Закон внутри нас. Древние считали: и то и другое неразрывно связаны между собой. Космос обусловливает прошлое, настоящее и будущее человечества и каждого отдельно взятого

Вид материала

Закон

Содержание 7 4 В . демин Тайны вселенной 75 Тайны вселенной 7-» Тайны вселенной 7 9 Тайны вселенной 81 В . демин Тайны вселенной 8 3 Тайны космического времени

Подобный материал:

• Белгородчина: прошлое, настоящее и будущее, 3820.45kb.
• Сочинение Как органическая химия, 65.33kb.
• Исследовательская конференция «шаг в будущее» история кремля в задачах бадёра Анастасия, 131.76kb.
• Фонд «Либеральная миссия» Малое предпринимательство в России: прошлое, настоящее, 4355.75kb.
• Киномарафон «к звёздам!» («Человек и Космос в кинематографе»), 193.33kb.
• Урок конференция на тему: «Нарушение нервно-гуморальной регуляции. Эндокринология., 88.24kb.
• Сергей Лукьяненко, 3014.91kb.
• Сочинение Как органическая химия, 45.83kb.
• Это гуманитарная наука, изучающая прошлое человечества в его конкретности, выявляя, 663.93kb.
• Т. И. Розбицкая Музыка в жизни и творчестве И. С. Тургенева Все виды искусства так, 46.59kb.

расчетов за письменным столом. Так были открыты, к примеру, некоторые из крупных астероидов, а в дальнейшем —

две новые, ранее неизвестные

планеты Солнечной системы — Нептун и Плутон.


Последнее открытие произошло уже в нашем веке. XX

век вообще необычайно раздвинул границы наблюдательной астрономии. К чрезвычайно усовершенствованным оптическим телескопам (рис. 46)

добавились новые, ранее совер

Рис. 46. Схема 158-телескопа

Национальной обсерватории

Китг Пик и его башни. Разрез в

вертикальной плоскости;


телескоп направлен в полюс

мира.


7 4 В . ДЕМИН


шенно невиданные — радиотелескопы (рис. 47, 48), а затем и

рентгеновские телескопы (последние применимы только в безвоздушном пространстве и в открытом космосе) (рис. 49).

Точно так же исключительно с помощью спутников и высотных аэростатов используются гамма-телескопы, которые по

существу представляют собой счетчики у-фотонов (рис. 50),

позволяющие зафиксировать уникальную информацию о

далеких объектах и экстремальных состояниях материи во

Вселенной (в частности, при помощи гамма-аппаратуры одно

время усиленно пытались (и — теперь уже ясно — безуспешно) установить в отдаленных участках Космоса наличие изолированных областей, состоящих из антивещества). Данные,

полученные с помощью новых приборов, отличны от привыч


WWW


Рис. 47 Наблюдаемое распределение линейно поляризованной

составляющей излучения двойного радиоисточника ЗС 219. Длина и

направление черточек показывают величину поляризованной части

излучения (шкала приведена внизу слева) и направление, характеризующее

направление магнитных полей. В структуре источника видны уярчения у

внешних краев компонентов ("горячие пятна") и "хвосты", тянущиеся от

них к галактике.


ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ 75


ных фотографий — зато позволяют получить уникальные


результаты.


На этом список новых представителей «телескопического


семейства» не исчерпывается. Правда, для регистрации ультрафиолетового и инфракрасного излучения используются

обычные телескопы — с той разницей, что в первом случае

применяются алюминированные зеркала, а во втором — объективы изготовляются из мышьяковистого трехсернистого стекла и других специальных сортов стекла. Полученное из Космоса инфракрасное излучение затем преобразуется в тепловую или фотонную энергию для того, чтобы его было удобнее

измерять. Как и в случае с у-лучами, аппаратуру, регистрирующую инфракрасное излучение, требуется поднимать на

большие высоты. С ее помощью удалось открыть много ранее

неизвестных объектов, постичь важные, нередко удивительные закономерности Вселенной. Так, вблизи центра нашей

галактики удалось обнаружить загадочный инфракрасный

объект, светимость которого в 300 000 раз превышает светимость Солнца. Природа его неясна. Зарегистрированы и другие мощные источники инфракрасного излучения,

находящиеся в других галактиках и внегалактическом пространстве.


