Астрономическая энциклопедия.


Состояние современной науки, ее значение в познании окружающего мира и ответы на вопросы эволюции Вселенной

Уважаемые любители астрономии! Учитывая интерес к развитию астрономии, как науки и противоречивые взгляды на развитие Вселенной, высказываемые на форуме сайта, предлагаем вашему вниманию размышления прекрасного российского астронома - Юрия Николаевича Ефремова. Надеемся, что Вы найдете здесь ответы на многие вопросы. Оставайтесь с нами! Сайт «Галактика».

Источник: http://www.pereplet.ru/text/efremov27nov03.html автор - Владимир Липунов


Юрий Ефремов Пределы научного знания. По мотивам заключительных глав четвертого издания книги автора "Вглубь Вселенной", М. УРСС, 2003.

На продолжение статьи

1. Атака на рационализм.

Среди гуманитариев распространяются слухи о кризисе науки. Ее - а не политиков, принимающих решения! – по прежнему обвиняют в создании оружия массового уничтожения, в экологическом кризисе. Возможно, конечно, что наука слишком рано дала ребенку спички... Теперь модная философия постмодернизма утверждает, что научное знание сродни мистическому "знанию", что все сгодится (everything goes), что результаты науки и фантазии паранауки равноправны, как впрочем и любые "тексты". Ведутся разговоры о появлении "новой научной парадигмы", под шумок которых расцветают необоснованные и не выдерживающие проверки гипотезы, демонстрирующие лишь невежество их авторов - но некоторым из них удается превратиться в "системные" лжеучения, вроде фоменковщины или торсионщины. Они выкачивают у государства и легковерных читателей большие деньги и подрывают доверие к истинной науке, а их последователи образуют секты верующих, наподобие группы граждан США, уверенных, что полеты человека на Луну - лишь инсценировки, поставленные NASA... Люди, далекие от науки, легко забывают о том, что вся современная цивилизация существует благодаря ее результатам, полученным иногда многие десятилетия и века назад. Разгул иррационализма может отбросить человечество на полтысячелетия назад и поставить под вопрос само его дальнейшее существование. Такой ход событий в других мирах может быть вполне вероятной причиной "молчания Вселенной", отсутствия признаков существования братьев по разуму...

Некоторые отечественные философы превратились не только в злобных, но и общественно опасных врагов науки. Их писания по сути дела служат идеологическому обоснованию окончательного превращения нашей страны в сырьевой придаток развитых стран, оправдывая развал науки в России. Известно, что на Западе, Востоке и Юге, несмотря на все разговоры о "конце науки", в нее вкладываются попрежнему большие деньги, строятся сверхгигантские телескопы и ускорители. В самое последнее время интерес к науки кажется возрос и у нашей читающей публики, судя по появлению или возобновлению нескольких научно-популярных журналов, хотя в некоторых из них правда перемешана с вымыслом. Впрочем, вопрос о паранауке - отдельная больная тема. Критика науки развивается по трем главным направлениям. Утверждается, что научное знание ограничено и субъективно, что наука исчерпала свои возможности и близок ее конец, что наука не решает наиболее волнующих человека проблем. (Заметим, что клерикалы, узурпировавшие термин "духовность", особенно настаивают на ущербности науки, якобы не открывающей человеку смысл его существования. Не забудем, однако, что именно они предали анафеме человека высочайшей духовности, величайшего русского гуманиста Льва Толстого). Рассмотрим сначала первое направление атаки на науку.

О том, что наше знание предопределено и ограничено специфически человеческим перцептивным и понятийным аппаратом, писали в том или ином контексте И.Кант, А.Эддингтон и многие другие. По образным словам Эддингтона, мы закидываем сеть в океан мироздания, но можем уловить только то, что больше по размерам ячеек сети - и в конечном счете, найдя загадочные следы на берегу океана, обнаруживаем, что они - наши собственные... Нечто подобное подразумевает и "копенгагенская" интерпретация квантовой механики, основанная Н.Бором. Электрон в разных опытах ведет себя то как волна, то как частица; отсюда делается вывод, что реальность определяется способом наблюдения. Крайние адепты таких взглядов (среди которых есть и настоящие ученые) полагают даже, что без наблюдателя и самой реальности как бы не существует. Они впрочем дают весьма невразумительные ответы на старый вопрос, существовала ли Вселенная до появления наблюдателя - человека... Необходимо сказать, что это действительно глубокая проблема, до решения которой еще далеко.

