С.А. Астахов.

Предлагаем Вашему вниманию небольшой труд московского физика Астахова Сергея Алексеевича "Что мы знаем о Вселенной?" Это своеобразный обзор того, как менялись представления об окружающем мире на протяжении тысяч лет.

Конечно, в литературе этот вопрос описывался неоднократно, но на наш взгляд, книга Сергея Алексеевича написана своеобразно, с интересной трактовкой общеизвестных фактов. Книга будет весьма полезна начинающим любителям, т.к. найти хорошую астрономическую книгу (особенно в небольших городах и сельской местности) в наше время достаточно трудно.

Интернет позволяет преодолеть эти трудности, а любителям астрономии России в этом старается помочь сайт "Галактика". Более того уровень астрономического образования в России остается на весьма низком уровне. Как пишет сам автор: "такое положение сложилось как результат неудовлетворительного уровня преподавания в средней школе, отсутствия хороших учебников, и, как следствие, незнания действительно научных данных, накопленного фактического материала, а также, самое главное, полного незнания доказательной базы современных наук.

По-видимому, значительную роль по отношению общества к фундаментальным наукам (я имею в виду, в первую очередь, физику и астрономию) сыграла и играет ложь, неизбежно присутствующая в учебниках общественных наук и в выступлениях политических деятелей.

Огромную роль играет также многолетнее воспитание убеждений, что наука - это лишь способ при помощи "заумных фраз" заморочить людям головы и получить деньги, в то время как любой "здравомыслящий" человек легко способен не только понять, но и опровергнуть любые научные теории и представления. Особенно достается от "непризнанных" теориям относительности, как специальной, так и общей. При этом подавляющее большинство "оппонентов" даже не представляют себе, что же утверждают эти теории и на каких основах построены."

Трудно не согласиться с такими рассуждениями автора, и его книга - пусть небольшой, но нужный вклад в популяризацию астрономии и повышению уровня астрономических знаний россиян, жителей ближнего зарубежья и других стран мира.

К написанию этой книги меня подтолкнуло то обстоятельство, что, несмотря на широкую образованность современного общества, в области фундаментальных представлений о природе имеются вопиющие пробелы, приводящие к всевозможным спекуляциям и появлению множества "альтернативных", "правильных" и "непризнанных" наук, тем не менее, являющихся по своей сути антинауками. Для подавляющего большинства из них можно поставить знак равенства с их средневековыми предшественницами - метафизикой и алхимией.

В частности, одной из областей, где представления среднеобразованного человека наиболее метафизичны, является одна из самых древних наук - астрономия. Я имею основания считать, что такое положение сложилось как результат неудовлетворительного уровня преподавания в средней школе, отсутствия хороших учебников, и, как следствие, незнания действительно научных данных, накопленного фактического материала, а также, самое главное, полного незнания доказательной базы современных наук.

По-видимому, значительную роль по отношению общества к фундаментальным наукам (я имею в виду, в первую очередь, физику и астрономию) сыграла и играет ложь, неизбежно присутствующая в учебниках общественных наук и в выступлениях политических деятелей. Огромную роль играет также многолетнее воспитание убеждений, что наука - это лишь способ при помощи "заумных фраз" заморочить людям головы и получить деньги, в то время как любой "здравомыслящий" человек легко способен не только понять, но и опровергнуть любые научные теории и представления.

Особенно достается от "непризнанных" теориям относительности, как специальной, так и общей. При этом подавляющее большинство "оппонентов" даже не представляют себе, что же утверждают эти теории и на каких основах построены.

Несомненно только одно - для того чтобы хотя бы понять доказательства современных наук, одних "философских" методов абсолютно недостаточно, а требуются годы систематического и упорного образования.

Как следствие, эта книга ни в коей мере не сможет заменить нормальный курс высшего учебного заведения соответствующего профиля. Я лишь попытался изложить для любителей и интересующихся известные мне факты и доказательства. (Самих доказательств в большинстве случаев я приводить не стал, так как это потребовало бы от читателя математических знаний, доступных только специалистам, отсылая, где это возможно, к специальной литературе.

Особенно это касается общей теории относительности, или - что одно и то же - релятивисткой теории гравитации, которая требует, как минимум, свободного владения тензорным анализом - весьма специфического раздела математики и знаний неэвклидовой Римановой геометрии. Но даже этого в некоторых случаях бывает недостаточно; я имею в виду, например, разработанную Хоукингом термодинамику черных дыр, разбор доказательств теорем которой вызывает существенные трудности даже для математиков соответствующего профиля.). Как это удалось - судить читателю.

На заре развития человеческой цивилизации для успешного осуществления хозяйственной деятельности людям в первую очередь требовался календарь, с помощью которого можно было бы достаточно точно предсказывать наступление сезонных изменений в природе. Совершенно ясно, что его построение требует знаний элементарной арифметики - счета - и наличия некоторого эталона времени.

Самым доступным эталоном, подходящим для этих целей, являются сутки - период времени, за который Солнце совершает полный цикл своего наблюдаемого движения по небосводу. Древним людям, как это известно из истории, достаточно легко удавалось связать сезонные изменения с годовыми циклическими изменениями дневной максимальной высоты стояния Солнца. Стабильное же движение другого доступного небесного объекта - Луны - приводило к неизбежной попытке использования ее периода в качестве одной из дробных календарных мер времени - месяца. Интересно, что различных систем календарей в историческом прошлом человечества разработано было достаточно много, а у некоторых культур они были весьма оригинальны. Затем по мере развития цивилизации происходили непрерывные процессы улучшений и уточнений, которые не завершены и по сей день.

