Рассказывают ученые

Прорыв к "началу"

Попробуем совершить мысленное путешествне к тем далеким временам, когда привычное для нас понятие "наблюдатель" теряет всякий смысл, когда не было ни галактик, ни звезд, ни планет, ни разума...

Ставя наш мысленный эксперимент, изберем для первого "посещения" прошлого Вселенной период, отделенный от "большого взрыва" двумя-тремя годами.

В этот период вещество Вселенной напоминало плазму. Оно представляло собой расширяющееся облако протонов, электронов и легких ядер (главным образом гелия), пронизанное гигантскими электромагнитными потоками всех степеней жесткости - от радиоволн до гамма-лучей. Излучение это, конечно, обладало равновесной с веществом температурой. Но температура по мере расширения быстро уменьшалась. "Выстрел" свершился - и горячие газы вырвались на простор... Поэтому через несколько тысяч лет после "взрыва" температура достигла вполне привычных для нас значений: 3000 - 4000°К [Буквой К обозначается температурная шкала Кельвина, в которой отсчет ведется от абсолютного нуля - минус 273,16 градуса по шкале Цельсия], а плотность вещества упала примерно до 10-20 г/см3. В этих условиях электроны уже могли соединяться с ядрами и образовывать первые в юной Вселенной легкие атомы - водородные, гелиевые и т. п. В такой среде излучение как бы "отрывается" от вещества, перестает испускаться и поглощаться. Температура этого излучения тоже быстро уменьшается.

Как известно, температура меняется обратно пропорционально расстоянию между любыми удаленными частицами расширяющегося объема, а плотность обратно пропорционально кубу этого расстояния. Вспомним, что плотность вещества в современной Вселенной достигает значения 10-29 г/см3. Поделив величину плотности вещества юной Вселенной - 10-20 на сегодняшнюю плотность - 10-29, мы получим величину 109. Это соответствует изменению расстояния в 103, или, говоря иными словами, радиус современной Вселенной в 1000 раз больше, чем той прежней, о которой идет речь. А это означает, что температура "оторвавшегося" излучения должна теперь быть в 1000 раз меньше, то есть соответствовать приблизительно 3°К.

Мысль о том, что такое излучение - "свидетель" первоначального "взрыва" - можно обнаружить в космосе, была высказана еще более 20 лет назад, но, как это часто бывает, ей не придали большого значения: идея была "чуточку" преждевременной. Зато поеле 1965 г., когда реликтовое излучение было открыто, все смогли оценить, насколько она была справедлива. Остается добавить, что температура этого излучения оказалась 2,7°К! Это был еще один триумф современной научной теории. Выяснилось, что разработайные советским ученым А. А. Фридманом в начале 20-х годов модели Вселенной не только качественно, но и количественно вполне реально описывали эволюцию мира. Столь же справедливой оказалась и гипотеза о "горячей" Вселенной.

Наиболее примечательное свойство реликтового излучения - его удивительная однородность, как говорят ученые, изотропность: со всех точек неба оно поступает к нам с одинаковой интенсивностью. И это тоже помогает ученым: ведь исследуя современный реликтовый фон и высчитывая, каким он был на более ранней стадии, можно заглянуть в прошлое Вселенной. Поэтому с полным на то основанием сегодня можно сказать, что в период "отрыва" излучения от вещества Вселенная была более или менее изотропной. Это очень важный вывод, хотя он и не дает нам права судить о более ранних стадиях, когда первичное облако не было "прозрачно" для излучений.

В первые секунды - а может быть, даже дни и годы после "взрыва" Вселенная могла быть сильно анизотропной, то есть обладать любыми неоднородностями. Но постепенно они сгладились, как складки на камере мяча после его накачки. При этом следует учесть также, что на пути к нам кванты реликтового излучения многократно рассеивались и "забывали" о своем далеком прошлом. Вот почему о более ранних стадиях жизни Вселенной мы можем только высказывать гипотезы. Однако не исключено, что об этих периодах нам когда-нибудь смогут рассказать реликтовые нейтрино и гравитационные волны, если ученые когда-нибудь сумеют их поймать.

И все же современная наука сумела совершить громадный прыжок в прошлое нашего мира! Если квазары позволили им приблизиться к моменту "большого взрыва" лишь на 2 миллиарда лет, то реликтовые кванты сократили этот срок до 300 тысяч лет. По сравнению с гигантским временем существования Вселенной это очень мало.

Однако попробуем все же подойти еще ближе к "началу". Согласно "горячей" модели Вселенной Фридмана, через 100 секунд после "взрыва" плотность вещества должна составлять около 100 г/см3, а температура - 109 градусов. Подсчеты говорят, что на этой стадии вещество состояло в основном из протонов, нейтронов и электронов. При этом протоны активно взаимодействовали с нейтронами, образуя главным образом альфа-частицы. Те же немногие нейтроны, которые не успели вступить во взаимодействие, распадались. Таким образом, сразу же после "взрыва" Вселенная состояла на 90 процентов из протонов и на 7 - 8 процентов - из ядер гелия. Отсюда понятно, что, определив процент гелия в сегодняшней Вселенной, можно было бы существенно подкрепить "горячую" фридмановскую модель. И действительно, у исследователей теперь есть немало оснований утверждать, что гелия во Вселенной много - около 5 - 10 процентов.

Но и на этом современная теоретическая наука не останавливается. Она стремится проникнуть в еще более ранние стадии существования мира. В тот момент, когда время (Т) было равно всего 0,3 секунды, плотность вещества должна была достигать 107 г/см3, а температура - 3-1010 градусов. Этот период характеризуется "отрывом" нейтрино от нуклонов. В принципе здесь имело место то же явление, о котором уже шла речь, когда мы говорили о реликтовом излучении. Как и электромагнитное излучение, нейтрино не успевали излучиться и поглощались веществом. Но с уменьшением плотности вещество стало для нейтрино прозрачным. Разница здесь лишь в критических значениях плотности: 10-20 г/см3 - для электромагнитных квантов и 10-7 для нейтрино.

Считается, что излученные в тот период нейтрино должны были "дожить" до наших дней. Но теперь они уже настолько охладились (температура их с 3*1010 упала до 2°К), что ученым вряд ли удастся их "поймать" в ближайшее время. Для этого точность существующей у нас аппаратуры нужно увеличить на несколько порядков. Но в принципе поймать реликтовый нейтринный фон можно. И это приблизило бы нас почти к самому моменту "начала". Впрочем, температуру в 2°К дает уже знакомая нам модель с изотропным расширением. Если же ранние стадии были анизотропны, то реликтовые нейтрино должны обладать температурой более высокой, и "уловить" их, конечно, будет легче. Возможно, это и произойдет в ближайшие годы...

Но продолжим наше путешествие во времени, наш "прорыв" к Т-0 [Здесь следует уточнить, что Т=0 - это своего рода математическая условность. Дело в том, что общая теория относительности предполагает замедление течения времени вблизи сверхплотных масс, причем оно даже может вообще остановиться в условиях чудовищной плотности вещества. Таким образом, мы можем рассматривать Т=0 как своего рода начало отсчета привычного нам времени-пространства. Ведь теория относительности всегда рассматривает время в неразрывной связи с пространством.], ко все более высоким плотностям и температурам. Здесь нас ожидают некоторые сюрпризы.

При Т=10-4 секунды плотность вещества уже "ядерная" - 1014 г/см3. Это означает, что Вселенная в тот момент еще находилась под властью квантовых законов. С достаточной строгостью мы можем считать такую раннюю Вселенную... громадным атомным ядром со всеми вытекающими из этого последствиями. Поистине удивительное торжество диалектики с ее законами перехода количества в качество! Поскольку общая теория относительности не учитывает квантовость, то вряд ли с ее помощью можно описать эту раннюю стадию.

А при еще более высоких плотностях квантовые законы играли, видимо, большую роль. Мы даже представить себе не можем, сколь необычны были проявления многоликой пространственно-временной сущности в тех условиях! Может быть, все наши современные физические понятия просто не имели тогда никакого смысла. Так что нельзя даже говорить о чудовищной "гравитационной" плотности, которую, возможно, имела Вселенная в самый момент Т-0. Теория пока дает нам умопомрачительную цифру: 4*1093 г/см3 - и ничего к ней не добавляет. Помочь тут не могут ни наши сегодняшние знания, ни здравый смысл...

Но разве Человек сделал уже свои самые последние шаги в глубины космоса и микромира?..

Нет! Он стоит ныне на перекрестке дорог, исчезающих в ночи. Пусть он мысленно "обрубил" бесконечности и знает, что в принципе эти дороги где-то кончаются. Но где? И сумеет ли он хоть когда-нибудь дойти туда? Попытаемся же приблизительно оценить количество максимально возможной информации во Вселенной и сравнить его с информационной мощностью человеческого мозга.

Согласно принципу Бреммермана, никакая система не может обработать информации больше чем 1,6х1047 бит/грамм-секунду. Для простоты предположим, что никакая система не может и выдать большей информации. Тогда, помножив это число Бреммермана на массу и возраст Вселенной, получим и ее информационную емкость: 1,6*1047 бит/грамм-секун-ду Х1058 граммХ1018 секунд=10123 бит. Человеческий мозг в течение жизни способен переработать лишь 1014 бит, или 105 бит/секунду. Вывод из этих расчетов напрашивается недвусмысленный - Вселенная для человеческого разума неисчерпаема.

Великое единоборство смертного и слабого "мыслящего тростника" с вечной и неисчерпаемой природой - вот извечная задача ученого. Однако даже это реальное соотношение с бесконечным миром все же нисколько не может принизить Человека, как это пытается делать религия, постулируя его слабость и ничтожность перед богом и якобы сотворенным им миром. Ведь любой мифический бог и "божий мир", созданные человеческим воображением многие века тому назад - на ранних этапах познания, выглядят весьма примитивно по сравнению с тем, что сегодня Человек знает и делает, по сравнению с необъятным окружающим его реальным миром. Пусть необозримы бездны времени и пространства, все же люди исследуют и познают их. Именно своей дерзкой способностью осмыслить бесконечность, разумом и взглядом объять необозримое - вот чем силен и славен Человек...