Однако почему электрон должен быть частицей или волной? Элементарная частица - новая для нас сущность, новый объективно существующий объект природы с новыми свойствами, для описания которых у нас не было соответствующих понятий. Сколь странными ни кажутся эти свойства, мы оказались способны описать их уравнениями, а дееспособность этих уравнений проверяется на практике - в ядерных реакторах, в бомбах, в звездах... Это означает, что логика нашей математики и уравнений теоретической физики предопределена логикой и физическими законами создавшей нас Вселенной. В противном случае нас и не было бы. Представляется, что проблема является в основном психологической. Мы давно привыкли, что антиподы, люди под нами, ходят вверх ногами; не так давно - к тому, что электромагнитное поле имеет немеханическую природу, и все еще не привыкли к странностям квантовой механики. Она описывает объективные, независящие от наблюдателя закономерности микромира и ее создание означало очередную победу научного метода, очередное приближение к все более полному теоретическому описанию природы. Однако участие сознания наблюдателя в мире квантовой механики составляет все же трудную и дискуссионную проблему.

Удивляющая многих ученых адекватность наших понятий нашему миру является очевидно следствием того, что мы - его дети. Эволюционная теория познания утверждает, что "Субъективные познавательные структуры соответствуют миру, так как они сформировались в ходе эволюции путем приспособления к этому реальному миру. Они согласуются (частично) с реальными структурами, потому что такое согласование делает возможным выживание" (Фоллмер Г. "Эволюционная теория познания". Москва, Русский двор, 1998. с. 131).

Критикам науки, пытающимся свергнуть ее с того действительно особого места, которое она занимает в человеческой культуре, можно напомнить слова Станислава Лема о том, что наука - это передний край соприкосновения человека с миром. Эту позицию наука занимает потому, что обладает уникальным методом, систематическим подходом, включающим строгие требования к способам получения, проверки и организации знания, которые неизбежно приводят к преемственности между старыми и новыми теориями и все более полному и точному пониманию мироздания.

Для адептов постмодернизма появление все новых и новых научных теорий означает отсутствие объективной истины, равноправность любых "текстов". Однако смена научных теорий означает не сомнительность результатов науки, а лишь то, что истина - это остановленное мгновение процесса, бесконечного движения к все более глубокому постижению устройства мироздания. Процесс научого исследования развивается в соответствии с принципом соответствия Нильса Бора, который гласит, что теории, справедливость которых доказана для той или иной области физических явлений, с появлением новых более общих теорий сохраняют свое значение как предельная форма или как частный случай новых теорий. Принцип соответствия можно рассматривать как критерий научности любой теории. Так Ньютоновская механика остается работоспособным пределом Эйнштейновской при скоростях, далеких от скорости света (чего не понимает Т.Кун, как это давно еще отметил В.Л.Гинзбург). Смена научных теорий именно и означает, что истина - это процесс все более полного приближения к объективной истине. "Истина - это процесс" - как писал В.И.Ленин в "Философских тетрадях", конспектируя Гегеля. В зрелой науке соблюдение принципа соответствия обязательно. Как говорил Эйнштейн, "лучший удел физической теории состоит в том, чтобы указывать путь создания новой, более общей теории, в рамках которой она сама остается предельным случаем" (А.Эйнштейн, Собрание научных трудов, т. 1, с. 568, М. 1965). Истина есть процесс! Глубокая нерешенная проблема состоит в том, сходится ли этот процесс, приближаемся ли мы к все более полному знанию (хотя бы в пределе, в бесконечно далеком будущем) или же новые открытия снова и снова расширяют область непознанного. Подчеркнем еще раз, что старое знание и в этом варианте не отменяется. Возможно, что мы строим бесконечную мозаичную картину, но новый фрагмент мозаики должен обязательно состыковываться с одним из старых - только в этом случае можно говорить о правильности новой теории. Трехвековой опыт науки и практики подтверждает этот принцип, нарушение которого сразу же подсказывает, что мы имеем дело с псевдонаукой.