Создания принципиально новой аппаратуры потребовала нейтринная астрономия. Опираясь на вывод физиков-теоретиков о

существовании вездесущей

и всепроникающей частицы нейтрино, которая образуется при термоядерных

реакциях (в том числе происходящих в недрах Солнца и звезд), астрономыпрактики предложили для

ее регистрации (и, соответственно, получения уникальной информации) необычную установку, ничем

не напоминающую привычный телескоп. Приборы


Рис. 48. Структура источника излучения в радиогалактике ЗС 111

(на волне 21 см.) и ее центрального компонента (вверху), наблюдаемого на волне 2,8 см. В левом

нижнем углу — размеры диаграммы направленности интерферометра на волне 21 см.


76 В.ДЕМИН


размещают по принципу: не поближе к небесным объектам, а

подальше (точнее — поглубже) от них. Наиболее подходящими для экспериментов оказались заброшенные шахты. Так,

в 1967 году в Хоумстейкских шахтах в Южной Дакоте (США)

на глубине 1490 метров была смонтирована мощная установка (рис. 51) в виде громадных баков, наполненных 400 000

литрами перхлорэтилена: согласно теоретическим расчетам

он должен был получать и накапливать информацию о солнечных нейтрино (а, возможно, и от других источников). К

сожалению, эксперимент не дал положительного результата.

Но для науки это тоже результат! Впрочем, точка на нейтринной астрономии поставлена не была. Нейтринные детекторы

живут и действуют, отбирая и накапливая информацию о

космических частицах высоких и сверхвысоких энергий, поступающих из внеземных источников.


Существуют проекты и других, не

менее экзотических «телескопов», например, детектора гравитационных


волн (рис. 52), способных дать всеобъемлющую информацию о ранее неведомых тайнах Вселенной. И наверняка это не предел совершенствования

астрономических средств наблюдения.

Они непременно будут эволюционировать и дальше по мере развития самой науки.


а — схемы рентгеновских телескопов косого падения (типа Уолтера); б — коэффициент отражения

золота в зависимости от угла падения и длины волны.


Результаты астрономических

исследований в рентгеновской области спектра


Карта рентгеновских источников 4-го

каталога "Ухуру". Диаметры кружков соответствуют яркости источников. Отмечены наиболее интересные галактические и

внегалактические источники.


Рис 49.


ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ 7-»


XX ВЕК - УТРАТА ОПРЕДЕЛЕННОСТИ


Для ученых XIX века (впрочем, так же, как и для многих их

предшественников и преемников) тайны мироздания зачастую

перемещались из природно-наблюдательной сферы в абстрактно-математическую плоскость. Ньютону, Лапласу, Максвеллу,

Пуанкаре, Эйнштейну, Минковскому, десяткам и сотням других первопроходцев в науке казалось, что объективная гармония Мира и многообразие Вселенной постигается и раскрывается в первую очередь через математическую теорию, красоту вычислений и архитектурную стройность формул. Можно даже

вообще не наблюдать звездное небо — достаточно «поколдовать» над листком бумаги, испещренным математическими знаками и символами, упорядочить их в заданном мыслью направлении, «поведать алгеброй гармонию» Космоса, и он тотчас же

раскроет свои сокровенные тайники.


В XX веке эта теоретическая драма (если не трагедия) усугубилась до крайнего предела. Между двумя главными действующими лицами — наблюдаемой Вселенной и описывающей ее

теорией — начались нестыковки и конфликты. Теоретики, оторванные от действительности, все более и более поддавались

искушению подогнать природу под абстракции, объявить Ми


-.


Схема гамма-телескопа

диапазона высоких

энергий. Гамма-фотоны

с энергией от 0 МэВ до

5 ГэВ поглощаются в

конверторах искровых

камер 1 и образуют

электрон-позитронные

пары. Заряженные частицы проходят через

сцинтилляционный телескоп 2 и газовый черенковский счетсик 3,

в которых вырабатывается команда на запуск

искровых камер. Изображение искр регистрируется телевизионной камерой 4 с помощью

зеркальной системы 5.