В. Л. Гинзбург,

академик, лауреат Ленинской премии

В начале 1973 г. широко отмечалось 500-летие со дня рождения знаменитого польского астронома Николая Коперника, опрокинувшего привычную для той эпохи картину мира. Коперниковское учение противоречило религиозному мировоззрению, согласно которому в центре Вселенной находится Земля, а Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг Земли.

Несколько десятилетий шли споры вокруг "безумной" гипотезы Коперника. Но вот в начале XVII в. произошла величайшая революция в наблюдательных средствах астрономии: был изобретен или, точнее, начал применяться Галилеем телескоп. Наблюдения неба, сделанные с помощью телескопа, быстро подтвердили правоту Коперника (достаточно упомянуть об открытии спутников Юпитера, вращающихся вокруг этой планеты). Идея гелиоцентризма победила, а накопление данных о небесных светилах стало происходить нарастающими темпами.

До начала XX в. теоретической базой для объяснения физических явлений, происходящих во всех частях Вселенной, служила механика Ньютона с ее важнейшими принципами: независимостью пространства и времени от "наполняющего" Вселенную вещества и возможностью изучать движение небесных тел, используя в качестве привилегированной системы отсчета неподвижный мировой эфир, наполняющий все мировое пространство.

Примерно 60 лет назад выяснилось, однако, что принципы ньютонианской физики должны быть заменены при описании картины мира принципами специальной и общей теории относительности: никакой абсолютной (привилегированной) системы отсчета не существует, пространство и время понятия в известном смысле относительные, гравитация тесно связана со свойствами пространства, модель Вселенной, построенная на основе новых теоретических принципов физики, глубоко отличается от Вселенной Коперника, Галилея, Кеплера и Ньютона, не говоря уже о наивных представлениях седой древности, аккумулированных в библейских легендах.

Ко всему этому в 50-х и 60-х годах нашего века произошла вторая революция в развитии наблюдательной астрономии. Радиотелескопы, рентгеновские телескопы, зарождающиеся методы нейтринной астрономии, разработка аппаратуры для обнаружения гравитационных волн, экспериментальная проверка выводов из теории относительности, обнаружение целого ряда необычных астрономических объектов и явлений (квазаров, пульсаров, реликтового излучения) - все это поставило перед современными астрофизиками задачи, имеющие огромное мировоззренческое значение. Надо было объяснить вновь обнаруженные явления и то, что было известно астрономам раньше, с позиций единой физической теории и построить такую модель Вселенной, которая и соответствовала бы тому, что мы наблюдаем сейчас в окружающем нас пространстве, и отражала бы длительную эволюцию планет, звезд, галактик, всей Метагалактики.

Уже исходя из общих соображений, можно было заключить, что такая модель окажется несовместимой со многими привычными представлениями о строении мира и о "природе вещей", поскольку они, эти привычные представления, соответствуют законам механики Ньютона. Новая же модель должна учитывать эффекты теории относительности, которые становятся ощутимыми при скоростях, близких к скорости света, и при плотностях вещества, превышающих в миллиарды раз плотность воды.

В начале 20-х годов советский физик А. А. Фридман показал путем теоретических расчетов, что статическая релятивистская модель строения Вселенной, предложенная А. Эйнштейном в 1917 г., является лишь одной из огромного числа возможных моделей, и вполне вероятно, что наша Вселенная непрерывно расширяется. Через несколько лет расширение Вселенной было доказано: об этом свидетельствует так называемое красное смещение спектральных линий в спектрах далеких от нас галактик. Картина такова: галактики как бы разбегаются в пространстве, возникнув 10 - 20 миллиардов лет назад из сгустка вещества колоссальной плотности.

Состояние вещества и ход физических процессов, сами понятия о времени и пространстве в "ранний" период эволюции Вселенной, когда плотность была грандиозна, еще недостаточно ясны и, вероятно, существенно отличаются от понятий физики сегодняшнего дня. Здесь нас ждет много нового, быть может, совсем необычного.

Но качественные изменения во Вселенной происходили не только в далеком прошлом. Имеются теоретические предположения, что при определенных условиях эволюция звезд приводит к образованию так называемых "черных дыр". Поле тяжести у поверхности этих дыр так велико, что силы гравитации "сковывают" в этой части пространства все виды лучистой энергии, в том числе и свет. Поэтому эти массивные звезды становятся невидимыми, если только на них не падает вещество извне. Выяснение того, как при этом все же обнаружить "черные дыры", является одной из интереснейших задач современной астрофизики.

Было бы легкомысленным пытаться в краткой беседе изложить хотя бы в самой общей форме основные достижения современной астрофизики или хотя бы дать сколько-нибудь полное представление об ее содержании [Подробнее об этом можно прочитать в кн.: В. Л. Гинзбург. Современная астрофизика. Научно-популярные статьи. М., 1970. - Ред.]. Хочу лишь отметить, что современная астрофизика ставит перед нами грандиозные по трудности задачи построения общей картины мира, соответствующей новым теоретическим представлениям и новым данным наблюдательной астрономии.

Значит ли все сказанное, что борьба за истину, шедшая на протяжении веков, в свете современных знаний теряет свое значение? Значит ли это также, что современная картина динамически развивающейся Вселенной делает бессмысленными старые споры о строении Солнечной системы?

Ни в коем случае. Современная научная картина мира включает в себя как часть, элемент, как относительную истину и гелиоцентризм Коперника, и механику Ньютона. Ведь дело в том, что каких бы достижений ни добилась наука, какой бы вид ни приняла вследствие этого картина мира, она всегда будет противостоять любой догме, пытающейся дать абсолютный (и потому неверный, мертвый, иллюзорный) ответ на вопрос, "как" устроен тот универсум, в котором живет и мыслит человек [Этому вопросу посвящена статья академика В. Л. Гинзбурга "Гелиоцентрическая система и общая теория относительности. От Коперника до Эйнштейна" в "Эйнштейновском сборнике. 1973". М., 1974. - Ред.].

Лишь активное познание, свободное от наперед заданных установок и подкрепляющее каждый свой шаг наблюдением и экспериментом, имеет право на существование. И чем дальше мы уходим по бесконечному пути постижения законов природы, тем слабее позиции ложного, метафизического, догматического способа описания природы.

Г. А. Чеботарев,

доктор физико-математических наук

Оптимизм нашего знания

Вспоминаю, с какой тревогой рассматривали мои коллеги новейшие фотографии Марса: следы небесной бомбардировки различались на его поверхности так явственно, что он больше напоминал Луну, чем землеподобную планету. И каждый невольно думал: а хорошо, что наша Земля находится далеко от пояса астероидов, где часто падают метеориты.

Небесная механика, которой занимается Институт теоретической астрономии, не так уж богата драматическими событиями. Мы изучаем в основном движение малых небесных тел - астероидов и комет. И хотя они находятся к нам много ближе звезд, но все же держатся обычно на почтительном расстоянии от Земли. Правда, "небесные камни" не раз обрушивались на нашу планету и в различных ее местах оставляли "шрамы", которые заметны до сих пор. В Африке, например, это кольцо Вудворта диаметром 50 километров - след от падения метеорита. Есть предположение, что гигантская, 440-километровая, дуга Гудзонова залива тоже часть метеоритного кратера.

Но изучение малых небесных тел показывает, что их падение не может представлять серьезной опасности для планет. Луна существует миллиарды лет, хотя от небесной бомбардировки ее ничто не защищает (для Земли роль панциря играет атмосфера); крохотный спутник Марса - Фобос, сфотографированный недавно с космического корабля, весь изрыт оспинами от ударов метеоритов, и все же он существует. Конечно, если крупный "небесный камень" упадет на один из городов Земли, то будет беда. Однако такое событие весьма маловероятно.

Может создаться впечатление, что за таким оптимизмом астрономов скрывается фатализм: мол, зачем пугать людей, если грозящую с неба опасность предотвратить все равно невозможно. Но это не так. Нас интересует только истина, только правда, как бы ни была она горька.

Многих интересует, например, что случится, если в результате нестационарных процессов на Солнце его излучение усилится и средняя температура на нашей планете повысится хотя бы на 3 - 4 градуса? Ведь ясно, что тут дело не ограничится отказом людей от теплой одежды. Такое повышение температуры скажется, вероятно, и на глубинных процессах в биосфере, последствия чего довольно трудно предвидеть.

Бывает, что возникают еще более пугающие вопросы, например: что будет, если недалеко от Солнца вспыхнет сверхновая звезда и в связи с этим на Земле резко возрастет фон радиации? Как отразится это на эволюции жизни?

Такие проблемы обсуждаются ведь не только в научных кругах, но и на страницах печати, они становятся достоянием всех. Нередко их пытаются использовать ревнители религии, пугающие верующих скорым концом света.

Астрономов такие вопросы волнуют не меньше других. Не следует думать, что человеческие тревоги, в том числе и связанные с процессами во Вселенной, им чужды. Но, становясь к телескопу или садясь за расчеты, ученый должен, обязан позабыть на время о том, что его волнует, о своих личных чувствах по этому поводу и заняться кропотливой добычей и объективной интерпретацией реальных фактов. Другого пути к настоящей истине нет.

Именно такой подход неопровержимо говорит нам: вопросы эти достаточно абстрактны. У человечества есть все основания для долгой и счастливой жизни на нашей планете и в Солнечной системе.