Критерий общечеловеческой практики остается последней инстанцией, - даже и для тех, кому не нравится, что его выдвинули и обосновали Гегель, Маркс и Ленин. Водородная бомба взрывается в согласии с основанной на квантовой механике теорией термоядерных реакций, развитых первоначально для объяснения источников энергии звезд (и которая недавно была подтверждена регистрацией требуемого этой теорией потока нейтрино от Солнца). Траектории межпланетных аппаратов и элементарных частиц в ускорителях планируются с учетом эффектов теории относительности, проявляющихся при больших скоростях. Иначе не сработает! Как говорил Эйнштейн, "Истина - это то, что выдерживает проверку опытом" [Собрание научных трудов , т. IV, c. 323]. И далее: "Физика есть стремление осознать сущее, как нечто такое, что мыслится независимым от восприятия" [там же, c. 289].

Однако антинаучно настроенные науковеды, т.н. "социологи знания", утверждают, развивая взгляды Куна и Фейерабенда, что научная истина является результатом соглашения исследователей между собой. Более того, враги науки договариваются до того, что социально обусловлены не только научные, но и математические истины. Оказывается, "в социологии науки показано, что 2 + 2 = 4 является истиной социально детерминированной". Если истины логики и математики "социально конструируются", что уж говорить о физике. Однако положение дел в философии и некоторых гуманитарных науках действительно согласуется с идеей о социальной обусловленности их выводов и об отсутствии в них объективных критериев истины. Давление окружающей действительности заставляет наших философов то отрицать теорию относительности, то говорить об относительности всякого знания. Уничтожение гайдароидами отечественной науки нуждается и в философском базисе.

Джордж Оруэлл как-будто предвидел достижения "социологов знания", вкладывая в уста Эммануэля Голдстейна такие слова: "Нельзя игнорировать физические факты. В философии, в религии, в этике , в политике дважды два может равняться пяти, но, если вы конструируете пушку или самолет, дважды два должно быть четыре. Недееспособное государство раньше или позже будет побеждено, а дееспособность не может опираться на иллюзии" (Дж.Оруэлл, "1984", М. Прогресс, 1989, с. 137).

Некоторые отечественные философы, в первую очередь г. Розин, докатилися - на дискуссии в "Независимой газете" (НГ-Наука #2, 16 февр. 2000) - до утверждения , что "ХХI век не будет веком науки вообще", что "мы еще наплачемся с вытекающими из нее неконтролируемыми последствиями наподобие чеченских или экологических". Что "последствия науки" могут быть "чеченскими", или хотя бы "экологическими" не каждый додумается. Псевдофилософы не хотят замечать, что подобно тому как наша современная цивилизация вся основана на достижениях науки прошлых времен, будущее наших детей будет под вопросом, если им удастся остановить сейчас развитие науки. Как говорил дедушка Крылов, "когда бы вверх могла поднять ты рыло"... Такого рода "философы" заявляют, что картина мира определяется лишь нашим восприятием и нашей деятельностью, говорят о "полимундии", отрицая единственность и объективное существование реального мира. Они говорят (cм. В.М.Розин. Типы и дискурсы научного мышления. М. 2000 "Эдиториал УРСС"): "Естествознание работает на две вещи: с одной стороны: оно обслуживает технократический дискурс, который становится все более угрожающим для человеческой жизни; с другой стороны, естествознание постоянно воспроизводит, тиражирует некую картину мира, значение которой может быть оценено только негативно. Да, современная картина мира, из которой исходит естествоиспытатель, стала деструктивной по отношению к культуре".

Повидимому, под культурой понимается нечто другое, чем думают культурные люди... С.Лем, например, считает науку передним краем культуры, линией соприкосновения человека и мироздания. Надо ли удивляться, что эти враги науки радуются тому, что "в последние десятилетия быстро падает научный интерес, склонность к познанию" (там же). К счастью, не у всех. Кредо этих философов не ново. Оно гласит: "никакой природы самой по себе, вне нашей интеллектуальной или практической деятельности, не существует" (там же). Бессилие своей философии нео-берклианцы обращают в клевету уже не против только науки, но против всей реальности, против самой жизни. Если объективная реальность, окружающий нас мир - не более чем один из снов или же иллюзия, обусловленная, например, недостатком алкоголя в крови, почему же со своими рассуждениями о "полимундии" они обращаются не к обитателям воображаемых ими миров, а к нам с вами. Физический мир науки и мир идей и впечатлений, существующих лишь внутри психики индивидуума (вроде привидений?) по их мнению, равноправны.

