacionárnych javov vo vesmíre. Z pohľadu týchto teórií sa takéto javy javia ako veľmi nezvyčajné, mimoriadne „cudzie“.

Bude možné ich vysvetliť z hľadiska existujúcich základných fyzikálnych teórií, alebo si to bude vyžadovať úplne nové myšlienky?

Jednu z týchto myšlienok predložil slávny sovietsky astrofyzik akademik V. A. Ambartsumyan. Podľa Ambartsumyanovej hypotézy sú v jadrách galaxií prítomné superhusté zhluky „predhviezdnej“ hmoty.

Je dosť možné, že tieto zhluky priamo súvisia s tou „pôvodnou“, superhustou hmotou, v dôsledku rozkladu, z ktorého Metagalaxia vznikla. Je možné, že v procese explózie a expanzie „pôvodná“ látka nereagovala naraz.

Niektoré zo zrazenín môžu z jedného alebo druhého dôvodu zostať v stabilnom stave po dlhú dobu; ich následný rozpad možno vedie k tým energetickým „výbojom“, ktoré sa vyskytujú vo vesmíre.

Čo však môže predstavovať superhustá predhviezdna hmota? Aká je jeho fyzická podstata? Žiaľ, v súčasnosti máme príliš málo údajov na to, aby sme na túto otázku poskytli nejakú podloženú odpoveď.

Človek nadobudne dojem, že vlastnosti predhviezdnej hmoty, ak skutočne existuje, sú také nezvyčajné, že ich možno len ťažko opísať pomocou známych fyzikálnych teórií. Je možné, že existujú niektoré fyzikálne zákony, ktoré sú modernej vede stále neznáme.

Nie všetci moderní fyzici a astrofyzici však s týmto záverom súhlasia.

Je celkom možné, že vysvetlenie gigantických kozmických energií bude možné získať celkom odlišnými spôsobmi.

Termonukleárne alebo...?

Problém kozmických energií je spojený nielen s aktívnymi javmi v jadrách galaxií a kvazarov, ale aj s negatívnymi výsledkami neutrínových pozorovaní Slnka.

Americký fyzik R. Denis vytvoril veľmi citlivý prístroj na zaznamenávanie slnečných neutrín. Pozorovania sa uskutočňovali dlho a priniesli veľmi neočakávaný výsledok. Ukázalo sa, že tok slnečných neutrín je minimálne šesťkrát menší, ako vyplýva z doterajšej teórie založenej na predpoklade termonukleárnej povahy zdrojov slnečnej a hviezdnej energie.

Potrebu seriózneho testu tejto teórie naznačujú aj niektoré ďalšie výsledky nedávnych štúdií Slnka.

Pred niekoľkými rokmi vznikol na Krymskom astrofyzikálnom observatóriu Akadémie vied ZSSR vysoko citlivý prístroj na meranie extrémne slabých magnetických polí na Slnku, slnečný magnetograf. Pozorovania s týmto prístrojom odhalili veľmi zaujímavý fakt. Ukázalo sa, že slnečný povrch rytmicky pulzuje s periódou asi 2 hodín. 40 min., stúpajúc pri každej pulzácii do výšky asi 20 km.

Podľa akademika V. A. Ambartsumjana má objav krymských astronómov prvoradý význam.

Svedčí nielen o kvalitatívne novom procese na Slnku, ale má poskytnúť aj dôležité informácie o vnútornej štruktúre nášho denného svetla. Ako ukazujú teoretické výpočty, hodnota periódy slnečnej pulzácie priamo súvisí s jej vnútornou štruktúrou. Obdobie rovnajúce sa 2 hodinám. 40 min. zodpovedá rovnomernejšiemu rozloženiu hustoty a teploty, ako aj nižším hodnotám týchto fyzikálnych veličín pre centrálnu časť denného svetla, ako vyplýva z modernej teórie štruktúry Slnka. Najmä teplota v strede Slnka by v tomto prípade nemala byť 15 miliónov stupňov, ale len 6,5 milióna.

Ale za takýchto fyzikálnych podmienok nemôže termonukleárna reakcia poskytnúť pozorovateľný výťažok slnečnej energie.

Existuje ešte jedna nezávislá úvaha, ktorá spochybňuje platnosť termonukleárnej hypotézy. Faktom je, že v atmosfére Slnka (ako aj v atmosfére iných podobných hviezd) je lítium a berýlium prítomné vo významných množstvách. No v prípade termonukleárnych reakcií mali tieto prvky už dávno „dohorieť“.

Nedávno sa objavil záver o pulzácii Slnka, ktorý získali krymskí astrofyzici pod vedením akademika A.N.

Boli urobené prvé pokusy vysvetliť tento jav. Vedci z Cambridgeskej univerzity (Anglicko) teda navrhli, že centrálna časť Slnka obsahuje dvakrát toľko ťažkých prvkov, ako sa pôvodne predpokladalo. Takáto hypotéza však nevyhnutne vedie k radikálnej revízii moderných fyzikálnych predstáv o štruktúre Slnka a hviezd.

Ďalšie overenie termonukleárnej hypotézy je spojené predovšetkým s realizáciou nových neutrínových pozorovaní denného svetla. Je možné, že neutrína zo Slnka stále lietajú, ale ich energia je pod prahovou hodnotou, pre ktorú bola vypočítaná Davisova inštalácia.

V tejto súvislosti sovietski fyzici pracujú na vytvorení citlivejších detektorov na detekciu neutrín – na héliu a lítiu. Predpokladá sa, že pomocou takýchto detektorov, ktoré budú inštalované v podzemnom laboratóriu, bude možné v blízkej budúcnosti vykonať nový, presnejší test intenzity slnečného neutrínového toku a tým zistiť, či termonukleárna hypotéza skutočne potrebuje radikálnu revíziu.

Zaujímavé hodnotenie dáva akademik V.A. Ambartsumyan novým výsledkom štúdia Slnka.

Otázka. Dajú sa výsledky, ktoré získal akademik Severny, ako aj negatívny výsledok neutrínových pozorovaní Slnka považovať za neočakávané, keďže sú v rozpore so všeobecne uznávanou hypotézou o termonukleárnom zdroji intrasolárnej a vnútrohviezdnej energie?

Ambartsumyan. Treba pochopiť, že existujúce teoretické modely sú natoľko indikatívne, že neobstoja v exaktných kvantitatívnych porovnaniach, pokiaľ ide o nové javy.

Otázka. Preto, pokiaľ ide o javy, ktoré ešte nie sú dostatočne preskúmané, sú pozorovania dôležitejšie ako teoretický vývoj?

Ambartsumyan. Astronómia je predovšetkým pozorovacia veda. Jeden pozorovací objav tohto druhu, ktorý sa uskutočnil na Kryme, má hodnotu viac ako tisíc neúspešných teoretických prác, ktoré nemajú presný kvantitatívny základ. Keďže som sám teoretik, dovoľujem si úprimne vyjadriť tento názor.

Gravitačný kolaps a "čierne diery"

Vráťme sa k otázke geometrických vlastností vesmíru. Ako už vieme, úzko súvisia s charakterom rozloženia hmoty.

Predstavte si, že vesmír je homogénny a izotropný. Čo to znamená? Rozdeľme mentálne vesmír na mnoho oblastí, z ktorých každá obsahuje dostatočne veľký počet galaxií. Potom homogenita a izotropia znamenajú, že vlastnosti a správanie vesmíru sú rovnaké v každej epoche, pre všetky takéto oblasti vo všetkých smeroch. Najdôležitejšou vlastnosťou homogénneho a izotropného vesmíru je jeho konštantné zakrivenie vo všetkých bodoch priestoru.

Avšak v skutočnom vesmíre, najmä ak vezmeme do úvahy jeho relatívne malé oblasti, je hmota rozložená nerovnomerne. Jeho koncentrácia je v rôznych regiónoch rôzna, a preto je odlišné aj zodpovedajúce zakrivenie. Môže byť menší ako priemer za celý priestor, alebo ho môže výrazne prekročiť.

Slávny americký fyzik R. Oppenheimer (1904–1967) svojho času uvažoval na základe Einsteinovej všeobecnej teórie relativity o kurióznej možnosti.

Ak sa veľmi veľká masa hmoty ocitne v relatívne malom objeme, dôjde k nevídanej katastrofe – gravitačnému kolapsu, katastrofickému zmršteniu hmoty do bodu, kedy hustota v princípe môže dosiahnuť nekonečnú hodnotu.

V procese stláčania narastá veľkosť gravitačného poľa na povrchu kolabujúceho objektu a prichádza okamih, keď ani jedna častica, ani jediný lúč svetla nedokáže prekonať obrovskú príťažlivosť a uniknúť z vnútra takéhoto objektu. formácia smerom von. Na to by bolo potrebné vyvinúť rýchlosť, ktorá presahuje rýchlosť svetla, a to je úplne nemožné, keďže rýchlosť svetla je maximálna rýchlosť šírenia akýchkoľvek skutočných fyzikálnych procesov v prírode.