Мне вспоминается шумиха, поднятая в свое время вокруг астероида Икар. Кто-то из западных журналистов опубликовал интервью с ученым, из которого следовало, что в 1968г. эта малая планета может врезаться в Землю. Приводилось даже "научное" обоснование: мол, орбита Икара, простирающаяся от Меркурия до пространства за Марсом, может быть изменена притяжением Меркурия. И сразу же западные газеты начали расписывать все возможные и предполагаемые последствия падения Икара, словно возможность столкновения его с Землей уже была доказана. Говорили даже о том, что СССР и США якобы готовят высадку на этот астероид, чтобы изменить его орбиту. В Мировой центр малых планет, то есть к нам, в Ленинград, в Институт теоретической астрономии, пришел по этому поводу специальный запрос. В ответ на него мы сообщили результаты своих расчетов и вывод, что Икар пролетит вдали от Земли. Так оно и случилось.

Это, конечно, замечательно, когда сбываются оптимистические научные прогнозы. Однако Вселенная разнообразней не только того, что люди себе представляют, но и того, что они вообще могут вообразить. И вот астроном у телескопа встречается с ней как бы один на один. Перед ним - безграничные просторы, его окружает бесконечный океан времени. Не появляется ли при этом у земного наблюдателя, астронома мысль о бессилии науки познать Вселенную?

Мне думается, что самая большая радость для человека - процесс узнавания нового, раскрытия сокровенных тайн природы. Знания, добытые предшествующими поколениями ученых, можно сравнить с горой. Как только молодой человек в процессе учебы взобрался на ее вершину, перед ним раскрываются чарующие горизонты. При всей относительности знаний - а она существует всегда - он видит мир как бы целиком. Перед ним картина, в которой есть и неясные детали, и очень много еще недорисованных мест.

Какие чувства и стремления пробуждает такой вид в молодом ученом? Прежде всего удивление, очарование красотой природы, желание работать, открывать неведомое, служить истине, ибо только на этом пути были сделаны самые большие открытия.

Я вообще не представляю себе, что знание может породить пессимизм, напротив, оно должно являться и является источником оптимизма. Астроном, возможно, лучше других понимает всю сложность и безграничность Вселенной. Но сознание того, что он, так мало живущий человек с ординарной планеты, вмещает в своем мозгу всю эту сложность и безграничность, не может не быть источником гордости за науку, за человечество.

Да, человек смертен! Но посмотрите, какие разные выводы делают из этого очевидного факта материалисты и защитники религии. Первые говорят: трудись, проживи свою жизнь так, чтобы продвинуть вперед человечество на его нелегком пути к знанию и счастью. Вторые же считают земное существование лишь подготовкой к вечной жизни в загробном царстве.

Может ли изучение космоса натолкнуть на невеселые мысли? Да, разумеется... Мы ведь еще очень многого не знаем, а неизвестное всегда тревожит. Так, нам известно, что умирают миры, планеты, звезды, а значит, решаем мы, и человечество тоже не вечно: было у него начало, будет и конец. К такому выводу, конечно, можно прийти в эпоху, когда у нас нет контактов с другими цивилизациями и нам неизвестны иные модели существования разумной жизни. Это, разумеется, невесело. Однако весь ход истории, вся эволюция познания говорит нам; выход всегда находится, нередко очень неожиданный. Так что одно дело - грустные мысли и совсем другое - .пессимизм; астрономия не дает для него никакого повода. Факты науки и ее развитие, осмысленное в свете диалектического материализма, учат нас оптимизму.

Ученый по самой своей природе - рыцарь истины. О великих деятелях науки можно сказать то же, что А. С. Пушкин сказал о музыкантах: "Гений и злодейство две вещи несовместные". Тогда почему же, могут нас спросить, наука нередко употребляется во вред людям?

Что ж, объективные данные науки - это одно, а применение, которое находит им тот или иной правящий класс, - совсем другое. В нашей стране наука служит социалистическому обществу и его гуманным целям. Отсюда и гуманизм советской науки. Совсем другое у нее положение в эксплуататорском обществе.

Конечно же в самой науке содержатся предпосылки к тому, чтобы ученый был человеком высоконравственным. Но нравственность - явление общественное, вот почему и важно, в каком обществе трудится ученый, заказы какого класса он выполняет. Нет ученого и науки вне времени и вне общества. Большую роль тут играет и сама личность ученого - его воспитание, психология, социальное положение, личная судьба и т. д. Однако при всем этом настоящая наука остается наукой, то есть объективным процессом познания мира и его закономерностей, существующих независимо от нас. И такая наука не дает никаких оснований для пессимизма.

Иногда поражаются: как же так - крупный ученый и верит в бога? Я хотел бы заметить, что среди астрономов глубоко верую-щих я не встречал. Для многих таких ученых вера - результат воспитания, дань традиции. Но самое главное: бога они, как говорится, принимают с черного хода и в свою науку не пускают, ибо там, где начинается религия, там кончается естествознание.

Не столь давно умер один из крупнейших астрономов - Жорж Эдуард Леметр. Он был не только профессором университета, но и аббатом, а одно время даже президентом Папской академии наук. Могут спросить: как же в одном человеке совмещались две разные личности? Оставляя эту загадку психологам, обратимся к его научной деятельности.

Он был создателем ныне общепризнанной теории "большого взрыва", согласно которой все вещество известного нам мира было некогда сжато в один ком (Леметр называл его "атом-отец"), потом он взорвался, породив разбегающиеся до сих пор галактики, все звезды и планеты. Сам Леметр был далек от того, чтобы признать это актом божественного творения. Во всяком случае, в его научных трудах я не встречал слово "бог". Президент Папской академии мог бы сказать, как некогда Лаплас, что в этой гипотезе он не нуждался. Однако богословы всех мастей- ухватились за теорию "большого взрыва", а папа Пий XII объяв.ил ее лучшим подтверждением деятельности "творца".

Но, может быть, Ж. Леметр молча соглашался с такой интерпретацией своей теории? На XI Сольвеевском международном конгрессе 1958 г. он весьма недвусмысленно заявил: "В той мере, в какой я могу судить, такая теория полностью остается в стороне от любых метафизических или религиозных вопросов. Она оставляет для материалистов свободу отрицать любое трансцендентное бытие".

Итак, даже будучи аббатом, Леметр вопросы веры и знания не смешивал. Но не следует думать, что вера и наука могут мирно сосуществовать. Между ними - вечная борьба. Иногда она идет в душе одного и того же человека, чаще - между разными людьми.

Бывает, что для доказательства ограниченности нашего познания и утверждения идеи сверхъестественного говорят: узнать о Вселенной все принципиально невозможно. При этом приводят в пример миры, до которых даже свет летит миллионы и миллионы лет. Говорят, что они вряд ли достижимы для познания человеком, жизнь которого так коротка.

На мой взгляд, нет никаких оснований ставить какие-либо пределы человеческому познанию. Все развитие науки подтверждает это. Например, раньше некоторые ученые считали, что человечество никогда не узнает, из чего состоят звезды, так как для этого нужно туда слетать. А вскоре был изобретен спектральный анализ, снявший это ограничение.

В астрономии существуют чрезвычайно сложные проблемы. Например, происхождение Солнечной системы. Нам достоверно известна на сегодня лишь одна семья планет, вращающаяся вокруг своей звезды, здесь пока просто не с чем сравнивать. Или возьмем прогноз движения тысяч небесных тел в нашей Солнечной системе. Для точного решения уравнений с учетом взаимных влияний этих тел пришлось бы произвести невообразимое количество вычислений. Во всех этих случаях мы пока ограничены в средствах: не хватает мощности телескопов, быстродействия ЭВМ или данных для создания теорий. Возможно, некоторые проблемы нам так и не удастся решить. Ну разве, например, нет вымерших видов, которые нельзя уже реконструировать, ибо не сохранились их останки? А разве в истории литературы не было так, что рукопись погибла и гениальное произведение воспроизвести уже никогда не удастся (вспомним хотя бы судьбу второй части гоголевских "Мертвых душ"). Но такие факты не могут служить основанием для пессимизма: ведь общая картина и в том и в другом случае нам ясна, движение науки вперед не остановилось.

Настоящий ученый не может навязывать природе какие-либо априорные представления. Одних угнетает то, что Вселенная бесконечна, других наоборот - что она может оказаться замкнутой. Важно иное: что реально говорят наблюдения, какова она на самом деле! Сегодня, например, мы не знаем способов и не располагаем средствами, которые бы позволили нам заглянуть за грань наблюдаемого мира. Но вспомним историю: человечество всегда ощущало, что живет в замкнутом мире. Когда-то это были Геракловы столбы, потом твердый свод неба и неподвижные звезды... И всегда люди, исходя из современного им уровня науки, не зная, как заглянуть за грань неведомого, в конце концов ее переступали.

Мне кажется, что настоящий ученый прежде всего не должен укладывать факты в прокрустово ложе построенных им гипотез. Такой путь ведет к лженауке. "Все подвергай сомнению" - если бы этот девиз не выдвинули древние, его бы наверняка придумали современные естествоиспытатели.

Однако значит ли это, что в науке нет ничего устойчивого, постоянного? Разумеется, нет! И-законы Ньютона, и положения теории относительности Эйнштейна верны на все времена. Только существуют определенные границы, в рамках которых их можно применять.

То, что уже известно о Вселенной, сравнивают иногда с раздувающимся шаром: чем больше он становится, тем дальше отодвигается граница с неведомым. Разумеется, там, на грани света знаний и тьмы неизвестного, могут временно закрепиться сторонники религиозных воззрений. Но свет наступает неодолимо, и тщетно пытаться паразитировать на не познанных еще человеком проблемах. Материализм по самой своей природе оптимистичен и не оставляет места идеализму в объяснении природы.

Ученые

дают интервью

Модели Вселенной

На вопросы отвечает

старший научный сотрудник

Государственного астрономического

института имени П. К. Штернберга

кандидат физико-математических наук

А. Л. Зельманов

Поскольку реальная Вселенная существует в единственном числе, то, очевидно, возможна лишь единственная верная теоретическая модель Вселенной. Какую же реальность отражают существующие в настоящее время многочисленные космологические модели?