Как уже говорилось, подобные взгляды соответствуют философии постмодернизма, которую справедливо называют "эстетствующим иррационализмом". Неоднократно демонстрировалось, что теоретики постмодернизма просто не понимают, о чем идет речь, рассуждая о результатах науки. Обманутая публика оглядывается друг на друга и никто не решается сказать, что король-то голый. Американский физик А.Сокал провел в 1996 г. эксперимент, доказывающий это утверждение. Он опубликовал статью, посвященную де перелому в философии науки (под названием "Нарушая границы: к трансформативной герменевтике квантовой гравитации"), которую псевдофилософы с восторгом восприняли как развитие "постмодернистского дискурса". Однако дождавшись восторгов этой публики, Сокал заявил, что его статья является бессмысленным набором слов, лишь правильно связанных грамматически (см. R.Dawkins, Nature, 394, 141, 1998) Более того, любой желающий может ознакомиться с неограниченным количеством постмодернистских "дискурсов", зайдя на сайт, адрес которого дан Даукинсоном. Это синтаксически правильные тексты, составленные компьютером, и смысла в них не меньше, чем в творениях некоторых "философов". Некоторые отечественные философы говорят о том, что современная наука и в особенности космология уже не опирается на результаты эксперимента, говорят о стадии "эмипирической невесомости", в которую она якобы вступила, об отказе "постнеклассической" науки от идеала подтверждения теории эмпирическими данными.

Мы не привыкли к тому, что в серьезной публикации можно с апломбом судить о предмете, которого не знают. Один из создателей теории кварков Ш.Глэшоу отмечает в этой связи, что "наиболее строгими критиками науки оказываются как правило те, кто знаком с ней меньше всего". Это касается и отечественных науковедов. Так, М.В.Рац (см. (Судьбы естествознания: современные дискуссии. Сб. под ред. Е.А.Мамчур, М. ИФРАН, 2000) давно уже призывает развивать не науку, а технологию, именно которая - а не фундаментальная наука - вносит де реальный вклад в развитие страны. Он просто забывает, что практически вся технология основана на достижениях науки прошлого, хотя временной лаг и раньше и теперь составляет обычно около 20 лет - и советует брать пример с Японии, которая де заимствует достижения фундаментальной науки из-за рубежа. Он не знает, что Япония давно отказалась от этой политики и ныне соперничает с США в развитии физики и астрономии. Фактически это означает жить по принципу - после нас хоть потоп, которым впрочем уже 12 лет и руководствуются Российское правительство и отечественные плутократы. Регресс социальный сопровождается регрессом мировоззренческим. И Россия снова впереди планеты всей - на этот раз в попятном движении к Средневековью. О взаимозависимости научного и общественного прогресса свидетельствует история и самый процесс рождения науки в античном обществе.

Современная цивилизация - и в конечном счета современная наука - ведут свое начало от поколения афинян, которое Карл Поппер справедливо называет великим - от поколения Перикла, Геродота, Софокла и Сократа, когда "рождалась новая вера в разум, свободу и братство всех людей - новая вера и, я полагаю, единственно возможная вера открытого общества". Резюмируя высказывания Поппера, можно утверждать, что наука и открытое общество родились совместно. Рационализм, вера в разум, на которой зиждется научное исследование, неразрывно связан с верой в идеалы открытого общества и, следовательно, с верой в социальный прогресс. Позиция критического рационализма, занимаемая Поппером, придает большое значение логической аргументации и опыту; она предполагает, что каждый может совершить ошибку, исправить которую можно с помощью критики со стороны других. Учиться на собственных ошибках, говорит Карл Поппер, можно лишь когда принимаешь всерьез других людей и их аргументы. Рационализм подразумевает, что каждый человек имеет право быть услышанным и право отстаивать свои доводы. "В конечном счете рационализм обусловливает признание необходимости социальных институтов, защищающих свободу критики, свободу мысли и, следовательно, свободу человека. К тому же он устанавливает нечто вроде морального обязательства поддерживать такие институты. " (К.Поппер, "Открытое общество и его враги", т.2, М., 1992, Soros Foundation, c. 275-276).

2. Приближение к истине.