Priestor zrúteného objektu sa teda akoby zrútil a pre vonkajšieho pozorovateľa vlastne prestáva existovať. Takzvaná "čierna diera" sa vytvára ...

Išlo však len o čisto teoretickú štúdiu, uskutočnenú takpovediac pre budúcnosť podľa princípu často používaného teoretickými fyzikmi: ak „to“, tak „to“. Inými slovami, uvažuje sa o nejakej teoreticky možnej imaginárnej situácii a zisťuje sa, k akým dôsledkom to môže viesť.

Ale práve v tom je sila vedeckej teórie, že v procese ďalšieho rozvoja prírodných vied sa imaginárna situácia veľmi často ukáže ako celkom reálna, a potom vopred, teoretická štúdia okamžite získa praktický záujem.

Tak sa to stalo aj s predpoveďou týkajúcou sa existencie „čiernych dier“. V posledných rokoch bolo v hlbinách vesmíru objavených množstvo javov, ktoré naznačujú možnosť koncentrácie obrovských hmôt hmoty v relatívne malých oblastiach vesmíru.

V tejto súvislosti si astrofyzici spomenuli na teóriu gravitačného kolapsu. Ďalší vývoj tejto teórie viedol vedcov k záveru, že „čierne diery“ sa môžu objaviť v záverečných fázach života masívnych hviezd, ktorých hmotnosť je 3-5 násobok hmotnosti Slnka. Po vyčerpaní zdrojov energie v útrobách takejto hviezdy sa začne vplyvom vlastnej gravitácie sťahovať a meniť sa na „čiernu dieru“. Je možné, že „čierne diery“ môžu vzniknúť vo vesmíre za iných okolností. Na to, aby sme sa presvedčili o skutočnej existencii takýchto objektov, samozrejme nestačia len teoretické výpočty. Je potrebné odhaliť aspoň jednu skutočnú „čiernu dieru“ vo vesmíre.

Táto úloha je však veľmi náročná. Nie je možné zaregistrovať jedinú „čiernu dieru“: nijako sa neprejavuje. Preto vznikol nápad hľadať „čierne diery“ v dvojhviezdnych sústavách. Približne polovica všetkých hviezd v našej Galaxii sú blízke binárne systémy, kde dve hviezdy obiehajú okolo spoločného ťažiska a často vo veľmi tesnej vzdialenosti od seba.

Existujú binárne systémy, v ktorých jedna hviezda svieti a druhá je tmavá. Ak je hmotnosť tmavej hviezdy 3–5 krát väčšia ako slnečnej, potom sa dá predpokladať, že ide o vyhasnutú hviezdu, ktorá sa po vyčerpaní vnútornej energie scvrkla do štádia „čiernej diery“. Podľa výpočtov sovietskeho vedca R. Sunjajeva treba v tomto prípade pozorovať zaujímavý fyzikálny proces. Ak je centrálnou zložkou v dvojhviezde dostatočne hmotná hviezda, tak ako všetky podobné hviezdy by mala vyvrhnúť veľké množstvo plynu, ktorý bude nasávaný do „čiernej diery“. Častice plynu sa tam však nedostanú priamou cestou, ale keďže sa celý systém otáča, pohybujú sa okolo „čiernej diery“ po špirálových trajektóriách a len postupne sa približujú ku kritickej vzdialenosti. Okolo čiernej diery sa vytvorí disk plynu. Vplyvom trenia sa plyn zahrieva na veľmi vysoké teploty, pri ktorých dochádza aj k intenzívnemu röntgenovému žiareniu.

V roku 1974 bol objavený objekt, ktorý podľa všetkého spĺňal všetky zadané požiadavky. Nachádza sa v súhvezdí Labuť a dostal názov Labuť X-1.

Toto je dvojitá hviezda. Jeho svetelná zložka má hmotnosť rovnajúcu sa dvadsiatim ôsmim slnečným hmotám, tmavá - desať. Z tejto oblasti pochádza intenzívna röntgenová emisia. Existujú celkom dobré dôvody domnievať sa, že špecifikovaný objekt je „čierna diera“.

100% istota však zatiaľ neexistuje. V astrofyzike treba vždy počítať s tým, že vonkajšie fyzikálne prejavy nejakého objektu, ktoré sme objavili, môžu teoreticky zodpovedať tým očakávaným, ale sú generované inou príčinou. A aby sme sa konečne ubezpečili, že Cygnus X-1 je skutočne „čierna diera“, sú potrebné ďalšie rôzne pozorovania.

Vo vesmíre však existuje mnoho ďalších objektov, o ktorých existuje „podozrenie“, že patria do kategórie „čiernych dier“. Do akej miery sú však tieto podozrenia oprávnené, ukáže budúcnosť.

Ale ak "čierne diery" naozaj existujú, potom sú vlastnosti týchto objektov veľmi nezvyčajné. Sú nepopierateľne hodnými predstaviteľmi „stále zvláštneho sveta“.

Po prvé, nie je ľahké si predstaviť, ako sa môže gigantická hmota zmenšiť do geometrického bodu. Ale toto nestačí...

Predstavme si situáciu, ktorú často kreslia autori fantastických diel. Cestovateľ vesmírnej lode sa neúmyselne priblížil k „čiernej diere“ a bol vtiahnutý do osudnej priepasti. Spolu s hmotou náš cestovateľ v určitom bode prekročí kritickú líniu, kvôli ktorej už niet návratu, a ponáhľa sa do stredu „čiernej diery“. Čo s ním bude ďalej? Skúsme vystopovať jeho osud.

Keď sa náš imaginárny pozorovateľ priblíži spolu s kolabujúcou hmotou do stredu „čiernej diery“, zistí, že hustota a zakrivenie majú tendenciu k nekonečnu. Čo to znamená, si ani nevieme predstaviť, keďže naše moderné fyzikálne teórie sú na takéto stavy zjavne neaplikovateľné.

Existuje však jedna kuriózna hypotéza, podľa ktorej sa stláčanie kolabujúcej hmoty v určitom bode spomalí a stlačená hmota sa začne opäť rozpínať.

Samozrejme, skutočný pozorovateľ by po páde do „čiernej diery“ bol okamžite skrútený a roztrhaný na atómy.

Predpokladajme však, že imaginárny pozorovateľ prežije monštruózne zhutňovanie a iné „problémy“ a čaká, kým sa začne spätná expanzia. Pokračujúc v pohybe s rozpínajúcou sa hmotou, opäť, teraz v opačnom smere, prekročí kritickú sféru a opäť sa ocitne vo „voľnom“ priestore.

Tu však narazí na zarážajúce prekvapenie: nebude to priestor, z ktorého spadol do „čiernej diery“, ale priestor nachádzajúci sa vo vzťahu k priestoru nášho Vesmíru v absolútnej budúcnosti. Preložené do zrozumiteľnejšieho jazyka to znamená, že nech žijeme akokoľvek vo svojom priestore, nikdy sa nedostaneme do „toho“ priestoru, iba cez „čiernu dieru“, pretože priľahlý priestor, do ktorého vedie, zrejme vzniká, spolu s jej vzdelaním. A už vôbec niet cesty späť.

Ak je toto všetko pravda, potom „čierne diery“ nie sú nič iné ako vstupy priechodných tunelov spájajúcich náš vesmír s priľahlými priestormi, akési odtoky, cez ktoré sa hmota z nášho priestoru destiluje do susedných.

Naskytá sa lákavá príležitosť porovnať s týmto javom tie prudké výrony hmoty a energie, ktoré pozorujeme v takých kozmických objektoch, ako sú kvazary a galaktické jadrá. Nie sú kvazary a galaktické jadrá spojené s vývodmi „čiernych dier“ umiestnených v susedných vesmíroch?!

Spomínam si na výrok slávneho anglického astrofyzika Jamesa Jeansa, ktorý už v roku 1928 navrhol, že centrá galaxií sú „singulárnymi bodmi“, kde hmota prúdi do nášho sveta z nejakého iného, ​​úplne cudzieho priestoru.

Je tiež možné, že cez „tunely“ spájajúce rôzne svety preniká nielen hmota, ale aj niektoré pre nás zatiaľ neznáme vplyvy, ktoré môžu ovplyvniť mnohé javy vyskytujúce sa v našom Vesmíre.

Táto lákavá predstava však naráža na celkom jednoduchú námietku. Ak je totiž priľahlý priestor spojený s „čiernou dierou“ vytvorený len v momente jej výskytu, potom v celom vesmíre môže byť len jedna jediná diera, ktorá nás spája so samotnou „čiernou dierou“, ktorá dala vzniknúť nášmu priestoru. .. Medzitým pozorujeme kvazary a aktívne galaktické jadrá v pomerne veľkom počte ...

Ale možno sú veci oveľa komplikovanejšie, ako si myslíme? - Ešte nedávno sme boli presvedčení, že náš priestor je jednoducho prepojený. To znamená, že vo Vesmíre neexistujú žiadne kusy odtrhnuté od seba, oddelené neprekonateľnými „priepasťami“. Prítomnosť „čiernych dier“ spochybňuje jednoduchú prepojenosť svetového priestoru. Alebo možno je jeho geometria ešte zložitejšia a je možné množstvo bizarných väzieb priľahlých priestorov, ktoré sú navzájom spojené cez hrdlá pochádzajúce z „čiernych dier“?