На определенной стадии дальнейшего развития людям потребовались более точные измерения как времени, так и своего местоположения на земной поверхности - это было необходимо для надежной морской навигации. Удивительно, но стабильность вращения Земли вокруг своей оси позволила продолжить использовать период этого движения в качестве эталона: весь период был поделен на 24 части, названные часами; каждый час, в свою очередь, был поделен на 60 частей, получивших название минуты; а каждая минута была поделена на 60 секунд. Знание формы Земли и изобретение точных морских хронометров и угломерных инструментов - секстантов [Ор]* - позволило при помощи штурманских вычислений решить проблемы навигации.

*[Ор] - здесь и в дальнейшем таким образом использованные технические и библиографические справки и ссылки взяты с официального сайта Орегонского университета. Перевод всех английских текстов выполнен автором.

Однако по мере технологического развития точности требовались все большие. Казалось, нужно только все с большей точностью измерять время полного оборота Земли и корректировать эталоны. Но... Выяснилось, что период оборота Земли вокруг своей оси не совсем стабилен. Более того, направление оси вращения тоже подвержено изменениям (выделяют в зависимости от природы два типа таких изменений: очень медленная, но имеющая большую амплитуду, прецессия; и намного более быстрые, но с небольшой амплитудой, нутации).

Изучение этих явлений носит не только академический характер, а может прямым образом оказать влияние на жизнь человечества посредством возможных глобальных изменений климата, так как через половину периода прецессии земной оси (~13 000 лет) зима и лето поменяются местами.

Слов нет, в настоящее время технологические возможности достигли такого уровня, что задачи навигации могут быть решены без всяких астрономических привязок, а только за счет использования приборов инерционно-гироскопического счисления; но такие приборы очень дороги и доступны пока, в основном, военным. В авиации же навигационные задачи решаются за счет традиционного использования радиолокационного оборудования.

Интересно, что эталоны времени достигли такой точности, что обеспечивают погрешности в доли секунды за тысячелетие. Отмечу, что в нашей стране (в других странах тоже) этими эталонами может воспользоваться не только каждое предприятие или фирма, но и любое частное лицо. - Дело в том, что институт Метрологии Российской академии наук и его филиалы транслируют опорные несущие эталонной точности с сигналами опознавания на радиочастотах 1 и 10 МГц, а построение соответствующего радиоприемника с автоподхватом частоты не составляет проблемы для радиолюбителей даже не очень высокой квалификации. Желающие построить хронометр эталонной точности могут этим воспользоваться.

Но кроме этих вполне очевидных утилитарных выгод изучение астрономических явлений в содружестве с другими науками принесло и приносит человечеству понимание таких фундаментальных свойств окружающего мира, которое часто превосходит самые смелые идеи фантастов. Астрономия имеет в настоящее время такое огромное количество фактического материала, в котором физика находит подтверждения или опровержения даже самым новейшим теориям микромира.

И самое главное. Астрономия всегда ставила перед людьми главные философские вопросы: как устроен мир? Как он был создан? Что с ним произойдет в дальнейшем? - По мере развития науки пришлось несколько раз менять ответы на эти вопросы. Это было, с одной стороны, в высшей степени полезно, так как разрушало косность и предрассудки. Но, с другой стороны, позволило и позволяет некоторым людям абсолютно наивно и самонадеянно считать (чем я не Коперник и не Галилей?), что можно без достаточного образования одними только "философскими методами" легко сформулировать и построить новые "всеобъемлющие" "революционные" теории, которые легко посрамят "косную" официальную науку.

Тем более, всем хорошо известно, что начало XX века принесло коренной пересмотр всего здания физики. Но, если квантовая механика относительно мало подвергалась атакам со стороны всевозможных "философов" и "специалистов" (по-видимому, из-за трудности ее понимания "философскими" методами), то теориям относительности (специальной и общей) пришлось (и, к великому сожалению, приходится!) много труднее. "Специалисты", как правило, не замечают, что значительный, если не главный, объем доказательств их справедливости предоставила именно астрономия.

В качестве иллюстрации сказанного приведу такой факт: в 70 - 80-е годы XX века во взглядах на фундаментальную физику произошли изменения, которые с полным правом можно назвать революционными. А кто из среднеобразованных людей о них слышал? Что, собственно, было сделано? - Для знакомых с историей науки известно, что последние годы жизни Эйнштейн безуспешно пытался построить "единую" теорию поля. Так вот, такие теории были созданы. Сначала Вайнберг и Салам объединили в единую теорию электромагнитные и слабые взаимодействия, а затем были найдены методы объединения и оставшихся двух - гравитационного и сильного.

Самое интересное, что при этом были получены такие доказательства свойств нашего мира и разработаны такие методы, что стало ясно - все альтернативные построения новых теорий не только микро, но и макромира принципиально невозможны. Другими словами, все попытки построения моделей вселенной без использования "новой" физики обречены на неудачу в принципе! "Философам", не имеющим твердых и прочных знаний современной физики, больше беспокоиться не о чем - все их прошлые, настоящие и будущие построения заведомо имеют строгие, на уровне никак не меньше теорем, опровержения. (Доказательства так же строги, как доказательство невозможности построения вечного двигателя.)

Содержание:

• Предисловие. Что мы знаем о Вселенной?
• Глава I. Земля - шар
• Глава II. Что такое планеты? Масштаб солнечной системы
• Глава III. Звездные расстояния
• Глава IV. За счет чего светят звезды?
• Глава V. Эволюция звезд
• Послесловие. Отношение к религии