Энергия фотонов измеряется сцинтилляционным калориметром 6.

Защита от заряженных

частиц и гамма-лучей,

образующихся в стенке

спутника 7, обеспечивается системой сцинтилляционных счетчиков 8.


Схема гамма-телескопа диапазона низких

энергий. Гамма-фотоны с энергией от 0,2 до 12

МэВ поглощаются в сцинтиллирующем кристалле Nal 1; образующееся излучение собирается световодом 2 и регистрируется фотоумножителем 3. Сцинтилляционные счетчики 4 формируют диаграмму направленности телескопа

и обеспечивают защиту центрального кристалла от заряженных частиц и диффузного излучения. Входная апертура телескопа защищена от

заряженных частиц пластическим сцинтиллятором 5.


РИС. 50.


7 8


В. ДЕМИН


создание таким (и только таким!), каким оно пригрезилось очередному бурному всплеску математического воображения. При

этом подчас действуют или рассуждают совершенно произвольно: «А вот давайте-ка посмотрим, что получится, если мы в

такой-то формуле поменяем знак на противоположный, то есть,

скажем,«+» на «—». А получится известно что — диаметрально

противоположная модель Вселенной?


Если Ньютон, по словам Лагранжа, был счастливейшим из

смертных, потому что знал: существует только одна Вселенная, и он, Ньютон, раз и навсегда установил ее законы, — то

современные космологи — несчастнейшие из людей. Они понасоздавали десятки противоречивых моделей Вселенной,

нередко взаимоисключающих друг друга. При этом критерий

истинности своих детищ видится им не в соответствии хрупких математических формул объективной реальности, а в том,

к примеру, чтобы сделать составленные уравнения эстетически ажурными.


Математика — тоже тайна. Но тайна особого рода. Характерная черта абстрактного мышления (как и художественного) — свободное манипулирование понятиями, сцепление

их в конструкции любой степени сложности. Но ведь от игры

мысли и воображения реальный Космос не меняется. Он существует и развивается по собственным объективным законам.

Формула — и на «входе» и на «выходе» — не может дать

больше, чем заключено в составляющих ее понятиях. Сами эти


Рис. 51. Схема "нейтринного телескопа", установленного на глубине

1490 м. (США)


ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ 7 9


понятия находятся между собой в достаточно свободных и

совершенно абстрактных отношениях, призванных отображать конкретные закономерности материального мира. Уже в

силу этого никаких абсолютных формул, описывающих все

неисчерпаемое богатство Природы и Космоса, не было и быть

не может. Любая из формул — кем бы она ни была выведена

и предложена — отражает и описывает строго определенные

аспекты и грани бесконечного Мира и присущие ему совершенно конкретные связи и отношения.


Например, в современной космологии исключительное значение приобрело понятие пространственной кривизны, которая якобы присуща объективной Вселенной. На первый взгляд

понятие кривизны кажется тайной за семью печатями, загадочной и парадоксальной. Человеку даже с развитым математическим воображением нелегко наглядно представить, что

такое кривизна. Однако не требуется ни гениального воображения, ни особого напряжения ума для уяснения того самоочевидного факта, что кривизна не представляет собой субстратно-атрибутивной характеристики материального мира,

а является результатом определенного отношения пространственных геометрических величин, причем — не просто двухчленного, а сложного и многоступенчатого отношения, одним из исходных элементов которого выступает понятие бесконечно малой величины.


Великий немецкий математик Ф. Гаусс, который ввел в

научный оборот понятие меры кривизны, относил ее не к


Ста/ънж брус


Рис. 52-Схема детектора гравитационных волн.


8 О


В ДЕМИН


кривой поверхности вообще, а к точке на поверхности и определял как результат (частное) деления (то есть отношения)

«полной кривизны элемента поверхности, прилежащего к

точке, на самую площадь этого элемента». Мера кривизны

означает, следовательно, «отношение бесконечно малых площадей на шаре и на кривой поверхности, взаимно друг другу

соответствующих». В результате подобного отношения возникает понятие положительной, отрицательной или нулевой"

кривизны, служащее основанием для различных типов геометрий ив конечном счете — основой для разработки соответствующих моделей Вселенной. Естественно-научное обоснование и философское осмысление таких моделей являются

одной из актуальных проблем современной науки, при реше

нии которых с достаточной полнотой проявляется методологическая функция философских принципов русского космизма. Без их привлечения и системного использования невозможно правильно ответить на многие животрепещущие вопросы науки.