Первым человеком, который на основании Ньютоновской механики построил в конце XVIII века всеобъемлющую систему мира, был Пьер Симон Лаплас. Его уравнения описывали движения тел солнечной системы, он едва ли не первым четко сказал о существовании множества звездных систем, одной из которых является система Млечного пути. Ему приписывают мысль о том, что при наличии достаточных данных классическая механика может описать эволюцию всего Мироздания. Однако последними словами Лапласа были - "То, что мы знаем, столь ничтожно сравнительно с тем, чего мы еще не узнали"... Но где же пределы человеческого знания? Да, мы лишь смотрим в окно, но то, что мы видим в окне - уже приближение к истине и мы прорубаем все новые окна. Наука не отдает завоеванных территорий; хотя в каждый данный момент наше познание ограниченно, горизонт отступает с каждым нашим шагом, и освоенная территория - наша. Но можем ли мы достичь горизонта? Не раз в истори науки делались заявления о том, что теперь-то наука закончена. В конце XIX века некто Жолли (или Иолли) сказал Максу Планку - молодой человек, не стоит заниматься теоретической физикой, ведь она уже закончена. Болтовня о конце науки расцвела снова и в конце XX века.

Можно выделить три точки зрения на проблему "конца науки".

Многие думают, что создание единой "теории всего" не за горами. К этому стремился Эйнштейн, о перспективах успеха говорит создание Максвеллом единой теории электромагнитных сил и - уже на глазах нашего поколения - единой теории электрослабых взаимодействий. Почти все уверены, что мы близки к построению "великого объединения", включающего и силы внутриядерного взаимодействия, и видны перспективы включения в единую теорию и гравитации. Многие крупнейшие физики (например, Р.Фейнман) надеются на скорый и окончательный успех, после чего останутся только непринципиальные улучшения и технические применения. Отсюда разговоры о "конце науки", о том, что электрон исчерпаем... Действительно, мы как-будто уже знаем все типы физических взаимодействий. Кварки и глюоны вряд ли удастся разбить на что-то еще. Тем более исчерпаны такие науки как география и даже химия, которую всю физики могут "сосчитать", хотя химики управляются своими методами гораздо быстрее. Конечно, мы плохо еще понимаем жизнь и почти не понимаем еще сознание, так что речь здесь идет только о физической теории, не о науке вообще. Но эта теория безусловно лежит в фундаменте всех явлений мироздания. Тотальный редукционизм - вероисповедание многих исследователей. Гораздо более вероятно, однако, что имеет место асимптотическое приближение к абсолютной истине. И при этом нам может казаться, что мы уже к ней близки, но вдруг изменяется масштаб и зазор снова и снова оказывается громадным - нечто подобное случилось в последние годы в космологии. Неуклонное следование нашего знания принципу соответствия, включение старого знания в новую теорию говорит о поступательном движении знания, приближении к истине. Особенно важно то, что практика доказывает нашу способность правильно оперировать вещами, лежащими далеко за пределами непосредственного чувственного восприятия.

Наконец, не исключено, что асимптотическое приближение к полной истине имеет место лишь при движении в заданном направлении. Нельзя исключать появления совсем новых линий развития. Забегая вперед, скажем, что множественность вселенных, с разной физикой и математикой в каждой из них заведомо говорит о неисчерпаемости научного знания, об отсутствии предела. Абсолютной истиной является то, что наука не отдает однажды завоеванные территории, но продвижение вперед безгранично в принципе, нет предела, пусть даже и досягаемого в бесконечности. Неизбежность такого развития хорошо описал Г. М. Идлис (В сб.: "Проблема поисков внеземных цивилизаций".- М.: Наука, 1981, с. 210). Он отмечает, что цивилизации, которые перестают развиваться, по существу, перестают заслуживать это название; это следует уже из того, что необходимость экспоненциального развития науки заложена в ней самой. Этот вывод следует из теоремы Геделя, согласно которой в рамках любой достаточно содержательной теории всегда можно сформулировать утверждение, которое нельзя ни доказать, ни опровергнуть в пределах аксиоматики, на которой основана эта теория, так что при ее обобщении приходится иметь дело с двумя альтернативными возможностями. Решение действительно важной проблемы обязательно порождает несколько новых нерешенных проблем. Впрочем, ситуацию образно сформулировал еще Бернард Шоу: "Наука всегда оказывается неправа. Она никогда не решает вопроса, не поставив при этом десятка новых."