Pohľad do budúcnosti

Hlavné ťažkosti na horizonte modernej astrofyziky sú spojené s nestacionárnymi javmi objavenými vo vesmíre.

Štúdie posledných desaťročí ukázali, že na rozdiel od predtým existujúcich predstáv sa mnohé fázy vývoja vesmírnych objektov vyznačujú, ako už vieme, ostrou nestacionárnosťou.

V. I. Lenin opakovane zdôrazňoval, že všetky javy vo svete pôsobia ako jednota (identita) protikladov. To znamená „rozpoznanie (objavenie) protichodných, vzájomne sa vylučujúcich, opačných tendencií vo všetkých javoch a procesoch prírody...“ [Lenin V, I, Paul. kol. cit., zväzok 29, s. 317].

Každá z protichodných strán jedného celku sa môže zmeniť na svoj opak; protiklady prechádzajú do seba; interakcia, boj protikladov je zdrojom rozvoja.

Toto je kľúč k pochopeniu podstaty nestacionárnych objektov. Takéto objekty sú prirodzenými fázami vo vývoji vesmírnych objektov, zlomovými bodmi vo vývoji vesmírnych telies a ich systémov, spojenými s prechodmi z jedného fyzického stavu do druhého.

Hoci doteraz nebolo možné uspokojivo vysvetliť podstatu nestacionárnych javov v rámci existujúcich konceptov, nemožno poprieť, že zákony a teórie modernej fyziky sú aplikovateľné na obrovskú škálu podmienok a javov. Zároveň však nie je možné absolutizovať moderný systém poznania sveta, ktorý je len určitým stupňom poznania Vesmíru. Tento systém poznania len približne a neúplne odráža nekonečnú rozmanitosť svetových javov a procesov a nielenže môže, ale musí podliehať spresňovaniu, zovšeobecňovaniu a pridávaniu.

Je vhodné citovať slová, ktoré pri tejto príležitosti vyslovil slávny sovietsky vedec akademik Akadémie vied Estónskej SSR G.N. Vždy budú existovať nevyriešené problémy a neobjavené zákony a každý vyriešený problém vyvolá jeden alebo viacero nových. Cesta poznania je cesta bez cieľovej čiary!

Naozaj môžeme od modernej astrofyziky očakávať nejaké superzásadné objavy?

V zásade je to možné. K objaveniu nových prírodných zákonov však môže dôjsť iba štúdiom neobvyklých fyzikálnych podmienok a stavov hmoty. Možno jedným z týchto stavov je stav ultra vysokej hustoty na začiatku rozpínania vesmíru, v „čiernych dierach“ a možno aj vo vnútri takzvaných neutrónových hviezd, ktoré majú obludnú hustotu – milióny a miliardy ton na kubický centimeter. V každom prípade ešte nepoznáme zákony, ktoré v takýchto podmienkach fungujú. Existuje teda predpoklad, že existuje určitá „elementárna dĺžka“, ktorá sa prejavuje iba v superhustých stavoch. A je možné, že k odhaleniu pomôže práve astrofyzikálny výskum.

Viacerí prominentní moderní vedci, ako F. Hoyle a L. Burbidge, akademik V. A. Ambartsumyan, sa domnievajú, že existujúca fyzika zjavne nepostačuje na vysvetlenie javov vyskytujúcich sa v jadrách galaxií a kvazarov.

„Pokusy opísať ich v rámci v súčasnosti známych základných fyzikálnych teórií,“ píše V. A. Ambartsumian, „narážajú na obrovské, možno neprekonateľné ťažkosti. Domnievam sa, že práve astronómia by mala v blízkej budúcnosti očakávať odhalenie nových faktov, ktoré si budú vyžadovať formuláciu nových fyzikálnych teórií, všeobecnejších ako tie, ktoré sú známe teraz.

Ako však poznamenáva známy sovietsky teoretický fyzik akademik V. L. Ginzburg, presvedčivú odpoveď na predmetné otázky nemožno získať iba pomocou úvah a diskusií - dá ju až život sám, t. j. následný vývoj veda.

V súčasnosti tok informácií o fyzikálnych javoch vo vesmíre každým dňom narastá, najmä vďaka rozvoju elektromagnetických vĺn röntgenového a gama žiarenia astrofyzikami.

Bolo objavených množstvo veľmi zaujímavých röntgenových zdrojov a boli zaregistrované záhadné silné záblesky gama žiarenia. Ďalšie štúdium týchto a ďalších fyzikálnych javov vo vesmíre prispeje k prehĺbeniu a rozšíreniu našich vedomostí o vesmíre.

Mikrosvet a megakozmos

Skutočnosť, že moderná fyzika zjavne nie je úplná, že existujúca fyzikálna teória naráža na hlboké a vážne ťažkosti a neposkytuje odpovede na množstvo základných otázok, si uvedomujú aj samotní fyzici. To znamená, že otázka sa redukuje len na to, odkiaľ sa vezmú nové fakty, ktoré sú nevyhnutné pre ďalší zásadný krok vpred v poznaní zákonitostí fyzikálnych procesov. Budú tieto fakty získané ako výsledok štúdia vesmíru alebo získané v oblasti výskumu mikroprocesov?

Na prvý pohľad sa môže zdať, že napriek pomerne úzkej spolupráci by astronómiu a fyziku mali zaujímať priamo opačné problémy.

Pre astronómov je to objasnenie správania sa objektov a procesov vo veľkom meradle, odhalenie vzorcov megakozmu, ktorý sa vyznačuje kolosálnou vzdialenosťou – až 1028 cm a obrovskými časovými intervalmi až 1017 s. Naopak, fyzici sa zaoberajú štúdiom elementárnych častíc a javov, zákonov mikrosveta, prenikajúcich do ultramalých subatomárnych časopriestorových oblastí, do 10~15 cm a do 10–27 s.

Bolo by však nesprávne domnievať sa, že dané úlohy sa navzájom vylučujú, že medzi nimi nie je nič spoločné. Mikrosvet a megakozmos sú dve strany toho istého procesu, ktorý nazývame vesmír.

Bez ohľadu na to, aký gigantický môže byť vesmírny systém, v konečnom dôsledku pozostáva z elementárnych častíc. Na druhej strane mnohé mikroprocesy sú odrazom kozmických javov, ktoré pokrývajú kolosálne oblasti vesmíru.

Potreba spoločného štúdia mikrosveta a megakozmu, štúdia hlbokých súvislostí medzi mikrojavmi a megaprocesmi je diktovaná aj tým, že vo svete, v ktorom žijeme, v makrokozme, vlastnosti „veľkého“ a „malého“ "pretínajú sa ako lúče svetlometu,

Veď my sami a všetky predmety okolo nás pozostávame z elementárnych častíc a zároveň sme súčasťou megakozmu.

Ako sme už uviedli, moderná fyzika mikrokozmu prenikla do oblasti javov, ktoré sa vyznačujú mierkami rádovo 10~15 cm a astrofyzika študuje objekty, pre ktoré sú charakteristické vzdialenosti do 1028 cm.43 desatinné rády! Takéto sú mierky priestorového materiálu, v rámci ktorého je moderná veda schopná získavať informácie o prírodných procesoch.

Zároveň sa odhaľuje významný fakt – fyzikálne zákony pôsobiace v rôznych častiach tejto škály, dokonca ani na jej opačných koncoch, si nikde nekolidujú.

Táto okolnosť na jednej strane slúži ako veľmi presvedčivý dôkaz v prospech platnosti jedného z najdôležitejších ustanovení materialistickej dialektiky o univerzálnom prepojení a vzájomnej závislosti prírodných javov a na druhej strane naznačuje, že naša vedecká teórie správne odrážajú vlastnosti reálneho sveta.

Okrem toho sa dá predpokladať, že v hĺbkach niektorých vesmírnych objektov, ako sú napríklad kvazary alebo galaktické jadrá, existujú fyzikálne podmienky, pri ktorých sa zdá, že oblasti mikro- a megaprocesov sa spájajú. Tu sa dosahujú také vysoké hustoty hmoty, že gravitačné sily sú porovnateľné s elektromagnetickými a jadrovými silami pôsobiacimi v mikrokozme. Podľa slávneho sovietskeho teoretického fyzika I. A. Smorodinova sa tu pred nami objavuje príroda vo svojej najzložitejšej podobe. A to znamená, že zrejme práve tu sú skryté kľúče k objasneniu astrofyzikálnej histórie vesmíru.

Základ - vákuum

Keďže na jednej strane všetky hmotné vesmírne objekty, či už sú to hviezdy alebo galaxie, planéty alebo hmloviny, pozostávajú z elementárnych častíc a na druhej strane je vesmír nestacionárny a jeho minulosť nie je totožná s jeho súčasnosťou , prirodzene vyvstáva otázka, či elementárne častice vždy existovali v rovnakej forme; v ktorých existujú v našej dobe,

Podľa jednej z hypotéz diskutovaných v modernej prírodnej vede bolo stavom vesmíru, ktorý predchádzal vytvoreniu počiatočnej zrazeniny horúcej plazmy, v dôsledku expanzie ktorej vznikla Metagalaxia, vákuum.