Возможно, что свойства различных моделей, основанных на общей теории относительности, служат приблизительным отображением свойств различных областей Вселенной, ее "кусков" (включая и ту ее область, которая охвачена наблюдениями), отображением, формально распространенным на всю Вселенную. Но то, что современная теория допускает такое распространение каждой из этих моделей на всю Вселенную и таким образом дает множество моделей Вселенной как целого, представляется принципиальным недостатком теории. Следует добавить, что этот ее недостаток не может быть устранен в рамках существующих основных физических теорий. Под основными физическими теориями мы понимаем теории, содержанием которых являются принципы и законы физики и физические представления о свойствах пространства, времени и движения. Таковы: ньютонова механика; ньютонова теория тяготения; специальная теория относительности; общая теория относительности; квантовая механика; релятивистская квантовая теория. Из них для интересующего нас вопроса и вообще для космологии наибольшее значение имеет общая теория относительности, то есть эйнштейнова теория тяготения.

Мыслимы, как мне кажется, два варианта: или модель Вселенной как целого вообще невозможна, или такая модель возможна, но тогда она должна быть единственной, как единственна сама Вселенная.

Существующие же в настоящее время основные физические теории дают множество моделей. Это принципиальное затруднение в конечном счете является, вероятно, следствием того, что ни одна из упомянутых теорий, включая общую теорию относительности, лежащую в основе современной космологии, не представляет собой наиболее общей физической теории. Такая теория - будем считать, что она возможна, и назовем ее условной единой физической теорией - еще не построена. Возможно, этой теорией станет еще не найденный синтез общей теории относительности и релятивистской квантовой теории.

Для читателей, знакомых с дифференциальными уравнениями, скажем, что под упомянутым синтезом обычно понимают такую бо-лее общую теорию, основные дифференциальные уравнения которой являются более общими, чем основные дифференциальные уравнения теорий, синтезом которых она является ("частных" теорий), так что основные дифференциальные уравнения этих "частных" теорий могут быть получены из дифференциальных уравнений более общей теории. Однако не исключено, что ожидаемая единая физическая теория вообще не будет содержать наиболее общих дифференциальных уравнений, но сформулирует наиболее общие принципы, которые позволят составлять дифференциальные уравнения для любых допускаемых ею "частных" теорий и частных случаев.

С этой логической возможностью связаны, в частности, надежды на то, что единая физическая теория сможет дать единственную модель Вселенной: множественность моделей в современной космологии является непосредственным следствием того, что основные уравнения существующих физических теорий дифференциальные. А такие уравнения имеют множество решений, зависящих от так называемых начальных и других условий.

Если с развитием науки оказывается, что какая-то из основных физических теорий может быть выведена из более общей, значит ли это, что она не обладает своей спецификой? Представим себе, что у нас есть две теории, одна из которых частная, то есть менее общая, другая - более общая. Общая теория применима к более широкому кругу явлений, чем частная. У этих теорий разные дифференциальные уравнения. И дело не просто в том, что уравнения общей теории количественно точнее. Между ними есть существенные качественные отличия. Если взять совокупности всех физических величин, входящих в уравнения двух теорий, то окажется, что они различны. Есть некоторые величины, общие для обеих теорий, но есть и разные: в уравнениях общей теории одни, в уравнениях частной - другие. Чрезвычайно существенно, что появление новых величин в более общей теории связано с применением новых понятий.

Когда совершается переход от частной теории к общей, оказывается, что сами понятия частной теории (понятия, а не только уравнения) носят приближенный характер. Новые понятия, применяемые в более общей теории, являются более точными. Таким образом, при переходе от частной теории к общей происходит ломка понятий. Именно поэтому частная и общая теории качественно отличаются друг от друга.

Исторически переход от частной теории к более общей - это революция, требующая непривычных, "безумных" идей, выработки совершенно новых понятий.

Значит, вы считаете, что в современной физике и астрофизике "безумные" теории, то есть резко противоречащие принятым взглядам,.имеют право на существование?

Вообще говоря, нормальный путь развития науки состоит в том, что каждое новое явление мы стремимся объяснить на основе уже известных закономерностей. Но когда появляется уверенность в полной невозможности подобных объяснений, наступает время "безумных" идей.

Что же может послужить критерием этой уверенности?

Такого рода критерий подсказывает нам история естествознания. Иногда в науке создается положение, когда совокупность всех известных фактов хорошо укладывается в определенную систему физических принципов. Но обнаруживаются новые факты (явления), которые не могут быть объяснены в рамках прежних теорий.

Может случиться и так, что основные физические теории, хорошо объясняющие разные факты, логически исключают друг друга. Так или иначе создается положение, когда невозможно уложить в одну теоретическую схему все факты, и прежние и новые: одни факты как бы противоречат другим. Так, по-видимому, можно сформулировать критерий революционной ситуации в физике.

В таких случаях необходимы принципиально новые идеи, с точки зрения которых факты перестают противоречить друг другу. Конечно, то, что одни факты противоречат другим, далеко не всегда очевидно, и необходимость новых, "безумных" идей может быть осознана и после того, как они будут высказаны и приведут к созданию новой основной физической теории. В современной физике необходимость "безумных" идей (для построения единой физической теории), по-видимому, не вызывает серьезных сомнений.

Теоретическая астрофизика строится на основе физики. Поэтому "безумные" идеи в астрофизике непосредственно относятся к области физики: это прежде всего те же "безумные" идеи, в которых может нуждаться физика. Вот почему применительно к астрофизике интересующий нас вопрос сводится к следующему: можно ли без логических противоречий объяснить совокупность всех известных в настоящее время астрофизических фактов в рамках существующих основных физических теорий, или же для этого нужны новые, еще неизвестные принципы ("безумные" идеи), необходимость которых в самой физи-ке очевидна?

Поскольку основным источником эмпирических сведений в астрофизике служат наблюдения, а не эксперимент, ответить на этот вопрос гораздо труднее, чем на вопрос о необходимости "безумных" идей в физике. Поэтому, пытаясь объяснить всю совокупность открытых фактов на основе известных физических закономерностей, нужно иметь в виду также возможность и вероятность того, что некоторые из этих фактов могут получить правильное объяснение лишь с точки зрения новых, еще неизвестных физических принципов.

Как вы в таком случае относитесь к идее "все более странного мира", открываемого в процессе развития естествознания?

В сущности, появление ньютоновой механики, а затем и ньютоновой теории тяготения; создание специальной теории относительности, а затем и общей теории относительности (то есть эйнштейновой теории тяготения); построение квантовой механики, а затем и релятивистской квантовой теории - все это были революции, открытия "все более странного мира", требовавшие все новых "безумных" идей. Вероятно, то же можно будет сказать и об ожидаемом создании единой физической теории.

Разумеется, всякий раз, когда очередные "безумные" идеи органически входят в науку, они перестают казаться безумными (как это давно произошло с идеями ньютонианской физики). Но на последующих этапах развития науки возникает необходимость в новых идеях, "безумных" с точки зрения тех, которые уже стали привычными. В этом смысле ожидание открытия "все более странного мира" и соответственно ожидание своеобразного "нарастания безумия" основных идей (презумпция нарастающего "безумия") парадоксальным образом оказываются наиболее разумной психологической позицией.

И если вдуматься, это совершенно естественно: ведь "безумные" идеи в науке в конечном счете всего лишь непривычные идеи, с которыми мы раньше не встречались.

А можно ли на основании уже существующих теорий предсказать еще неизвестные нам явления во Вселенной?

Можно. Ведь открытие фактов, лежащих вне круга применимости существующих теорий, не означает, что последние исчерпали себя внутри этого круга. В частности, еще далеко не исчерпаны возможности общей теории относительности в астрофизике.

Встречается ли современная космология с такими процессами, причины которых остаются неизвестными и могут быть при желании истолкованы как проявление сверхъестественных сил?

При желании можно рассматривать как проявление сверхъестественных сил всё неизвестное, необъясненное. Однако история науки показывает, что апелляция к сверхъестественным силам не оправдывает себя: все неизвестное и необъясненное со временем получает естественное объяснение. Существуют явления, причины которых нам с достоверностью пока неизвестны, и мы можем строить о них лишь более или менее вероятные гипотезы. Но и в этих случаях нет никакой необходимости апеллировать к сверхъестественным силам. Либо эти явления найдут объяснение на основе уже известных закономерностей, либо соответствующие объективные закономерности еще не открыты.

В качестве примера можно привести начало расширения Метагалактики. Если это расширение началось от состояния сверхвысокой плотности, то естественно, что ни одна из существующих теорий для описания начала расширения не годится, так как в этом состоянии одинаково существенную роль могли играть и квантовые, и релятивистские, и гравитационные эффекты, а соответствующая физическая теория, о которой было упомянуто выше (единая физическая теория), еще не построена. Но это вовсе не означает, что в начале расширения Метагалактики действовали сверхъестественные силы. Повторяю: просто в ту эпоху существовали такие условия, для описания которых соответствующая физическая теория еще не создана.

А можно ли сказать в настоящее время что-либо определенное относительно того, как возникло то сверхплотное состояние, которое предшествовало расширению Метагалактики?

Плотное или даже сверхплотное состояние материи, характерное для начала расширения, могло возникнуть вследствие предшествовавшего сжатия, вызванного гравитационным притяжением.

Поскольку речь зашла о "начале" Метагалактики, то как понимать высказывания некоторых физиков о том, что в эпоху ее сверхплотного состояния, быть может, не существовало времени. Не противоречит ли подобная точка зрения диалектическому материализму, который утверждает, что пространство и время являются формами существования материи? Может ли существовать материя без времени?