Развитие науки и цивилизации требует систематического роста материальных и энергетических ресурсов и даже выход за пределы Солнечной системы сравнительно ненадолго спасает положение. Стабилизация уровня потребляемой энергии даже на уровне всегалактической должна быть неприемлемой для цивилизации, и Г. М. Идлис предполагает, что она должна найти способ перейти к космологической экспансии - "внутрь" элементарных частиц, в другие вселенные... Тогда и на нашей Земле, говорит Г. М. Идлис, жизнь, возможно, "возникла не случайно, а в результате разумной деятельности (или информационного проникновения) некоторой неизмеримо более развитой сверхцивилизации". Этим может объясняться и поразительная универсальность генетического кода, побудившая Ф. Крика и Ф. Хойла возродить идею панспермии. Если дело обстоит таким образом, развитие науки можно уподобить построению беспредельной мозаичной картины. Новое знание должно составлять целостную картину со старым, новые кусочки мозаики по определению должны быть согласованы со старыми, а когда их накапливается достаточно для того, чтобы увидеть новую цельную картину (лучше сказать - цельный фрагмент бесконечной картины), часто оказывается, что нужно подкорректировать элемент внутри уже существовавшей картины. Истина есть процесс. Говорят и о восхождении на вершину, с которой открываются все новые и новые вершины, и об увеличении площади соприкосновения с неизвестным по мере расширения сферы знания. Не только теорема Геделя (интерпретацию которой как доказательства отсутствия конечной истины можно оспорить) , но и фактическое развитие науки свидетельствуют в пользу третьей гипотезы - для непознанного всегда будет место. Об этом говорит далекая от решения проблема наблюдателя в квантовой физике, необнаружение существования во Вселенной другого Разума, и наконец, последние успехи наблюдательной астрономии и космологии, поставивишие неожиданные проблемы перед теорией.

3. Революция в астрофизике.

Скажем сначала вкратце об этой новой революции в астрономии (см. книгу А.М.Черепащука и А.Д.Чернина "Вселенная, жизнь, черные дыры". Фрязино, изд. Век-II, 2003). Она разворачивалсь как раз в самый разгар болтовни о "конце науки", об "эмпирической невесомости" выводов космологии и о возврате науки к античной схоластике (на эту тему, как и о том, что наука лишь один из мифов, созданных человеческим воображением, успешно защищались позорные диссертации в Институте философии РАН). Сбылась давняя мечта астрономов. Начавшиеся с 1995 г. открытия планет вокруг звезд (ныне более 100) важны не только для объяснения происхождения солнечной системы и проблемы внеземной жизни, но и для геологии. Появились реальные перспективы проверить, есть ли в атмосферах этих планет кислород, который может сохраняться лишь при его возобновлении биогенными процессами. Однако даже это великое событие тускнеет в сравнении с другими открытиями. Недавно было окончательно получено доказательство существования в центре нашей Галактики (звездной системы Млечного пути, на окраине которой находится наша звезда - Солнце) черной дыры с массой в 3-4 млн масс Солнца. Быстрое обращение звезд вокруг крошечного невидимого объекта, доказанное в 2002 г. просто нельзя интерпретировать иначе. Почти доказано наличие и многих других черных дыр. Есть догадки, что черные дыры могут быть окнами в другие пространства и времена...

Мы подошли к границе применимости современной теории (для понимания черных дыр, как и первых мгновений расширения нашей Вселенной, нужна еще не созданная квантовая теория гравитации). Однако теперь мы получаем возможность использовать наблюдательные данные для развития теории. Мощность современных ускорителей должна быть повышена на 13 порядков, чтобы получить такие данные экспериментальным путем. Это неизмеримо больше всей доступной человечеству энергии. Десять лет назад в США было остановлено строительство сверхускорителя элементарных частиц, но в ряде стран продолжается строительство сверхгигантских телескопов, планируется телескоп с зеркалом диаметром в 100 м. Пришло время, о котором в 1972 г. писал акад. Арцимович - в статье "Будущее принадлежит астрофизике".... В космологии, науке о Вселенной в целом, также произошел прорыв концептуального характера, который не хочется называть революцией только потому, что это слово часто используют "науковеды", подразумевая, что новая теория якобы разрушает старую, почему и нельзя доверять науке. На самом же деле революция в науке означает лишь этап быстрого расширения сферы познанного.

4. Темная материя.