Kedysi sa verilo, že vákuum nie je nič, prázdnota, priestor úplne zbavený hmoty, akási aréna, v ktorej sa odohrávajú všetky materiálne procesy vyskytujúce sa v prírode.

Ale tieto, na prvý pohľad, také prirodzené, samozrejmé predstavy boli predurčené, aby časom prešli veľmi vážnymi zmenami. Najprv sa ukázalo, že v prírode neexistuje úplná prázdnota. Neexistuje ani tam, kde neexistuje absolútne žiadna substancia. Už v 19. storočí M. Faraday (1791-1867) tvrdil, že „hmota je všade prítomná a neexistuje medzipriestor, ktorý by ňou nezaberal“.

Akákoľvek oblasť priestoru je vždy vyplnená, ak nie hmotou, tak niektorými inými druhmi hmoty - rôznymi žiareniami a poľami (napríklad magnetické polia, gravitačné polia atď.).

Ale aj s touto korekciou bol priestor stále gigantickou schránkou obsahujúcou nespočetné množstvo hmotných objektov. Neskôr však vyšli najavo prekvapivejšie veci. Predstavte si na chvíľu, že sa nám nejakým spôsobom podarilo úplne vyprázdniť určitú oblasť vesmíru, vyhnať z nej všetky častice, žiarenia a polia. Takže aj v tomto prípade by zostalo „niečo“, určitá zásoba energie, ktorá sa nedá z vákua žiadnym spôsobom odobrať.

Verí sa, že vo vákuu, v ktoromkoľvek bode vesmíru, existujú „nenarodené“ častice a polia absolútne všetkých možných typov. Ich energia však nie je dostatočne veľká na to, aby sa javili ako skutočné častice.

Prítomnosť nekonečného počtu takýchto skrytých častíc sa nazýva oscilácie vákua s nulovým bodom. Najmä fotóny všetkých možných energií a frekvencií sa vo vákuu pohybujú všetkými smermi (elektromagnetické vákuum).

Každý z nás je teda neustále preniknutý prúdom pozostávajúcim z nespočetných množstiev najrozmanitejších častíc. Ale keďže tieto častice lietajú „a“ všetkými smermi, ich toky sa navzájom vyrovnávajú a my nič necítime, rovnako ako necítime kolosálny tlak stĺpca atmosférického vzduchu, keďže je vyvážený vzduchom. tlak z vnútra ľudského tela.

Napriek všetkej svojej zdanlivej nepravdepodobnosti nie je koncept nulových oscilácií vákua v žiadnom prípade veľkolepou fyzikálnou a matematickou konštrukciou.

V tých prípadoch, keď je z nejakého dôvodu narušená rovnomernosť toku skrytých častíc a viac takýchto častíc sa pohybuje jedným smerom ako opačným, začínajú sa prejavovať nulové oscilácie vákua. Na atóme by sa mali vyskytnúť špecifické účinky a niektoré z nich boli experimentálne zaregistrované ...

Vákuum je teda schopné za určitých podmienok zrodiť častice a je možné, že práve vákuum dalo vznik tým časticiam, z ktorých sa následne vytvorila Metagalaxia.

Podľa niektorých teoretických predpokladov má priestor okolo nás v extrémne malých vzdialenostiach nezvyčajne zložitú jemnozrnnú štruktúru s fantastickou hustotou energie.

Každý kubický mikrometer tohto média obsahuje dostatok energie na vytvorenie mnohých biliónov galaxií.

Samotný priestor okolo priesmyku je teda takmer bezodným zdrojom energie. Ale táto energia je "zapečatená" silnými gravitačnými silami. Pre samotnú prírodu však táto gravitačná bariéra zjavne nie je neprekonateľnou prekážkou. Ako už bolo uvedené, vákuum je schopné vytvárať častice materiálu. A je celkom možné, že všetky tie mohutné energetické výboje, ktoré pozorujeme vo vesmíre, sú výsledkom takých interakcií hmoty, žiarenia a vákua, pri ktorých sa energia čerpá z vákua.

Ale ak áno, potom nie je nič nemožné na tom, že aj veda si osvojí tajomstvo získavania energie z vákua, a tým ušetrí ľudstvo navždy od starostí o energetické zdroje.

Veľký a malý

Štúdium „čiernych dier“ nás privádza k ďalšiemu trochu nečakanému a exotickému záveru o možnom spojení mikro- a megajavov.

Ako každý objekt, ktorý má určitú hmotnosť, aj „čierna diera“ má určité gravitačné pole. Ale keďže ani jeden fyzický signál nemôže „uniknúť“ z „čiernej diery“, toto pole má statický charakter.

Ak má „čierna diera“ aj elektrický náboj, tak aj jej elektromagnetické pole musí byť statické. Teória zároveň ukazuje, že obe tieto polia sú prakticky nezávislé od toho, ako sú náboj a hmotnosť rozložené vo vnútri „čiernej diery“. Ak v čase vzniku „čiernej diery“ bolo toto rozloženie nehomogénne, tak prípadné nehomogenity v budúcnosti sa veľmi rýchlo vyhladia.

Pre vonkajšieho pozorovateľa teda „čierna diera“ v podstate vyzerá ako bodový objekt s určitou hmotnosťou a nábojom. Ak sa „čierna diera“ tiež otáča, možno jej pripísať ešte jednu charakteristiku - takzvaný spin.

Vzniká tak zrejmá analógia s elementárnou časticou, ktorej hlavnými fyzikálnymi charakteristikami sú hmotnosť, náboj a rotácia.

Samozrejme, pri súčasnej úrovni nášho poznania je ťažké povedať, že ide len o čisto vonkajšiu podobnosť alebo odraz nejakých hlbokých závislostí medzi nám neznámym mikro- a megakozmom, no tento fakt si nepochybne zaslúži pozornosť. Navyše, pred niekoľkými rokmi sa o zaujímavý pokus pokúsil známy sovietsky teoretický fyzik akademik M. Markov. Vo viacerých prácach ukázal, že aj v rámci moderných fyzikálnych teórií sa celý vesmír za určitých podmienok môže vonkajšiemu pozorovateľovi javiť ako elementárna častica, povedzme, protón alebo neutrón.

Sú však v tomto prípade všetky častice, ktoré pozorujeme, vo všeobecných gigantických vesmíroch? Vesmíry, ktoré sa v našom svete prejavujú ako elementárne častice? Inými slovami, v megasvete, aj v mikrosvete v zásade platí, že menej môže pozostávať z viac...

Ako sa dostať k veci?

Ak je vo vesmíre skutočne veľa „čiernych dier“, znamená to, že vo svetovom priestore je značný počet bodov, v ktorých hustota nadobúda nekonečnú hodnotu. Takéto body sa nazývajú singulárne.

Záujem o singularitu sa vysvetľuje aj tým, že podľa teórie rozpínajúceho sa vesmíru aj ona „vznikla“ zo singularity, zhruba povedané, z bodu. A nech sú rôzne varianty kozmologických modelov akékoľvek, nie je možné z nich eliminovať počiatočnú singularitu. Dejiny vesmíru museli buď začať, alebo periodicky prechádzať stavom bodu s nekonečnou hustotou, v ktorom akékoľvek objekty akoby prestali existovať.

Prirodzená otázka: môžu reálne fyzikálne veličiny ísť do nekonečna?

Všeobecne povedané, nekonečná vo fyzike môžu byť nielen „stávajúce sa“ alebo potenciálne, ale aj skutočné, t. j. „dokončené“. Ako príklad skutočného nekonečna možno uviesť nekonečnosť priestoru vesmíru, ak nie je uzavretý.

Vznik singularít pri gravitačnom kolapse vyplýva zo všeobecnej teórie relativity. Moderné fyzikálne teórie však, žiaľ, nie sú použiteľné na popis fyzikálnych procesov vyskytujúcich sa v blízkosti singulárnych bodov. Faktom je, že takéto stavy nie sú len v kompetencii všeobecnej teórie relativity. Pri vysokých hustotách by sa mali objaviť kvantové efekty. A fyzikálna teória, ktorá by spájala relativistické a kvantové javy, zatiaľ neexistuje.

V zásade je možné, že keďže všeobecná teória relativity nie je použiteľná na opis ňou predpovedaných stavov s nekonečnou hustotou hmotnosti v určitom bode, potom neexistujú vôbec žiadne singularity. Pokiaľ ide o ich prítomnosť v teórii, nie je to nič iné ako dôkaz problémov, náznak toho, že sa snažíme aplikovať všeobecnú teóriu relativity za hranice jej použiteľnosti. Ale celá otázka je, kde presne tieto hranice ležia.

O tom, aká presne by mala byť budúca všeobecná fyzikálna teória, sa vedú spory. Je však nepochybné, že je potrebné jasne objasniť hranice použiteľnosti všeobecnej teórie relativity v silných gravitačných poliach a blízkych singularitách.