Если Метагалактика прошла через состояние сверхвысокой плотности, то, как было сказано, физические условия могли отличаться от всех нам известных в настоящее время столь радикальным образом, что к ним могут быть неприменимы все существующие физические теории. Более того, к описанию подобных физических условий могут оказаться неприменимыми многие из тех основных понятий, которыми мы пользуемся в современных теориях. Это объясняется тем, что физические свойства материи, пространства и времени могли в ту эпоху существенно отличаться от тех, которые нам известны.

Поэтому когда физики говорят, что при сверхплотном состоянии Метагалактики "не существовало времени", то этим они обычно хотят сказать только то, что не существовало привычного нам времени, то есть времени с теми его физическими свойствами, с которыми имеем дело мы.

Мы постоянно употребляем термин Вселенная в разных Контекстах. Что же такое Вселенная?

Можно сказать, что Вселенная - это предмет изучения астрономии: астрономия - наука о Вселенной. Но астрономия, как и любая конкретная наука, изучает материальный мир со стороны некоторых, данную науку интересующих аспектов. Таким образом, Вселенная - это материальный мир, рассматриваемый со стороны его астрономических аспектов.

Что же представляют собой астрономические аспекты материального мира? Для ответа на этот вопрос нам необходимо обратиться к одному из самых поразительных эмпирических фактов - к факту существования последовательности материальных структурных образований разных масштабов и различной степени сложности - от элементарных частиц до Метагалактики. Эту последовательность иногда называют структурно-масштабной лестницей. Ступенями этой лестницы служат элементарные частицы и атомные ядра, атомы и молекулы, макроскопические тела, космические тела, системы космических тел: планетные системы, кратные звезды, звездные скопления и ассоциации, галактики, кратные системы галактик, группы и скопления галактик, сверхгалактики, Метагалактика, часть которой занимает всю область пространства, охваченную современными астрономическими наблюдениями. Такова известная нам в настоящее время часть структурно-масштабной лестницы. Эта часть охватывает гигантский интервал масштабов, составляющий более 40 порядков - от 10-13 сантиметров до 1028 сантиметров.

С точки зрения масштабов человек принадлежит к классу макроскопических тел, Земля, на которой он живет, - к классу космических тел. Это обстоятельство - положение человека на структурно-масштабной лестнице определяет применяемые им методы изучения объектов, составляющих различные ступени той же лестницы: от макроскопических тел в сторону меньших масштабов - эксперимент, прежде всего физический эксперимент, от космических тел в сторону больших масштабов - астрономические наблюдения.

Можно сказать, что астрономия изучает ту час-ть структурно-масштабной лестницы, которая простирается от космических тел в область больших масштабов. Иначе говоря, Вселенная - материальный мир, изучаемый в больших масштабах.

А что вы понимаете под материальным миром?

Понятие материального мира, с моей точки зрения, в принципе равнозначно понятию материи (в различных словосочетаниях слово "мир" имеет разные значения и смысловые оттенки. Мы говорим, например, "мир звезд", "мир, охваченный наблюдениями", и т. п.). В словосочетании "материальный мир" подчеркивается целостность материи, это - материя как целое. Целостность материального мира (материи) - это единство всех его аспектов. А когда речь идет о Вселенной, мы рассматриваем только материю, взятую в больших масштабах, и уже тем самым ограничиваем себя, в частности, рассмотрением неживой материи и вообще отвлекаемся от существования всех других ее аспектов, не связанных с этими большими масштабами.

Но ведь Вселенную изучает не только астрономия, но и космология. В чем различие между ними?

Космология - один из разделов астрономии. Другие ее разделы изучают конкретные космические объекты с различных точек зрения, Космология же претендует на изучение Вселенной как целого. Точнее, космология есть физическое учение о Вселенной как целом, включающее в себя теорию всего охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной.

В этом определении надо различать понятия "учение" и "теория": учение здесь предполагается более общим понятием, чем теория. Теория - такое учение, которое может и должно быть проверяемо эмпирическими данными, тогда как учение вообще может быть такой проверке и не доступно. Поэтому теория Вселенной как целого невозможна. Но зато возможна теория всего охваченного астрономическими наблюдениями мира. При этом - поскольку никакая часть Вселенной не является физически изолированной системой - теория всего охваченного наблюдениями мира должна рассматривать его как часть Вселенной. В то же время (поскольку космология основывается не только на эмпирических данных, но и на основных законах физики, то есть основных физических теориях, область применимости которых в принципе выходит сколь угодно далеко за пределы охваченного наблюдениями мира) возможно учение о Вселенной как целом, основанное на этих законах. Выводы этого учения, выходящие за границы охваченного наблюдениями мира, не доступны непосредственной эмпирической проверке. Критерием их правильности может служить их сохранение при смене основных физических теорий, лежащих в основе космологии, новыми, более общими и, следовательно, олирающимися на несравненно более широкий круг фактов.

Разумеется, кроме эмпирических и физико-теоретических данных для космологии существенны философские принципы, поскольку она соприкасается с коренными вопросами философии и, кроме того, не может обойтись без далеко идущих обобщений и экстраполяции.

Следует заметить, что в применении ко Вселенной словосочетание "как целое" имеет существенно иной смысл, чем в применении к материальному миру: "Вселенная как целое" означает Вселенную в ее отношении ко всем ее частям (областям) и все части Вселенной в их отношении ко Вселенной, иначе говоря, единство всех частей Вселенной. В отношении же к материальному миру словосочетание "как целое" означает единство всех его аспектов (сторон).

В научной литературе встречаются термины: "Вселенная Эйнштейна", "Вселенная Фридмана", "Вселенная Леметра", "Вселенная Наана", "Вселенная Зельманова". Как это понимать?

Под этими терминами имеются в виду разные модели (теоретические схемы) Вселенной, соответствующие разным представлениям о ней как целом.

Обычно это - модели, математически хорошо разработанные (из перечисленных таковы однородные, изотропные вселенные Эйнштейна, Фридмана и Леметра), иногда - качественные описания некоторых черт Вселенной. Вселенная Эйнштейна - статическая модель, предложенная до открытия нестационарности Вселенной, Вселенная Леметра - частный случай нестационарной Вселенной Фридмана. Вообще же различия между разными "вселенными" (моделями) определяются рядом причин. Одна из них состоит в том, что исходные эмпирические данные, используемые в космологии, например средняя плотность материи в Метагалактике, темп ее расширения и т. п., известны пока лишь с невысокой степенью точности, а часть этих данных такова, что даже небольшие различия в их значениях могут при их экстраполяции на всю Вселенную приводить к сильно различающимся космологическим моделям.

Другая причина заключается в том, что при космологических построениях используются различные модификации физических теорий. Третья связана с логической возможностью различных представлений о том, в каком отношении находятся характерные черты охваченной наблюдениями части Вселенной ко Вселенной как целому, в частности с логической возможностью различных ответов на вопросы: характерно ли вещество для всей Вселенной, так же как и для известной нам ее части, или же в ней вещество и антивещество играют одинаковую роль ("симметричная Вселенная Наана"); можно ли экстраполировать на всю Вселенную предположения об однородности и изотропии, приемлемые для охваченной наблюдениями области Метагалактики?

Однако существует мнение, согласно которому разные теоретические "вселенные" - это действительно реальные космические системы, иначе говоря, в самом деле различные Вселенные.

Каждая из таких "вселенных" представляет собой неограниченную физическую систему, в которой мы живем и которая включает в себя всю охваченную астрономическими наблюдениями область. Но если система, внутри которой мы находимся, не имеет границ, - она единственна.

Совокупностью этих двух признаков - неограниченностью системы и нашим присутствием в ней обладает только Вселенная и не обладает никакая ее часть.

Значит ли это, что вообще не может существовать никаких других неограниченных Вселенных - миров, в которых мы не живем?

Говорить о реальном существовании других Вселенных имеет смысл лишь в случае, если самый факт их существования в принципе допускает проверку непосредственную, эмпирическую, или косвенную, теоретическую. Но возможность эмпирического подтверждения их существования означала бы наличие причинно-следственных связей между ними и нашей Вселенной, то есть означала бы, что все эти Вселенные, включая нашу, являются частями единой неограниченной Вселенной.

Что же касается чисто теоретического подтверждения, то ни одна из существующих основных физических теорий его не дает. Но позволим себе немного пофантазировать и допустим, что из будущей физической теории, которая будет опираться на более обширный круг фактов, чем современные физические теории, будет с логической неизбежностью вытекать множественность Вселенных.

В этом случае новая теория, по существу, свяжет логически факт существования множества Вселенных с какими-то реальными свойствами каждой из них, в том числе и той, в которой мы живем. И тогда наличие этих свойств в нашей Вселенной будет служить доказательством существования других Вселенных. Это будет означать, что между различ-ными Вселенными также существует взаимная связь, хотя и отличная от обычной причинно-следственной. Но и здесь наличие такой связи означает объединение всего множества Вселенных в единую Вселенную. Таким образом, даже и в этом - фантастическом - случае Вселенная единственна.

Что вы можете сказать об однородных изотропных моделях Вселенной?

Однородные, изотропные модели, по-видимому, удовлетворительно описывают свойства и поведение охваченной наблюдениями области Метагалактики в современную эпоху и в предшествующие ей несколько миллиардов лет. Однако поскольку однородность и изотропия не являются неизбежными с точки зре-ния основных физических законов, то здесь нужно иметь в виду два обстоятельства.

Во-первых, однородность и изотропия могли отсутствовать на самых ранних стадиях расширения охваченной наблюдениями области Метагалактики (в настоящее время распространено мнение, согласно которому изо-тролия наступила уже через доли секунды после начала расширения). Во-вторых, нельзя гарантировать, что далеко за пределами охваченной наблюдениями области Метагалактики однородность и изотропия имеют место и в настоящее время.