Что такое, например, многомерные пространства и неевклидовы геометрии? Какая реальность им соответствует? Почему вообще возможны пространства различных типов и многих измерений? Да потому, естественно, что возможны различные пространственные отношения между материальными

вещами и процессами. Эти конкретные и многоэлементные

отношения, их различные связи и переплетения получают

отображение в понятиях пространств соответствующего числа измерений. Определенная система отношений реализуется,

как было показано выше, и в понятии кривизны. Как Евклидова, так и различные типы неевклидовых геометрий допускают построение моделей с любым числом измерений; другими

словами, количество таких моделей неограниченно.


В этом смысле и вопрос: «В каком пространстве мы живем — Евклидовом или неевклидовом?» — вообще говоря,

некорректен. Мы живем в мире космического всеединства (в

том числе и пространственно-временного). А в каком соотношении выразить объективно-реальную протяженность материальных вещей и процессов и какой степени сложности ока

Гаусс К. Ф. Общие исследования о кривых поверхностях // Об основаниях геометрии. М., 1956. С. 129. См. также: Риман Б. Сочинения. М.-Л.,

1948. С. 283—290; Клиффорд В. Здравый смысл в точных науках (О кривизне пространства) //Альберт Эйнштейн и теория гравитации. М., 1979.

С. 38; Эйнштейн А. Собрание научных трудов. М., 1966. Т. 2. С. 241; Фридман

А.А Мир как пространство и время. М.. 1965

- _ .-.--і-.Аил м 1CLI


(J. 38; Эйнштейн А. Собрание научных трудов. М

А.А. Мир как пространство и время. М., 1965.


ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ 81


жется переплетение таких отношений (то есть в понятии пространства какого типа и скольких измерений отобразятся в

конечном счете конкретные отношения), — во-первых, диктуется потребностями практики, а, во-вторых, не является

запретительным для целостной и неисчерпаемой Вселенной.

Поэтому пространство, в котором мы живем, является и Евклидовым, и неевклидовым, ибо может быть с одинаковым

успехом и равноправием описано на языках геометрий и Евклида, и Лобачевского, и Гаусса, и Римана, и в понятиях

любой другой геометрии, — уже известной или же которую

еще предстоит разработать науке грядущего. Ни двух-, ни

трех-, ни четырехмерность, ни какая-либо другая многомерность не тождественны реальной пространственной протяженности, а отображают лишь строго определенные аспекты

объективных отношений, в которых она может находиться.

Искать же субстратно-атрибутивный аналог для евклидовости или неевклидовости и экстраполировать его на Вселенную — примерно то же самое, что искать отношения родства

на лицах людей, отношения собственности — на товарах

или недвижимости, а денежные отношения — на монетах или

бумажных купюрах.


Таким образом, понятие кривизны не поддается наглядному представлению и является обыкновенной абстракцией,

которая отображает некоторую совокупность необычным

образом переплетенных пространственных (и временных) отношений. В зависимости от того, каким именно образом соединены в мысли реальные пространственные отношения, получается то или иное многомерное или неевклидово пространство (количество таких многомерных пространств ничем не

ограничено). Материальный же мир один-единственен. То,

что Космос единственен, — всегда было ясно философам всех

без исключения направлений, начиная с Платона и кончая

Герценом, сформулировавшим свое кредо в «Письмах об изучении природы» в афористически четкой форме: «Наука одна,

двух наук нет, как нет двух вселенных». Бесспорный же

факт, что единственная Вселенная допускает при своем описании различные и даже взаимоисключающие друг друга

модели, как раз и доказывает: каждая такая модель имеет

право на существование только потому, что отражает строго

определенный аспект и набор конкретных отношений, присущих бесконечному и неисчерпаемому Космосу.