Podľa mnohých významných výskumníkov je v súčasnosti „úlohou číslo jeden“ vedy o vesmíre zostrojenie kvantovej gravitačnej teórie a kvantovej kozmológie, ktorá by fungovala pri veľmi vysokých hustotách a pri stredných hustotách prešla do bežnej klasickej teórie.

Predmetný problém najviac súvisí s otázkou fyzikálnej podstaty nestacionárnych javov objavených vo vesmíre v posledných rokoch. Hovoríme o rozširovaní hviezdnych asociácií a zhlukov galaxií, aktivite galaktických jadier atď.

A hoci sa pri týchto nestacionárnych javoch priamo nestretávame so singularitami, napriek tomu je väčšina týchto javov spojená s obrovskými koncentráciami hmoty a uvoľňovaním kolosálnych energií.

Nestacionárne javy sa doteraz v rámci moderných fyzikálnych teórií nepodarilo uspokojivo vysvetliť. V zásade sú možné dva spôsoby. Možno sa ťažkosti dajú prekonať spojením Einsteinovej teórie gravitácie s kvantovou fyzikou. Ale je možné, že je možné opísať zvláštne stavy hmoty vo Vesmíre (akademik V.A. Ambartsumyan sa prikláňa k tomuto názoru) len za predpokladu, že v týchto stavoch existuje možnosť porušenia známych fyzikálnych zákonov.

V tomto prípade bude potrebné nielen rozšíriť hranice použiteľnosti všeobecnej teórie relativity na oblasť mikroprocesov, ale túto teóriu výrazne zmeniť či zovšeobecniť v oblasti makroprocesov, t.j. oblasť, kde sa dnes uplatňuje.

V singulárnom stave sa Vesmír v skutočnosti stáva mikroobjektom. Táto okolnosť opäť svedčí o úzkom spojení medzi megakozmom a mikrosvetom. A ako zdôrazňuje leningradský filozof A. M. Mostepanenko, v tomto smere možno len ťažko vybudovať budúcu teóriu elementárnych častíc bez zohľadnenia kozmologických okolností, na druhej strane nie je možné pochopiť zákonitosti štruktúry vesmíru bez toho, aby sme vzali do úvahy zohľadňuje vlastnosti mikroobjektov, z ktorých sa v konečnom dôsledku skladá.

Preto by sa myšlienka vplyvu mikrokozmu na megasvet mala stať vedúcou myšlienkou na ceste k vytvoreniu kvantovej teórie gravitácie. V tomto ohľade sú veľmi zaujímavé teoretické štúdie vplyvu vytvárania elementárnych častíc z vákua v silných gravitačných a elektrických poliach, najmä v blízkosti kozmologickej singularity. Existuje dokonca exotická hypotéza, podľa ktorej bol vesmír, ktorý opustil „počiatočný“ singulárny stav, spočiatku prázdny a všetka hmota a žiarenie vznikli z vákua až v procese jeho ďalšieho vývoja.

Aj v rámci takejto hypotézy však existujú značné ťažkosti, ktoré sa zatiaľ nepodarilo prekonať. Faktom je, že podľa jedného zo základných fyzikálnych zákonov sa častice môžu narodiť iba v pároch „častica“ - „antičastica“.

Medzitým, pokiaľ vieme, vesmír pozostáva hlavne z hmoty. Je možné, že efekt vytvárania častíc z vákua pôsobí aj v modernom Vesmíre v rôznych nestacionárnych procesoch výbušného typu. Je napríklad možné, že elektromagnetické polia niektorých kozmických objektov majú dostatočnú energiu na to, aby spôsobili zrod častíc. Všetky tieto problémy si však stále vyžadujú hlboký teoretický výskum.

Jedno je však jasné už teraz. Nech už bude budúca kvantová teória gravitácie akákoľvek, zásadne zmení naše chápanie časopriestoru.

Treba poznamenať aj nasledujúce. Metóda konštrukcie rôznych teoretických modelov je jedným z najefektívnejších spôsobov štúdia vesmíru. Takýmito modelmi sú napríklad Friedmanov vesmír - teoretický model homogénneho izotropného expandujúceho vesmíru alebo Zelmanov vesmír - model nehomogénneho anizotropného vesmíru. Tieto a ďalšie modely sú založené na moderných základných fyzikálnych teóriách, predovšetkým na všeobecnej teórii relativity.

Vždy si však treba pamätať, že model ešte nie je samotný vesmír, ale len pokus o vyjadrenie niektorých jeho aspektov. Bolo by preto chybou automaticky stotožňovať závery toho či onoho modelu s realitou.

Iba pozorovania môžu potvrdiť platnosť konkrétneho modelu. Na druhej strane aj tie najextravagantnejšie teoretické konštrukcie si zaslúžia určitú pozornosť, pretože môžu odhaliť určité špecifické vlastnosti skutočného sveta.

Od elementárnych častíc po Mliečne dráhy

Prepojenie mikro- a makroprocesov je jedným z konkrétnych prejavov dialektiky prírody, univerzálneho prepojenia jej javov.

Dokonca aj teraz je v mnohých prípadoch ťažké rozlíšiť medzi kozmológiou a teóriou elementárnych častíc. Stredobodom modernej astrofyziky sú vesmírne objekty, ktoré sa vyznačujú extrémne vysokou hustotou a niekedy veľmi malými rozmermi.

Takže medzi rôznymi riešeniami rovníc všeobecnej relativity popisujúcich vlastnosti a vývoj vesmíru, ako už vieme, existuje riešenie typu singularity (keď v určitom bode hustota dosiahne nekonečnú hodnotu). V podstate je singularita akýmsi analógom elementárnej častice. Vesmír sa v počiatočnom singulárnom stave v skutočnosti mení na elementárnu časticu.

Vynára sa otázka: je možné vysvetliť niektoré vlastnosti elementárnych častíc pomocou rovníc všeobecnej teórie relativity a využiť naše poznatky o vlastnostiach elementárnych častíc na objasnenie fyzikálnej podstaty určitých javov kozmického poriadku? najmä zákony vývoja vesmíru?

Jedným z najpálčivejších problémov modernej astrofyziky a prírodných vied vôbec je problém pôvodu hviezd a hviezdnych ostrovov-galaxií.

V tejto súvislosti existujú v modernej astrofyzike dva protichodné koncepty. Podľa jedného z nich najbežnejšie (zvyčajne sa tomu hovorí klasické) vesmírne objekty vrátane hviezd a galaxií vznikajú zahusťovaním, kondenzáciou difúzneho plynu a prachovej hmoty.

Iný koncept, ktorý vyvinul akademik V. A. Ambartsumyan a jeho škola a nazval ho Byurakan (podľa názvu observatória), naopak vychádza zo skutočnosti, že vývoj vesmírnych objektov prechádza od hustejších k menej hustým stavom a že najmä „embryá“ hviezdy a galaxie sú hypotetické superhusté objekty veľmi malej veľkosti, ktorých explozívny rozpad vedie k vytvoreniu rôznych nebeských telies.

V súčasnosti prebieha búrlivá diskusia medzi zástancami oboch smerov a zatiaľ nie je možné definitívne uprednostniť ani jeden z nich. Vysvetľuje sa to na jednej strane nedostatkom pozorovacích údajov a na druhej strane možnosťou rôznych, niekedy priamo opačných interpretácií tých istých faktov. Najmä nikto nikdy nepozoroval ani proces kondenzácie difúznej hmoty na hviezdy, ani hypotetické superhusté telesá.

Známy sovietsky astrofyzik B. A. Vorontsov-Velyaminov nedávno v tejto súvislosti vyslovil zaujímavý návrh, že možno do istej miery majú zástancovia oboch názorov pravdu: je možné, že v nekonečne rôznorodom vesmíre prebiehajú procesy koncentrácia hmoty a jej rozpad.

Zaujímavý pokus o zostavenie kozmogonického modelu, ktorý by do určitej miery spájal obe existujúce koncepcie vzniku hviezd a galaxií, urobil sovietsky teoretický fyzik R. Muradyan.

Muradyanovou hlavnou myšlienkou je využiť niektoré vlastnosti elementárnych častíc na objasnenie fyzikálnej podstaty kozmických javov, najmä zákonov vývoja vesmíru.

Vo fyzike mikrokozmu sa na základe veľmi všeobecných teoretických úvah všetky elementárne častice delia do troch tried: prvá trieda zahŕňa fotón - časť elektromagnetického žiarenia, druhá - elektrón a neutríno, tretia trieda - hadróny - najpočetnejšie (teraz ich je niekoľko stoviek). Táto trieda zahŕňa najmä protónové, neutrónové a mezónové častice s hmotnosťou medzi hmotnosťou elektrónu a hmotnosťou protónu. Významnú časť hadrónov tvoria nestabilné častice s veľmi krátkou životnosťou. Zvlášť krátkotrvajúce častice sa nazývajú rezonancie.