Таким образом, с моей точки зрения, разумно не распространять гипотезы однородности и изотропии на всю Вселенную и на все эпохи ее существования и рассматривать поведение и свойства однородной, изотропной Вселенной в рамках более общей теории - теории неоднородной и анизотропной Вселенной.

Как известно, наши материалистические взгляды на мир в значительной степени связаны с существованием законов сохранения в природе. Можно ли представить себе такие условия, при которых эти законы не действуют? Что в таком случае произойдет? Могут ли существовать в природе закономерности еще более общие?

Современная физика знает ряд законов сохранения, причем не все они универсальны. Некоторые из них, например, при так называемых сильных взаимодействиях выполняются, а при слабых - нет. Но наиболее общие законы сохранения остаются справедливыми всегда, по крайней мере во всех известных нам случаях. К их числу относятся законы сохранения массы, энергии, количества дви-жения, момента количества движения.

Исторически такие законы сохранения, как законы сохранения массы, энергии и количества движения, сыграли важную роль в отстаивании материалистических взглядов на природу. Если бы, однако, оказалось, что и эти законы в каких-то еще не известных нам условиях тоже не выполняются, то это лишь означало бы, что действуют какие-то более общие объективные законы. Наши материалистические представления о мире от этого нисколько бы не пострадали, а лишь уточнились и углубились.

Между прочим, законы сохранения весьма "устойчивы" по отношению к смене физических теорий. Как известно, менее общие теории заменяются в ходе развития знания более общими, но идея сохранения остается (хотя сами законы сохранения и приобретают новую форму). Весьма вероятно, что и фундаментальные принципы будущей единой физической теории также будут связаны с идеей сохранения, хотя и неизвестно, какую форму примут тогда законы сохранения. Но, повторяю, даже если все без исключения известные сейчас законы сохранения окажутся следствием каких-то других, более общих законов, которые не являются законами сохранения, то в этом отнюдь не будет никакой катастрофы.

Чем вы объясните тот факт, что, несмотря на огромные успехи науки в изучении Вселенной, все еще возможны ненаучные представления об окружающем нас мире, отводящие какую-то роль в нем сверхъестественным силам?

Это, по-моему, объясняется, во-первых, тем, что в ряде случаев наука не располагает достаточной информацией о тех или иных явлениях природы. Во-вторых, далеко не всегда удается объяснять те или иные явления при помощи современных физических теорий. Дело в том, что принципиальная возможность объяснения может сочетаться с огромной практической сложностью получения такого объяснения. В-третьих, в настоящее время еще не создана такая наиболее общая физическая теория, которая объединяла бы квантовые, релятивистские и гравитационные явления. И не исключено, что по крайней мере некоторые трудности современной науки связаны именно с этим обстоятельством.

Однако даже когда такая единая физическая теория и будет построена, то и из нее далеко не все можно будет практически вывести - хотя бы из-за чрезвычайной сложности и трудоемкости соответствующих вычислений. Поэтому трудности, связанные с объяснением явлений, вновь открываемых, и новых черт уже известных фактов, будут существовать всегда. Материалист всегда будет интерпретировать подобные трудности как проявление недостаточности современных знаний. И это единственно правильный подход.

История науки показывает, что, какие бы затруднения ни встречались в ее развитии (а она и не развивается иначе, как через затруднения), они обязательно рано или поздно преодолеваются. При этом обычно рождаются новые трудности, иногда в еще большем числе, но преодолеваются и они. Таков диалектический ход развития науки.

Перспективы науки о космосе

На вопросы отвечает Герой Социалистического Труда,

академик

В. А. Амбарцумян

Имеют ли основания разговоры о том, что в современной астрономии назрела революция, подобная революции в физике, совершившейся на рубеже XIX - XX столетий? Если да, то в чем эта революция состоит?

Фактически эта революция уже происходит. В отличие от физики, которая занимается изучением общих законов природы, астрономию интересует вопрос о том, какие небесные тела существуют, какова природа тех конкретных тел, из которых состоит Вселенная. В физике революция состояла в замене старых законов новыми, более общими. Кстати сказать, в настоящее время эта революция почти закончилась. Современные успехи физической науки - это в большинстве случаев результат применения уже известных общих теорий. Но, конечно, до сих пор наблюдаются "отголоски" этой революции в виде проникновения новых физических теорий и методов в другие науки.

В астрономии революционная ситуация носит несколько иной характер. До недавнего времени считалось, что окружающая нас Вселенная населена звездами, туманностями и планетами. Считалось, что именно из этих объектов состоит каждая галактика. Однако в результате астрономических наблюдений последнего времени мы столкнулись с объектами совершенно нового типа ядрами галактик, квазарами, пульсарами. Явления, происходящие в этих космических телах, совершенно необычны, и их описания в рамках фундаментальных теорий встречаются с серьезными трудностями.

Таким образом, впервые за три тысячи лет астрономы начали исследовать принципиально новые объекты.

Иногда можно услышать мнение о том, что современные астрономия и физика приблизились к исчерпанию основных законов природы. Обоснована ли подобная точка зрения?

Действительно, существует тенденция думать, что вся совокупность известных и даже еще неизвестных явлений природы может быть сведена к современным фундаментальным физическим законам. Но мир бесконечно разнообразен. И потому предположение о том, что бесконечное разнообразие явлений природы может быть понято с помощью фундаментальных законов и теорий, являющихся обобщением ограниченного и недостаточного круга известных нам фактических данных, вряд ли правильно.

Нельзя думать, что система законов теоретической физики, полученная на каком-либо этапе развития науки, окажется окончательной и абсолютно точной. И поэтому надежды на то, что мы уже находимся на пороге создания окончательной картины мира, наивны.

Мир устроен совсем не так просто, как нам хотелось бы. Он бесконечно разнообразен, и поэтому на каждом этапе развития науки наши знания представляют собой лишь определенную степень приближения к истинной его картине. Но всякий раз новые наблюдения расширяют эти представления. Так было и так будет всегда.

Нередко современные физики и астрофизики считают, что выдвигать принципиально новые теории для объяснения новых фактов нельзя до тех пор, пока не исчерпаны все возможности их объяснения с помощью существующих теорий. Считаете ли вы правомерной подобную точку зрения?

Нет! Хотя бы потому, что возможности уже существующих "старых" теорий никогда нельзя исчерпать. И в пределах уже известных теорий всегда останутся новые возможности.

История науки показывает, что принципиально новые идеи, как правило, выдвигались еще тогда, когда попытки объяснения тех или иных явлений с позиций уже существующих теорий были заведомо далеки до исчерпания.

Каким открытиям в области изучения Вселенной вы придаете особенно важное значение?

Наиболее важными мне представляются неожиданные открытия, которые кажутся необычными, диковинными. Хотя это вовсе не означает, что систематические исследования "обычных" объектов не могут приводить к фундаментальным результатам. И все же неожиданное всегда обращает на себя внимание.

На современном этапе мы переживаем эпоху величайших астрономических открытий, при которых вскрываются принципиально новые явления во Вселенной.

Как вы относитесь к той точке зрения, что все бесконечное разнообразие Вселенной можно описать с помощью конечного числа фундаментальных законов, подобно тому, как с помощью десяти цифр можно описать бесконечное множество чисел натурального ряда?

Открытия последних лет в области астрофизики свидетельствуют о том, что эта точка зрения неверна, что истина противоположна этой точке зрения: природа бесконечно глубока.

Теоретический аппарат современной физики не является последним словом нашего познания. Попытки описать диковинные явления, открытые за последние годы, в рамках современных фундаментальных физических теорий встречают во многих случаях серьезные трудности. Это означает, что естествознание идет к признанию "неизбежности все более странного мира".

Каких же явлений можно ожидать за границами применимости современных фундаментальных физических законов?

Основными физическими законами, которые накладывают ограничения на характер происходящих в природе явлений, служат "законы сохранения". Среди них особо важную роль играют законы сохранения энергии, момента количества движения (вращательного момента) и числа барионов. Вполне можно ожидать, что если количество новых открытий в астрономии будет возрастать теми же темпами, что и в настоящее время, то будут обнаружены факты, которые приведут к изменению этих законов.

Значит ли это, что изменятся сами эти законы, их содержание или расширятся лишь границы их применимости, то есть они распространятся на новые, неизвестные ранее формы материи? Видимо, и то и другое. Но при этом следует подчеркнуть, что и старые законы будут, конечно, продолжать применяться к определенной области явлений. Какими бы ни были новые теории, они должны включать в качестве частных или предельных случаев старые - в тех границах, в которых применимость последних экспериментально подтверждена.

Имеются ли какие-либо принципиальные особенности в познании астрофизических объектов?

Разумеется. Астрономия - наука наблюдательная. Наблюдение - основной ее метод. И в этом смысле она весьма существенно отличается от остальных разделов физики, которые являются экспериментальными. Изучение любых объектов основано на сравнении их различных состояний. Экспериментатор, меняя условия опыта, имеет возможность, так сказать, активно, по своему желанию вызывать необходимые изменения сам. Наблюдатель же должен ждать, пока такие изменения произойдут в природе. Еще одна трудность состоит в том, что повторные наблюдения того или иного явления часто оказываются возможными лишь через весьма длительные промежутки времени. Экспериментатор же в принципе может повторить опыт какое угодно число раз.

Однако было бы ошибкой думать, что наблюдательные исследования абсолютно пассивны.

В своих исследованиях космических объектов астрофизики отнюдь не беспомощны. Обнаружив интересное, заслуживающее внимания явление и наблюдая его, астрофизик сознательно подбирает для наблюдений другой объект, где имеются основания ожидать те же явления, но в измененных условиях. Но, конечно, для этого приходится искать, и часто искать довольно долго. Например, меня в настоящее время интересуют явления, происходящие в так называемых "красных карликах". Это - вспышки, продолжающиеся обычно несколько минут, при которых яркость такой звезды неожиданно возрастает в 10 - 100 раз. Возник вопрос: а что произойдет, если во время вспышки яркость звезды увеличится, скажем, в 500 раз? Как получить на него ответ? Физик в таких случаях поставил бы соответствующий эксперимент, астроном вынужден ждать. Но это активное ожидание, поскольку астроном концентрирует свое внимание именно на тех объектах, где интересующее его явление может произойти.