Получены новые доказательства того, что масса звезд и вообще барионной материи дает лишь 3-4% вклада в полную плотность Вселенной. Около 70% дает плотность энергии космического вакуума, о чем речь ниже - и мы просто не знаем (пока!), что дает остающиеся ~27%. Известно только, что это гравитирующие объекты. Скрытое, ненаблюдаемое вещество - ветеран обнаружения ненаблюдаемого. Первые признаки его существования были замечены еще в 30-ых годах, но правильная интерпретация появилась лишь в 70-ые годы и долго оспаривалась. В 1933 г. Ф.Цвикки обнаружил, что дисперсия скоростей галактик в скоплении Волос Вероники составляет около 1000 км/с. В предположении гравитационной связанности этого скопления отсюда следовало очень высокое отношение массы к светимости для этих галактик, на порядок большее, чем следовало бы ожидать, исходя из их звездного состава. Аналогичный результат был получен затем для скопления галактик в Деве. Цвикки не мог найти объяснений этой странности. Однако на проблему не обращали внимания до 1958 г., когда В.А.Амбарцумян предположил, что высокие скорости галактик в скоплениях объясняются тем, что они распадаются подобно звездным ассоциациям.

Однако вскоре стало ясно, что оно ведет к еще большим трудностям. Необходимо было либо допустить наличие в скоплениях ненаблюдаемой массы, либо считать скопления нестабильными. Однако предположение о распаде скоплений, как показал И. Д. Караченцев по данным об их размерах и дисперсии скоростей галактик в них, ведет к срокам жизни скоплений не более 1 миллиарда лет. Это ставило под сомнение теорию звездной эволюции, согласно которым возраст звезд в эллиптических галактиках около 12 - 13 млрд лет. Эта теория еще в 60-ых годах имела множество подтверждений, а недавнее обнаружение потока нейтрино из недр Солнца, находящегося в полном согласии с выводами теории строения и источников энергии звезд, доказала, что мы умеем правильно оценивать возрасты звезд разного типа.

В 70-ых годах начали появляться признаки того, что ненаблюдаемое гравитирующее вещество имеется и в индивидуальных галактиках. Это в первую очередь следовало из открытия (по наблюдениям нейтрального водорода), что высокие скорости вращения дисков галактик сохранялись и на очень больших расстояниях от центра, там, где звезд уже не было видно. Вывод о наличии в галактиках и в их скоплениях ненаблюдаемой скрытой массы, на порядок превышающей массу звезд, ныне стал общепринятым.

Природа ее носителей неизвестна и до сих. Масса горячего газа, обнаруживаемого в скоплениях галактики по рентгеновским наблюдениям, намного больше массы звезд, но и ее недостаточно, чтобы объяснить наблюдения. Долгое время в качестве кандидатов на носителей скрытой массы считалось нейтрино, но сейчас ясно, что хотя эти частицы и имеют массу покоя, она слишком мала. Наиболее вероятными претендентами являются слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP), которые еще предстоит открыть; эксперименты, пытающиеся их отловить в космическом пространстве, все еще безуспешны. Для этого, как и в случае нейтрино, приходится залезать под землю. Пытаются измерить годичные вариации в частоте некоторых ядерных превращений, стимулированных возможно столкновением с WIMP, приходящими из глубин Галактики. Вращение Земли вокруг Солнца модулирует частоту наших встреч с этими частицами. Проблема темной массы - общая проблема для астрономии и для физики. Без ее решения невозможно строить теории образования галактик.

5. Как расширяется Вселенная.

Расширение Вселенной, обнаруженное более 80 лет назад, остается важнейшим и самым неожиданным из всех открытий астрономии. Испокон веков философы были уверены в том, что Космос, Вселенная в целом, вечна и неизменна. Уравнения общей теории относительности, написанные в 1915 г., однако, допускали и нестатичность Вселенной и чтобы избежать этого, Эйнштейн ввел в них добавочный член, названный впоследствие космологической постоянной. После работ Хаббла, доказавшего в 1929 г. пропорциональность между скоростями удаления галактик и их расстояниями, необходимость в этом члене, казалось бы, отпала - Вселенная действительно оказалась нестатичной, расширяющейся. Скорости галактик определялись на основе эффекта Допплера - смещению в красную сторону линий в их спектрах.