Medzi nimi sú častice, ktorých hmotnosť je niekoľkonásobne väčšia ako hmotnosť protónu. A existuje predpoklad, podľa ktorého „hmotnostné spektrum“ elementárnych častíc vo všeobecnosti siaha do nekonečna. Ak je takýto predpoklad správny, potom to znamená, že za určitých podmienok sa v ultramalých časopriestorových oblastiach môžu zrodiť makroskopické a dokonca aj kozmické objekty. V každom prípade moderná teória elementárnych častíc takúto možnosť pripúšťa.

Nie sú superhusté telá akademika Ambartsumyana v tomto prípade hadrónovou formou existencie hmoty? Táto na prvý pohľad celkom nečakaná myšlienka, ktorú predložil R. Muradyan, otvára zaujímavé vyhliadky na vybudovanie jednotnej teórie vzniku vesmírnych objektov. Podľa novej hypotézy vznikla Metagalaxia ako dôsledok rozpadu superťažkého superhadrónu s hmotnosťou 1056 g. Bol to „primárny atóm“, tá superhustá zrazenina hmoty, z ktorej vznikol pozorovateľný vesmír. Jeho rozpad na menšie hadróny viedol k vzniku protoklastrov galaxií a následné rozpady na hadróny s ešte menšou hmotnosťou viedli k vzniku galaxií.

Ďalšou fázou bol rozpad na hadróny s hmotnosťou menšou ako 1034 g. Išlo o akýsi „fázový prechod“ z hadrónovej formy na jadrovú. Zároveň vznikli objekty ako neutrónové hviezdy. Ďalšie rozpady mali podľa Muradyana viesť k vytvoreniu difúzneho oblaku, vo vnútri ktorého v dôsledku kondenzácie hmoty najskôr vznikli kondenzácie „protohviezdy“ a potom proces tvorby hviezd prebiehal v súlade s obvyklá klasická schéma.

Ak však v obvyklom klasickom obraze vzniku kozmických objektov difúzne médium pozostáva z vodíka a hélia, potom v Muradyanovom modeli môže mať odlišné chemické zloženie v závislosti od vlastností rozpadu objektov, ktoré mu predchádzali. A to znamená, že ťažké chemické prvky môžu vzniknúť nielen v dôsledku výbuchov supernov, ako sa dnes bežne verí, ale aj v dôsledku štiepenia ešte ťažších častíc. To je veľmi dôležité, pretože klasická teória pôvodu ťažkých prvkov naráža na množstvo vážnych ťažkostí.

Ak teda v bežnej klasickej astrofyzike prechádza evolučný proces od vzácnejších k menej riedkym objektom a od „neporiadku“ k „poriadku“, tak v Muradyanovom modeli sa cez veľmi významný interval existencie Metagalaxie evolúcia, naopak. , prechádza od hustejších k menej hustým predmetom a od viac usporiadaných k menej usporiadaným.

Je ľahké vidieť, že v tejto časti je Muradyanova evolučná schéma v dobrej zhode s Ambartsumyanovými myšlienkami. Od momentu fázového prechodu z hadrónovej hmoty na jadrovú sa však približuje klasickej kozmogónii.

Samozrejme, zatiaľ je ťažké povedať, do akej miery zodpovedá pôvodný Muradyanov model realite – vývoj tohto modelu je len na začiatku. Nový prístup k riešeniu problému je však veľmi zaujímavý, pretože sa uskutočnil pokus o kombináciu mikrofenoménov a kozmických procesov.

Ako je známe, jedným z dôležitých kritérií platnosti konkrétneho teoretického modelu je jeho schopnosť predpovedať určité javy. Ak je Muradyanova hypotéza správna a Metagalaxia naozaj vznikla v dôsledku rozpadu superhadrónu, tak musí mať svoju rotáciu, keďže pôvodný superhadrón mal svoju rotáciu. Takže objav rotácie Metagalaxie by bol, ak nie potvrdením Muradyanovho modelu, tak v každom prípade dôležitým dôkazom v jej prospech.

Niekedy sa vyslovuje názor, že vo všeobecnosti sú akékoľvek kozmogonické modely, vrátane Muradyanovej hypotézy, čisto špekulatívne, pretože ich nemožno overiť pozorovaním.

Úvahy tohto druhu však nemožno považovať za presvedčivé. Moderná kozmogónia stojí na pevnom pozorovacom základe. Stále pokročilejšie a výkonnejšie prostriedky astronomického výskumu umožňujú študovať čoraz vzdialenejšie vesmírne objekty. Ale, ako viete, čím ďalej sa ten či onen vesmírny objekt nachádza, tým hlbšie v minulosti ho pozorujeme. A to znamená, že otázku zhody určitých kozmogonických modelov s realitou možno v zásade vyriešiť pozorovaním.

Svet taký, aký je

Keďže hovoríme o štruktúre a vývoji Vesmíru, o vedeckom obraze vesmíru, prirodzene vyvstáva otázka: prečo je svet taký, aký je? Tento a nie nejaký iný?

Na takto položenú otázku je však sotva možné získať dostatočne jednoznačnú odpoveď.

Problém je formulovaný príliš vágne.

A zrejme nie náhodou, keď sa A. L. Zelmanov dotkol toho istého problému, obmedzil sa na tvrdenie, že vesmír existuje v podobe, v akej je, z vnútornej nevyhnutnosti.

Aby sme dostali vyčerpávajúcu odpoveď na otázku, ktorá nás zaujíma, museli by sme ísť za hranice pozorovateľného vesmíru a prijať svet v celej jeho nekonečnej rozmanitosti. A to, žiaľ, nie je možné z princípu aj z čisto praktických dôvodov,

Pokúsme sa však problém zúžiť. Obmedzte ho do takej miery, že nadobudne skutočný fyzický význam. Je zrejmé, že by sme mali hovoriť iba o pozorovateľnom vesmíre a jeho vlastnostiach, ktoré sú určené nám známymi zákonitosťami.

Pokiaľ ide o samotnú otázku, na ktorú chceme dostať odpoveď, bude teraz vyzerať asi takto: je náhoda, že svet, ktorý nás bezprostredne obklopuje, má práve takéto vlastnosti a nie nejaké iné?

V tejto podobe sa problém stáva celkom legitímnym, keďže presne tá verzia vesmíru, ktorú pozorujeme, nie je ani zďaleka najpravdepodobnejšia spomedzi všetkých mysliteľných možností.

Je potrebné to pochopiť aj preto, že podľa náboženských teoretikov je harmónia vesmíru výsledkom činnosti tvorcu.

„Stačí sa pozrieť na prírodu okolo nás,“ píše ruský pravoslávny kňaz L. Gaidukevič. - Všade vládne úžasný poriadok. Každý jav, od najjednoduchšieho stebla trávy až po myriády hviezd, je účelovo, racionálne a dokonale usporiadaný. Všetko nesie pečať neustálej starostlivosti Všemohúceho – Stvoriteľa.

V prvom rade si treba uvedomiť, že určitý obraz sveta pozorujeme vďaka tomu, že práve takýto obraz poskytuje možnosť života. Ako vtipne poznamenal A. L. Zelmanov, sme svedkami procesov určitého typu, pretože procesy iného typu prebiehajú bez svedkov.

Najmä nie náhodou žijeme v rozpínajúcom sa vesmíre a pozorujeme červený posun v spektrách galaxií. Vzájomné odstraňovanie galaxií a posun ich žiarenia smerom k dlhým vlnám oslabuje energiu elektromagnetického žiarenia prenikajúceho do vesmíru. Ak by galaxie neutekali, ale približovali sa, ich spektrá by nevykazovali červený posun, ale fialový – posun smerom k vysokým frekvenciám a tvrdému, krátkovlnnému žiareniu. Hustota žiarenia v takomto vesmíre by bola taká vysoká, že by vylučovala možnosť existencie biologického života...

Aké sú najbežnejšie formy týchto vesmírnych objektov, ktoré nás obklopujú? Sú to hviezdy, prach, plyn. Čo sa týka prachu a plynu, významná časť hmoty vesmíru je sústredená v plynových a prachových hmlovinách. Ale to sú prechodné formy.

Zdá sa, že v modernom vesmíre je jednou z najstabilnejších foriem izolovaných vesmírnych objektov hviezdna forma. Je náhodné, že v najrozmanitejších kútoch pozorovateľného vesmíru sa hmota koncentruje práve do hviezd?

Slávny americký spisovateľ sci-fi Robert Sheckley má vtipný príbeh, ktorý opisuje, ako istá vesmírna stavebná spoločnosť na pokyn určitých „zákazníkov“ vytvorila ... Metagalaxy. Samozrejme, je to vtip a spisovateľ potreboval takéto zariadenie, aby odhalil niektoré vzorce, zvláštne pravidlá hry.

Práve v týchto „pravidlách hry“ spočíva celý zmysel veci. Ak máme loptu a hráčov, to nie je všetko. S rovnakou loptou môžete hrať rôzne hry. Aby hra nadobudla určitý zmysel a charakter, je potrebné ju podriadiť určitým pravidlám.