В этом и заключается специфика астрофизических исследований - активно выбирать и ждать. С философской же точки зрения и эксперимент и наблюдение - опыт, только в одном случае более активный, а в другом - более пассивный.

Можно ли предположить, что сложность описания современной наукой некоторых астрономических и физических явлений связана с недостаточностью наших знаний и что со временем это описание станет более простым?

Вообще говоря, степень сложности описания данного явления природы по мере развития науки действительно уменьшается. Но это связано главным образом не с углублением наших знаний, а с прогрессом способов изложения, Например, развитие нового математического аппарата часто позволяет более просто описать те или иные природные процессы. Хотя, разумеется, достижение более простого описания явлений в какой-то степени связано и с расширением и углублением наших знаний. Ведь все наши теории - это не что иное, как обобщение опыта, наблюдаемых фактов. И если нам в процессе познания природы удается прийти к лучшему обобщению фактов, это, естественно, влечет за собой и более совершенное их описание.

Поскольку речь зашла о математике, хотелось бы узнать ваше мнение о ее роли в развитии, например, физики и астрономии. Действительно ли математика столь могущественна?

Я не принадлежу к числу тех, кто склонен слишком преувеличивать роль математики. Не следует забывать, что математическая теория любого явления, какой бы абстрактной она ни выглядела, в конечном счете представляет собой обобщение определенных опытных данных. Поэтому я бы сказал, что математика - скорее орудие исследования. Из одной математики без изучения реальных явлений трудно "высосать" что-нибудь совершенно новое.

Но, разумеется, совершенствование математических методов имеет огромное значение для развития естественных наук.

Какова физическая сущность тех сложных абстракций, которыми довольно широко пользуются современные физики и астрофизики и которые заведомо не обладают наглядностью (многомерные пространства, бесконечности и т. п.)? В какой мере подобные свойства и отношения присущи самой природе?

В большинстве случаев они присущи самой природе. И в этом, вообще говоря, нет ничего удивительного. Так и должно быть. В свое время думали, что природа по своей сути наглядна и возможно построить ее точную механическую модель и что только уровень наших знаний не позволяет сделать этого. Однако мы, материалисты, не можем ожидать, что механизм всякого явления должен допускать наглядное представление и описание. Ведь наглядность связана с особенностями и условиями восприятия человеком окружающего мира. Но сами явления существуют независимо от нашего сознания и потому вовсе "не обязаны" протекать наглядно с нашей человеческой точки зрения.

История физики убедительно подтверждает справедливость данного положения. Были обнаружены многие явления и объекты, механические модели которых не могут быть созданы, например электрон. В настоящее время известен целый ряд явлений, которые заведомо нельзя представить себе наглядно в доступных нам обычных образах, скажем Рима-ново пространство, или четырехмерное пространство, или спин элементарной частицы. Иногда спин, правда, изображают как вращение частицы. Но на самом деле это лишь довольно грубое упрощение - в действительности понятие спина отражает более сложные свойства микрочастицы, которые не могут быть отражены с помощью классических механических понятий.

Но модели не обязательно должны быть "вещественными". Существуют ведь, скажем, математические модели, и в частности модели "Вселенной как целого". Какова их ценность?

Безусловно, такие модели могут отражать существенные стороны реальной действительности, в частности описывать некоторые свойства Вселенной. Именно таким путем, например, было предсказано существование реликтового радиоизлучения и распределение в нем энергии. В настоящее время такое радиоизлучение, как известно, обнаружено. Это, бесспорно, важный успех теории.

А как быть с теми теоретическими моделями Вселенной, справедливость которых еще не подтверждена наблюдениями? Можно ли придавать им сколько-нибудь серьезное значение? Например, космолог А. Л. Зельманов высказал интересную идею о том, что в бесконечно разнообразной Вселенной в принципе можно ожидать реализации любых условий и явлений, допустимых с точки зрения известных нам фундаментальных физических законов и теорий.

Мне кажется, что основная мысль А. Зель-манова правильна. Природа действительно настолько разнообразна, что если какая-либо модель возможна с точки зрения существующих законов и теорий, то есть основания ожидать, что в природе действительно могут иметь место явления, которые близки к ней по своему характеру.

Как известно, одной из основных идей, которую вы развиваете, является идея существования сверхплотных тел, которые дают начало различным космическим объектам. О каких формах подобной сверхплотной материи можно говорить в настоящее время?

Одну такую форму мы знаем из физики - атомное ядро, представляющее собой не что иное, как сверхплотное вещество. Согласно теоретическим расчетам, сверхплотные объекты, имеющие массу порядка массы звезды, должны состоять из нейтронов и гиперонов. Такими объектами являются, по-видимому, пульсары и некоторые рентгеновские источники.

Но вполне возможно, что в природе могут существовать и другие сверхплотные объекты. Основание для такого вывода дают наблюдения некоторых необычных процессов, происходящих в ядрах галактик. Однако судить о том, в какой мере эти процессы связаны с активностью подобных сверхплотных масс, позволят лишь будущие наблюдения.

Существование сверхплотных масс можно предположить и там, где происходит процесс звездообразования, возникают новые звездные ассоциации и звездные скопления.

А не могут ли находиться или образовываться сверхплотные сгустки и внутри звезд?

На этот вопрос сейчас трудно дать ответ.

Вполне возможно, что сверхплотное вещество имеется и в недрах некоторых "обычных" звезд. Однако эта проблема требует специальных исследований.

Что вы можете сказать по поводу результатов нейтринных наблюдений Солнца?

До сих пор все наши представления о внутреннем строении Солнца базировались на усиленно разрабатываемой уже двумя поколениями астрофизиков-теоретиков общей теории внутреннего строения звезд. Основная ее идея базируется на гипотезе о термоядерном синтезе как основном источнике энергии их лучеиспускания.

Построенная таким образом теоретиками модель звезды оказалась способной объяснить много известных нам фактов, относящихся к звездам. Однако астрофизиков очень смущало то, что, несмотря на происходящие за последние десятилетия многочисленные новые открытия в мире звезд, ни одно из этих открытий, по существу, не было предсказано теорией их внутреннего строения.

Необходим был какой-то контрольный эксперимент. Он был поставлен. Это была попытка обнаружить предсказанный теорией поток нейтрино от Солнца. Эксперимент показал, что поток не наблюдается.

Какое заключение из всего этого? Необходимо понять, что существующие теоретические модели являются настолько ориентировочными, что не выдерживают точных количественных сравнений, когда речь идет о новых явлениях. Поскольку, однако, выводы, касающиеся внутренних слоев звезды, требуют очень обоснованной теории и точного знания всех входящих в рассмотрение величин, то на данном этапе построенные модели могут иногда вести к грубым ошибкам и просчетам. Несоответствие существующим теоретическим моделям Солнца найденного группой А. Б. Северного (Крымская астрофизическая обсерватория) периода пульсации ярко свидетельствует об этом.

Астрономия, как я уже говорил, наука прежде всего наблюдательная. Одно наблюдательное открытие такого рода, какое сделано в Крыму, стоит больше тысячи теоретических работ, не имеющих под собой точной количественной основы. Будучи сам теоретиком, я решаюсь все же высказать такое мнение. Вместе с тем я призвал бы ко всесторонней проверке и к дополнению выполненных в Крыму очень важных наблюдений - именно они должны лечь в основу новых теоретических построений, касающихся внутреннего строения Солнца.

Из истории науки известно, что во многих случаях исследователям удавалось получать важные результаты благодаря интуиции. Не раз сбывались и ваши предсказания, сделанные тогда, когда для подобного вывода, казалось, еще недостаточно фактов. Что же такое интуиция?

Иногда дело изображается таким образом, что интуиция - это какое-то "прозрение", ни на чем объективном не основанное. Однако "пророчества" в естествознании, намного опережающие свое время, чаще всего исходят из тщательного продумывания имеющихся фактических данных и умения из многих возможных вариантов, их объясняющих, выбрать тот, который имеет некоторый, может быть, едва заметный перевес по сравнению с другими, является наиболее близким к истине. В этом умении правильно оценить ситуацию и состоит искусство естествоиспытателя.

Каковы сегодня основные задачи возглавляемой вами Бюраканской обсерватории АН Армянской ССР?

В первые годы существования Бюраканской обсерватории наши астрофизики занимались преимущественно изучением звезд, входящих в нашу Галактику. Затем они стали инициаторами систематических, ведущихся по развернутой программе наблюдений внегалактических объектов. А сейчас в Бюраканской обсерватории, получившей широкую известность благодаря большому числу астрономических открытий, в частности открытий внегалактических объектов, на повестку дня ставится проблема более тщательного исследования, изучения многочисленных открываемых объектов. Добрую службу тут, в частности, сослужит новый гигантский телескоп с диаметром зеркала 2,6 метра, недавно установленный в обсерватории.

В какой степени данные современной астрофизики способствуют преодолению религиозных представлений о мире?

Современные данные о строении Вселенной и природе космических явлений способствуют преодолению религиозных представлений больше, чем когда бы то ни было.

Мир не только оказался не таким, каким его изображала религия, но даже и не таким, каким его еще сравнительно недавно представляла себе наука. Мы стремимся уложить картину мира в некоторые рамки с помощью тех или иных законов или уравнений. Но природа всегда оказывается богаче. Пожалуй, это самое убедительное доказательство того, что внешний мир существует независимо от нашего сознания. И от всякого сознания вообще, поскольку никаких проявлений подобного, стоящего над природой, сознания наука не обнаружила.