Как вспоминал позднее Г.Гамов, в разговоре с ним Эйнштейн назвал введение космологической постоянной своей самой грубой ошибкой. Однако теперь мы понимаем, что ошибочным было лишь придание этой постоянной значения, необходимого для статичности Вселенной. В целом же предположение Эйнштейна, вытекавшее из самых общих мировоззренческих убеждений, оказалось в принципе правильным. Существование некоей силы, наряду с обычным тяготением управляющей динамикой Вселенной, было недавно доказано. Это крупнейшее достижение в астрономии и космологии после 1965 г., когда было обнаружено изотропное реликтовое излучение, оставшееся от первых тысячелетий расширения Вселенной.

Выбор между космологическими моделями, описывающими Вселенную в целом можно сделать при сравнении с наблюдениями теоретических зависимостей между красным смещением и расстоянием далеких объектов: при больших красных смещениях должны появиться особенности, которые должны сказать - ускоренно, равномерно или замедленно идет расширение Вселенной. Они же в принципе могут дать ответ на вопрос, необходимо ли введение космологической постоянной. Основная трудность в применении этого способа связана с необходимостью иметь надежные данные о максимально далеких объектах с известной светимостью - и в определении этой светимости и тем самым расстояний. Долгое время единственными объектами, более или менее удовлетворяющими этим требованиям оставались ярчайшие галактики в богатых скоплениях. В первом приближении их светимость можно считать одинаковой. Однако оставались серьезные проблемы, связанные в частности с тем, что наиболее далекие галактики мы видим на миллиарды лет более молодыми, чем галактики наших окрестностей.

Только недавно стало выясняться, что гораздо лучшими стандартными свечами могут служить Сверхновые типа Ia. Именно данные о положении далеких Сверхновых на диаграмме красное смещение - блеск, которые начали появляться к 1998 г., и привели к современной революции в космологии. Попытки использовать Сверхновые для этих целей начались довольно давно. Проблема состояла в трудности получения большого наблюдательного времени на больших телескопах. Комитеты, распределяющие время больших телескопов, терпеть не могли заявки на работы типа поисков, слежения, обзоров; большие телескопы ведь предназначены для изучения уникальных объектов, а не тривиального слежения за блеском или поисков новых переменных звезд... Успех пришел к 1997 г. одновременно к двум командам. Одна из них была сформирована в 1988 г. в Национальной лаборатории им. Лоуренса в США и состояла в основном из физиков, ее возглавил С.Перлмуттер; другую команду, из астрономов, возглавил в 1994 г. Б.Шмидт, работавший на Обсерваториях Маунт Стромло и Сайдинг Спринг в Австралии. Результаты казались - и некоторым кажутся и сейчас - невероятными. Далекие сверхновые оказались систематически более слабыми, чем требовал линейный закон Хаббла и это означало, что космологическая постоянная не равна нулю, а имеет положительный знак, и Вселенная расширяется ускоренно. С.Перлмуттер рассказывает, что после одного из его первых выступлений с сообщением об открытии, один знаменитый физик - теоретик заметил, что эти наблюдательные результаты должны быть ошибочными, поскольку космологическая постоянная _должна_ быть очень близкой к нулю. Б.Шмидт сказал в 1998 г. одному журналисту, что он испытывал не только изумление, но и ужас, поскольку большинство астрономов, подобно ему самому, чрезвычайно скептически относится к неожидаемым результатам.

Однако о надежности результатов говорит близость независимых выводов двух команд, полученных по практически неперекрывающимся (лишь 2 общих объекта) выборкам Сверхновых, и тщательно рассмотревшим все возможные источники ошибок, в первую очередь возможности неточного учета поглощения света и систематического отличия характеристик далеких - следовательно, возникших из более молодых звезд - и близких Сверхновых.

В октябре 2003 года большая международная команда астрономов подтвердила вывод об ускоренном расширении Вселенной. Они получили данные о 23 сверхновых, среди которых 7 очень далеких, и это позволяет уверенно говорить о том, что ускорение расширения Вселенной не является кажущимся, что характеристики сверхновых Ia не зависят от их расстояний и возрастов.

На продолжение статьи

Содержание и подготовка в электронном виде - Козловский А., дизайн, обработка и выкладка на сайт - Кременчуцкий А. Copyright © 2002-2008, 'Галактика' сайт. Все права защищены. При копировании ссылка на источник обязательна.Оставайтесь с нами! Сайт «Галактика»   Выпущено сайтом 'Галактика' 28.01.2004.   На Главную




Сайт создан в системе uCoz