Postavme sa na miesto fantastických dizajnérov Vesmíru. Predtým, ako by sme pristúpili k jeho tvorbe, museli by sme nielen stanoviť hlavné vlastnosti jeho hlavných prvkov, ale tiež vyvinúť určitý súbor zákonov, ktoré určujú správanie a interakciu všetkých hmotných objektov bez výnimky.

Aké sú zákony, vďaka ktorým majú v skutočnom vesmíre právo na existenciu práve hviezdy?

V živej prírode, ako viete, funguje prirodzený výber. Prežívajú len tie organizmy, ktoré sú najlepšie prispôsobené podmienkam vonkajšieho prostredia.

Zdá sa, že vo vesmíre funguje akýsi prirodzený výber. V procese pohybu hmoty môže vzniknúť široká škála objektov, ale väčšina z nich sa ukáže ako nestabilná a rýchlo sa zrúti.

A zároveň sú niektoré vesmírne objekty, väčšinou hviezdy, z nejakého dôvodu celkom stabilné a schopné existovať pomerne dlho. prečo je to tak?

Faktom je, že vo vesmíre funguje určitý „univerzálny regulátor“. V prospech je argument, že týmto regulátorom je takzvaná spätná väzba.

V našej dobe, v dobe rýchleho rozvoja kybernetiky, elektroniky a všetkých druhov automatických procesov, je tento pojem všeobecne známy. Spätná väzba slúži na riadenie letu rakiet, chodu obrábacích strojov a mechanizmov, bez nej by neexistovali rádiá a televízory a mnoho ďalšieho.

Jednoducho povedané, spätná väzba je úprava určitých akcií v závislosti od účinku, ktorý spôsobujú.

V kybernetike je uvedená presnejšia definícia. Predstavte si určitý systém, povedzme: auto alebo lietadlo, ľudský mozog alebo vesmírnu loď, alebo napokon Slnko. Vezmime si napríklad lietadlo. Počas letu lietadla pilot pohybuje pákami, stláča určité tlačidlá, to sú vstupné signály. A zakaždým, keď lietadlo nejako reaguje na takéto akcie: zvyšuje alebo znižuje rýchlosť letu, naberá alebo stráca výšku, robí zákrutu alebo mŕtvu slučku. Toto sú výstupné signály. Spätná väzba funguje, keď výstupné signály ovplyvňujú vstup a podľa toho ich mení. Povedzme, že lietadlo príliš prudko stráca výšku a pilot, ktorý si to všimne, mierne prevezme kormidlo a zníži uhol klesania.

Človek využíval spätnú väzbu dávno predtým, ako vedci sformulovali tento koncept a začali ho aplikovať v rôznych technických systémoch. Vždy, keď prijmeme akékoľvek opatrenie, nielenže berieme do úvahy jeho dôsledky, ale zároveň robíme potrebné úpravy.

Niečo podobné sa deje aj v prírode. Práve prítomnosť spätnej väzby v množstve javov okolitého sveta zabezpečuje stabilný, stabilný charakter mnohých prírodných procesov. Jednoduchý príklad: takzvané fyzické kyvadlo. Akákoľvek odchýlka od rovnovážnej polohy spôsobí vznik sily, ktorá vráti kyvadlo do tejto polohy.

Spätná väzba sa prejavuje nielen v živej, ale aj v neživej prírode. So samoregulačnými systémami sa stretávame ako vo svete hviezd, tak aj pri chemických premenách a elektrických procesoch – jedným slovom takmer na každom kroku.

Typickým príkladom je naše Slnko.

Podľa moderných fyzikálnych konceptov (ktoré napriek neočakávaným výsledkom neutrín a niektorých ďalších pozorovaní neboli doteraz odmietnuté a sú všeobecne akceptované) sa mohutná energia našej hviezdy rodí v jej hlbokých hlbinách, kde vrie a bublá termonukleárna reakcia. . Človek, ako viete, tiež ovládal podobnú reakciu a naučil sa extrahovať energiu uvoľnenú, keď sa jadrá vodíka spájajú do jadier hélia. Ale zatiaľ umelá termonukleárna reakcia prebieha okamžite a všetka energia sa uvoľňuje vo forme výbuchu. Slnko na druhej strane spotrebováva energiu postupne a bez zhonu a udržiava prevádzku svojej jadrovej pece na presne definovanej úrovni.

Ale ako je to – „podporovať“? Koniec koncov, Slnko nemá ani vlastnú myseľ, ani „ovládací panel“, na ktorom by pracovali niektoré inteligentné bytosti. Tu sa stretávame so spätnou väzbou a sebareguláciou.

Zdá sa, že termonukleárna fúzia vodíka prebieha v úplnej centrálnej oblasti hviezdy. Táto zóna je zo všetkých strán obklopená obludnými masami hmoty. Silná gravitácia ich ťahá do stredu Slnka, čomu však bráni kolosálny tlak plynov zrodených v plameni termonukleáru. Tým sa dosiahne relatívna rovnováha.

Ale z nejakého dôvodu intenzita termonukleárnej reakcie trochu klesá. Potom sa teplota a tlak zníži a pod tlakom okolitej látky sa reakčná zóna začne zmenšovať. Kompresia zvyšuje tlak a teplotu a reakcia sa vráti do normálu. A naopak, ak sa z nejakého dôvodu intenzita fúzie zvýši, nadbytočná energia hviezdu roztiahne. Expanzia spôsobuje ochladzovanie centrálnej zóny, ktoré pokračuje, kým reakcia neprejde do svojej obvyklej dráhy.

Slnko je zvláštny prípad, hviezda, jedna z konkrétnych foriem existencie hmoty. Vedci si však už dlho všimli niektoré všeobecné vzorce – dôkaz, že princíp spätnej väzby je jednou zo základných vlastností sveta.

Jednu z týchto zákonitostí našiel ruský fyzik E. Kh. Lenz (1804–1865) v elektromagnetických javoch. V školských učebniciach sa uvádza vo forme „Lenzovho pravidla“, ktoré má čisto praktický význam – umožňuje určiť smer indukčného prúdu. V skutočnosti ide o jeden z prípadov ilustrujúcich princíp spätnej väzby. Akákoľvek zmena magnetického poľa spôsobuje vznik indukčného prúdu, ktorého magnetické pole zasa pôsobí proti zmenám, ktoré tento prúd spôsobili.

Podobné zákony – z ktorých niektoré sa pravdepodobne ešte len neobjavia – sú viditeľné v mnohých iných javoch. Práve spätná väzba a prirodzená sebaregulácia vysvetľuje absenciu chaosu v prírode, harmóniu vesmíru.

Len tie vesmírne objekty, kde funguje spätná väzba a vykonáva sa samoregulácia, majú dostatočne dlhú existenciu. Nie je ťažké uhádnuť, že takéto predmety sa budú stretávať častejšie ako iné. Tu je možná odpoveď na otázku, ktorá nás zaujímala, prečo je vo vesmíre toľko hviezd.

Ale možno si položiť aj nasledujúcu otázku: prečo sú samotné hviezdy presne také, a nie niektoré iné? V. A. Ambartsumyan v tejto súvislosti vyjadril zaujímavú myšlienku, že mnohé črty štruktúry vesmíru, vrátane mnohých vlastností hviezd, sú akoby „zabudované“ do vlastností elementárnych častíc. A ak by tieto vlastnosti boli iné, potom by vesmírne objekty vyzerali inak ako v skutočnosti.

Teória vnútornej stavby hviezd teda prichádza k záveru, že maximálna možná hmotnosť hviezdy je priamo úmerná hmotnosti Slnka a nepriamo úmerná druhej mocnine hmotnosti jadra atómu vodíka – protónu. . Ale pre tento vzorec nie je ťažké vypočítať, že maximálna hmotnosť stabilnej hviezdy nemôže prekročiť asi 75 hmotností Slnka. Ale to je s hmotnosťou, ktorú majú protóny v našom svete. Čo keby bola hmotnosť protónu iná? Povedzme, stokrát menšie? V takom svete by mohli existovať celkom stabilné hviezdy s hmotnosťou rádovo desaťtisícov Slnka ...

Tu však nevyhnutne vyvstáva nasledujúca otázka: prečo má protón takú hmotnosť a nie nejaký iný?

Odpoveď na túto a ďalšie podobné otázky, ktoré sa budú žrebovať jedna za druhou, je vecou budúcnosti.

Moderný obraz sveta a ateizmus

Ako sme už poznamenali, prírodná veda 19. storočia, ktorá sa opierala o klasickú fyziku s jej absolútnym predurčením všetkého svetového diania, v podstate nenechávala priestor na akékoľvek božie zásahy.

Nie je náhoda, že Laplace na Napoleonovu otázku, prečo nikde vo svojich vedeckých prácach nespomína Boha, odpovedal: „Túto hypotézu nepotrebujem.“

Revolúcia vo fyzike na prelome 19. a 20. storočia a všetko, čo po nej nasledovalo, presvedčivo ukázali nelegitímnosť mechanistických predstáv o vesmíre, zničili harmonický obraz sveta budovaný klasickou fyzikou.