Герцен А.И. Собрание сочинений в девяти томах. Т. 2. М., 1955. С. 102.


8 2


В . ДЕМИН


Но, быть может, в определенных случаях кривизна все же

может выступать чем-то вещественным? Ведь не секрет, что по

страницам научной и популярной литературы гуляют, к примеру, такие ее истолкования: она, дескать, может существовать самостоятельно, отрываться от своего носителя, разламываться на кусочки, свободно перемещаться в космическом

пространстве. Подобное представление является попросту

абсолютизированным овеществлением абстрактно-математических отношений. Никому ведь не придет в голову искать

отношения родства (мать, отец, сын, дочь, брат, сестра и т.п.)

в виде неких самостоятельных и вещественных сущностей.

Точно так же не найти отношений собственности на полках

магазинов или на дачных участках, а производственных

отношений — на руках, лицах, в глазах рабочих, крестьян,

чиновников, бизнесменов, интеллигенции и т.д. А вот отношение кривизны пытаются выявить в субстанциально-вещественной форме, в «чистом виде», так сказать, — в межгалактических далях и на космическом «дне». Тайна отношений

раскрывается просто: по природе своей они не имеют иного

субстрата, кроме присущего самим носителям данных отношений. Нет и не может быть никаких отношений самих по

себе, вне своих носителей и существующих в виде некой вещественной субстанции.


Подавляющее большинство людей совершенно не в состоянии осознать и проникнуться исключительной важностью

всего вышесказанного. В том числе и ученые. Последние предпочитают тешить себя иллюзией, что оперируя математическими формулами, словесно-устными или словесно-письменными знаковыми текстами, они якобы имеют дело с самой

объективной действительностью. Очень немногие понимают

весь трагикомизм происходящего. Некоторые даже пытаются

воззвать к научной общественности, но их обращения остаются гласом вопиющего в пустыне. Достаточно показательный пример — книга современного американского ученого

Мориса Клайна «Математика: Утрата определенности».

Книга — не рядовая публикация, а из ряда вон выходящая — по редкой в ученом мире откровенности, открытости,

исповедальности. Автор не щадит ни себя, ни читателя, ни

науки, которой посвятил всю свою жизнь. Главный вывод

почти пятисотстраничной книги: наука, использующая математику, никогда не имела, не имеет и не может иметь дел с

объективной реальностью, а только с искусственно организованными математическими символами. Многие исследователи понятия не имеют, что такое природа сама по себе (то есть


ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ 8 3


не искаженная призмой математического описания), каковы

ее действительные законы и каков механизм конкретного действия этих законов. Но ученый мир, видимо, вполне устраивает подобная ситуация.


Американский математик иллюстрирует фиктивность теоретических построений именно на примере современных космологических моделей. Уже одно множество их взаимоисключающих вариантов свидетельствует о невозможности их одновременной истинности. Вселенная-то одна! Более того, никто не знает достоверно, какая же реальность на самом деле

скрывается за математическими символами и уравнениями.

Сказанное хорошо подтверждает современная электромагнитная теория, созданная гениальным математиком Джеймсом Клерком Максвеллом (1831—1879). Она позволила объяснить и внедрить в практику электромагнитные волны различной частоты, предсказать существование ранее неизвестных

явлений и сделать правильный вывод об электромагнитной

природе света. Однако «электромагнитные волны, как и гравитация, обладают одной замечательной особенностью: мы

не имеем ни малейшего представления о том, какова их физическая природа. Существование этих волн подтверждается

только математикой — и только математика позволила инженерам создать радио и телевидение, которые нашим предкам показались бы поистине сказочными чудесами».


ТАЙНЫ КОСМИЧЕСКОГО ВРЕМЕНИ


Вселенная и время — понятия неразделимые. Любое измерение времени на Земле связано с космическими процессами. И

все, что наговорили о времени за тысячи лет ученые и философы, всегда проецировалось ими и на Космос. В понимании

времени, как известно, существует две крайности, два диаметрально противоположных подхода. В одном случае существование времени отрицается начисто. Есть даже книга с

таким более чем характерным названием: «Нет времени» (М.,

1913). Принадлежит она незаслуженно забытому русскому