Táto okolnosť podnietila súčasných náboženských teoretikov k tvrdeniu, že neklasická fyzika 20. storočia, na rozdiel od klasickej, údajne nielen pripúšťa existenciu Boha a nadprirodzených síl, ale poskytuje o tom aj presvedčivé dôkazy. „Nová fyzika už svojím vzhľadom svedčí v prospech náboženských predstáv. Fyzika nás vedie k bránam náboženstva,“ hovorí teoretik katolicizmu biskup O. Shpylbek.

Áno, a niektorí predstavitelia pravoslávnej cirkvi, ktorá sa vo všeobecnosti radšej vyhýba zložitosti modernej prírodnej vedy, zaujali približne rovnaký postoj. Jeden z teoretikov pravoslávia, arcibiskup Luke, teda priamo uviedol, že vedecké objavy začiatku 20. storočia údajne otriasli materialistickými základmi prírodných vied v prospech idealizmu a náboženstva.

Niektorí veľkí prírodovedci pod dojmom revolučných premien vo vedách urobili krok k náboženstvu. „Pravdepodobne sa dá povedať,“ napísal anglický fyzik A. Eddington, „že záver, ktorý možno vyvodiť z... modernej vedy je, že náboženstvo sa prvýkrát stalo možným pre rozumného vedca okolo roku 1927.“

Na ospravedlnenie náboženstva sa moderní náboženskí teoretici snažia využiť aj to, že rozvoj prírodných vied v 20. storočí priviedol vedcov k záveru o nekonečnej rozmanitosti prírody a nevyčerpateľnosti sveta. Tvrdia, že ak je svet nevyčerpateľný, je v ňom miesto pre Boha.

V skutočnosti sa nič také nedeje.

Faktom je, že materializmus klasickej fyziky bol mechanický, metafyzický materializmus, ktorý sa snažil zredukovať všetky svetové procesy na jednu najjednoduchšiu formu pohybu s vylúčením možnosti kvalitatívnych premien hmoty.

A nová, neklasická fyzika 20. storočia a potom astrofyzika zasadili rany nie materializmu klasickej fyziky, ale jej tvrdeniam vysvetliť všetko, čo existuje z mechanického hľadiska. Neklasická fyzika nie je o nič menej materialistická ako klasická, ale je to materializmus vyššieho rádu – dialektický materializmus.

Nová fyzika ani astrofyzika v žiadnom prípade nepotrebujú hypotézu Boha, odhaľujú prirodzenú kauzalitu a prirodzenú zákonitosť všetkých javov.

Nič sa nemení a fakt, že svet je nekonečne rozmanitý a nevyčerpateľný. Áno, v procese jej štúdia sa pred vedou vynárajú čoraz zložitejšie problémy. Ale to je prirodzené – veď úlohou vedy je spoznávať hlbšiu podstatu javov.

Je tiež prirodzené, že v tomto nekonečnom procese poznávania je každý nový krok spojený s prekonávaním vážnejších ťažkostí.

Ako sme však mohli vidieť, veda zakaždým prechádza cestou ich prekonávania a posúva ďalej a ďalej hranice nášho poznania.

Ani moderná prírodná veda teda nedáva absolútne žiadne dôvody na revíziu základnej otázky materiálnej jednoty sveta.

Ešte raz o revolúcii v modernej astronómii

Ak považujeme vedu za spoločensky podmienenú činnosť na produkciu poznatkov, potom vo vývoji astronómie v 20. storočí možno rozlíšiť tri etapy, z ktorých každá sa vyznačuje určitým postojom spoločnosti k vede o Vesmíre.

Začiatkom storočia sa o niektorých odvetviach astronómie (nebeská navigácia, meranie času, geodetické merania) uvažovalo z čisto utilitárneho hľadiska. A tie časti tejto vedy, ktoré sú na prvý pohľad základné, najmä astrofyzika, boli v živote spoločnosti málo používané. Na astrofyzikálny výskum sa nazeralo len ako na spôsob, ako uspokojiť zvedavosť človeka, ktorý chce vedieť, v akom svete žije. Vtedajšie astrofyzikálne výskumy našli následne široké uplatnenie v praxi vesmírneho prieskumu. Astronómia sa teda aj v tej dobe spájala s praxou, ale modelovala budúcu prax (astronómia bola praktickou vedou už za Koperníka – a potom modelovala schémy budúcej praxe).

Prvotnými predpokladmi pre astronomický výskum na začiatku 20. storočia boli: mechanický obraz sveta, predstavy o Vesmíre ako súčasti mechanického systému a o všemohúcnosti človeka, ktorý je schopný všetko preskúmať a všetko sa naučiť.

Revolúcia vo fyzike zmenila spojenie medzi astronómiou a spoločnosťou. Vytvorila také predpoklady pre ďalší rozvoj vedy o Vesmíre, aké predtým neexistovali. Zmeny, ktoré sa udiali v systéme znalostí, otvorili nové možnosti pre astronomickú činnosť. Hovoríme najmä o aplikáciách na štúdium kozmických procesov všeobecnej teórie relativity a kvantovej mechaniky.

Prvá etapa je charakterizovaná dvoma zásadnými úspechmi vo vede o vesmíre: objavom expanzie vesmíru (A. Friedman a E. Hubble - 20. roky) a myšlienkou pravidelného charakteru nestacionárnych fáz v vývoj vesmírnych objektov (V. A. Ambartsumyan - 1934.). Pravda, táto myšlienka v tom čase ešte nebola zakomponovaná do astronomických pozorovaní.

Vo všeobecnosti astrofyzika len začínala svoj „beh“.

Začiatok druhej etapy revolúcie v astronómii sa datuje do obdobia po druhej svetovej vojne. Rýchly rozvoj elektroniky, automatizácie, rádiotechniky priniesol do života nové prvky činnosti, čo viedlo k rýchlemu pokroku astrofyziky. Ambartsumyanova myšlienka o zákonitosti nestacionárnych štádií vo vývoji nebeských telies bola široko rozvinutá a presvedčivo potvrdená v astronomických pozorovaniach. Astrofyzika sa stala evolučnou vedou.

Analýza ďalšieho vývoja astrofyziky ukazuje, že v posledných rokoch sa začala nová etapa v aktivite na produkciu astronomických poznatkov - tretia etapa revolúcie v astronómii.

V samotnej podstate astronomickej činnosti nastali revolučné zmeny – astronómia sa stala vedou o všetkých vlnách. A keďže to bolo výsledkom najmä vývoja vesmírnej techniky, možno dané javisko právom nazvať vesmírnym javiskom.

Teoreticky je táto etapa charakterizovaná pokusmi revidovať myšlienku explodujúceho vesmíru z nových pozícií, pozrieť sa naň z iného uhla. Tendencia považovať nestacionárne javy vo Vesmíre nie za procesy výbušného charakteru, ale za prejavy gravitačného kolapsu, teda svojrázne antivýbuchy, získava čoraz väčší priestor. Hovoríme teda o smere, ktorý je v podstate opakom myšlienky explodujúceho vesmíru.

Mimovoľne vzniká analógia s ranými štádiami rozvoja astronomickej vedy. Ptolemaiov systém sa snažil vysvetliť štruktúru sveta, vychádzajúc zo skutočnosti, že priamo pozorované pohyby nebeských telies sú ich skutočnými pohybmi. Z toho sa vyvodil záver o centrálnej polohe Zeme vo vesmíre.

Kopernik ukázal, že za týmito viditeľnými pohybmi sa skrýva úplne iný jav – revolúcia Zeme okolo Slnka (čiže svet nie je taký istý, ako ho priamo pozorujeme).

Vynára sa prirodzená otázka: nie je myšlienka výbuchov prvou povrchnou fázou vysvetľovania nestacionárnych javov a myšlienka kolapsu, ktorá ju popiera, ďalšou, hlbšou fázou?

Na túto otázku je stále ťažké odpovedať – medzi dvoma pojmami je boj. Je však potrebné mať na pamäti nasledovné: keďže popretím Ptolemaiovho systému, samotný Kopernikov systém nebol v žiadnom prípade konečným riešením problému vesmíru. V priebehu ďalšieho rozvoja vedy sa ako integrálna súčasť dostala najskôr do Herschelovho systému Galaxie a potom do systému rozpínajúcej sa Metagalaxie. Zároveň každý z po sebe idúcich systémov sveta bol v podstate popisom určitého obmedzeného systému hmotných objektov: Ptolemaiov systém bol popisom sférickej Zeme, Kopernikova sústava - Slnečná sústava, Herschelova sústava. systém - naša Galaxia.

Ak teda načrtneme analógiu medzi situáciou, ktorá sa vyvinula v modernej astrofyzike, a skoršími štádiami vývoja astronómie, potom by sa udalosti odohrávajúce sa v modernej astrofyzike zjavne mali považovať za prirodzené, ale prechodné štádium poznania. zložité fyzikálne procesy odohrávajúce sa v nekonečne rôznorodom vesmíre. Je možné, že výbušné javy a gravitačný kolaps sú dve stránky jediného procesu evolúcie kozmických objektov a v priebehu ďalšieho rozvoja vedy sa zaradia do systému javov všeobecnejšieho charakteru.