Таким образом, развитие науки подтверждает материалистическую точку зрения и не подтверждает идеалистическую. А всякая религия, как известно, есть примитивная форма идеализма.

Астрономия, философия, мировоззрение

На вопросы отвечает

ученый секретарь научного совета АН СССР по комплексной проблеме

"Философские вопросы

современного естествознания"

кандидат философских наук

В. В. Казютинский

В условиях современной научно-технической революции происходит неуклонное усиление взаимосвязи науки с другими формами социальной деятельности, возрастает роль науки в жизни общества. Какое место в этом процессе занимает астрономия?

Маркс определял науку как одну из форм "духовного производства", то есть социально детерминированной деятельности, целью и конечным "продуктом" которой является научное знание. Конечно, социальная детерминация научного сознания осуществляется не прямо и непосредственно, а лишь "в конечном счете" и притом через собственную логику развития науки. Тем не менее прогресс науки, в частности естествознания, можно достаточно адекватно и глубоко понять лишь в том случае, если научная деятельность рассматривается как одна из сфер общественного производства (а не как нечто полностью "автономное", то есть развивающееся на основе одних лишь собственных закономерностей).

Социальная обусловленность процессов исследовательской деятельности астрономов может быть прослежена во всех основных ее аспектах. В свою очередь исследования Вселенной оказывают значительное влияние на развертывание научно-технической революции, на духовную жизнь современного общества, включая борьбу философских идей, направлений, мировоззрений. Вот некоторые примеры.

Важнейшую роль в исследовании Вселенной играют средства познания материальные (наблюдательные и экспериментальные приборы, установки или их комплексы, ЭВМ и т. п.) и теоретические (существующая система физического знания, включая ее философские основания, совокупность основных принципов и теорий). Все эти средства познания астрономам предоставляет общество сначала в процессе обучения будущих исследователей, затем в ходе самой исследовательской деятельности. Обстоятельства, которые в процессе развертывания научно-технической революции обусловили впечатляющий прогресс в средствах изучения Вселенной, такие, как развитие радиотехники и радиолокации, создание мощных ракет-носителей для вывода в космос автоматической аппаратуры, а затем и космонавтов-исследователей, появились, как известно, вне собственных потребностей астрономии. Но благодаря этому возникли принципиально новые направления исследований Вселенной.

Далее, в своих исследованиях астрономы не только осуществляют стремление удовлетворить собственное "любопытство" или "жажду познания", но и реализуют - во все большей степени - цели, направленные на решение практических проблем, выдвигаемые развитием современного общества. В конечном счете исследования Вселенной оказываются не только делом отдельных ученых или "сообщества" астрономов, но и всего современного общества, приобретая тем самым ярко выраженные черты социально обусловленной деятельности.

Но современное общество расколото на противоположные социально-экономические системы, и это обстоятельство накладывает отпечаток как на формулировку программ исследования Вселенной, так и на философское осмысление научных знаний в этой области.

Одна из целей современной астрономии (и целого ряда других наук) исследование ближнего космоса как этап на пути его практического освоения; другая - изучение фундаментальных свойств материи в широчайшем диапазоне физических условий во Вселенной - самой грандиозной лаборатории, которую мы можем себе вообразить. Некоторые из добываемых при этом знаний получают практическое применение сравнительно быстро; пути использования других могут долгое время оставаться неясными. Но и они отнюдь не изолированы от различных форм социальной деятельности, от практики. Они представляют собой как бы "моделирование" или "проигрывание" схем будущей практики, позволяющее предсказать - иногда за многие десятилетия и даже столетия вперед - принципиально возможные изменения космических объектов, их свойств, а также способы их практического освоения (этому кругу вопросов посвящены интересные работы доктора философских наук В. С. Степина).

Например, развитие небесной механики, исследования Луны и планет, которые на протяжении нескольких минувших столетий могли казаться образцом "чистой науки", позволили наметить пути практической деятельности в области космонавтики и освоения космоса. Такова же судьба астрофизических исследований: изучения плазмы, ядерных реакций, сверхплотных состояний вещества во Вселенной, поисков новых физических форм материи, свойства которых, возможно, не удастся объяснить в рамках известных сейчас фундаментальных теорий физики. Все это уже сейчас оказывает или сможет оказать в обозримом будущем огромное влияние на практическую производственную деятельность человечества. Огромное воздействие оказывает прогресс системы знания о Вселенной и на культуру современной эпохи, в частности, на борьбу противостоящих друг другу мировоззрений.

Наши знания о Вселенной не только неуклонно расширяются и углубляются, но и во многих важных моментах подвергаются глубокой перестройке. Как, по вашему Мнению, следует охарактеризовать сущность этих изменений?

Этот вопрос вызывает сейчас довольно оживленные дискуссии, в ходе которых высказываются самые различные взгляды, в том числе и диаметрально противоположные. В наших совместных с академиком В. А. Амбарцу-мяном работах обосновывается точка зрения, согласно которой в астрономии происходит революция, включающая радикальные изменения как в системе исследовательской деятельности, так и в системе знания о Вселенной (хотя ее окончательные последствия и масштабы определить пока трудно, так как до завершения революционных преобразований, видимо, далеко).

Мне кажется, что одна из причин столь резких различий в оценках бурных и, фактически, беспрецедентных событий, охвативших сейчас "первую науку людей" (К. Маркс),состоит в различном понимании сущности революционных переворотов в естествознании. И это не удивительно, так как выяснение природы научных революций является одной из самых актуальных, но пока не до конца разработанных философских проблем, которые с особой остротой поставила современная научно-техническая революция.

С точки зрения материалистической диалектики "революция представляет собой такое преобразование, которое ломает старое в самом основном и коренном, а не переделывает его осторожно, медленно, постепенно, стараясь ломать как можно меньше"... [В. И. Ленин. Полн. собр. соч., т. 44, стр. 222]. Ленинское определение полностью применимо и к революциям в естествознании. Обычно естественнонаучной революцией называют такой переворот в теоретическом содержании всего естествознания или какой-либо его области, при котором происходит коренная ломка установившихся оснований (принципов и основных понятий), соответствующих методов познания, стиля мышления. Такие определения естественнонаучной революции разработаны известными советскими философами академиком Б. М. Кедровым и членом-корреспондентом АН СССР М. Э. Омельяновским.

Это определение может быть развито дальше, если применить ленинское определение революции для характеристики коренных качественных скачков в системе научно-познавательной деятельности, взятой в целом, в том числе (но не только и не исключительно) в системе знания, ее основаниях и методологических принципах.

Какова же сущность сдвигов, происходящих в астрономии?

Исходным пунктом современного развития астрономии, бесспорно, явилась революция в физике первой трети XX в. К ней прибавились в дальнейшем успехи физики элементарных частиц, физики плазмы и других разделов современной науки. Революция в физике привела также к перестройке философских оснований естествознания, в том числе и науки о Вселенной. Как неоднократно подчеркивал В. И. Ленин, единственной философией, адекватной развитию современного естествознания, является материалистическая диалектика.

Революционные изменения в философских основаниях и теоретических средствах и методах исследования Вселенной дополняются не менее революционными сдвигами в материальных средствах и, соответственно, в эмпирических методах исследования. Речь идет, во-первых, о коренных усовершенствованиях традиционных для астрономии оптических средств и методов исследования, во-вторых, о появлении ряда принципиально новых средств и методов: радиоастрономии; внеатмосферной астрономии, которая позволила регистрировать рентгеновское, далекое ультрафиолетовое и инфракрасное, гамма-излучения из космоса. Развитие космических исследований сделало возможным прямое изучение Луны, планет, межпланетного пространства. Коренные изменения происходят также в характере производимых астрономами познавательных действий. Достаточно упомянуть все большую автоматизацию наблюдения, происходящую в наземной астрономии, а также полную автоматизацию большинства космических экспериментов, широкое применение ЭВМ для обработки получаемой информации.

Изменения в условиях исследования неизмеримо расширяют познавательные возможности ученых. Все это привело к радикальной перестройке системы знаний в астрономии. Современная картина эволюционирующей Вселенной - не только расширяющейся, но и буквально "взрывающейся", - пожалуй, так же мало похожа на картину статичной Вселенной, которую рисовала астрономия начала XX в., как современные представления о взаимопревращаемости атомов и элементарных частиц на неделимые атомы классической физики.

Говоря о революционных преобразованиях в системе исследовательской деятельности астрономов, вы упомянули появление средств и методов прямого, непосредственного исследования Вселенной. Существует, однако, точка зрения, что основным содержанием астрономии остается исследование излучения космических объектов, тогда как познание планет и комплекса малых тел Солнечной системы экспериментальными методами приводит к возникновению новых наук об этих объектах. Что вы можете сказать об этом?

Такая точка зрения была недавно высказана, в частности, членом-корреспондентом АН СССР И. С. Шкловским ("Природа", 1977, No 10). Мысль о том, что целая область исследований, которая всегда была "по департаменту" астрономии, сейчас ускользает из него, фиксирует лишь одну сторону диалектически противоречивого процесса развития науки, а именно дифференциацию наук, выделение из астрономии определенной области исследований. Но нельзя не видеть, что происходит и прямо противоположный интегративный - процесс, который является определяющим: формирование на "стыке" многих наук нового комплексного направления исследований, причем определенное место в нем остается за астрономией.

Возникновение все большего числа комплексных и даже общенаучных проблем или направлений исследования на основе взаимодействия средств и методов многих научных дисциплин - одна из основных особенностей научного познания наших дней. Анализ этих процессов привлекает внимание многих советских философов (особенно следует отметить обстоятельные работы докторов философских наук В. С. Готта и А. Д. Урсула). Именно такой комплексный, междисциплинарный характер приобрели за последние 15 - 20 лет исследования Солнечной системы.

Любопытно, однако, что революции в естествознании очень часто оказываются "невидимыми" в первую очередь для современников, на глазах которых они развертываются. Иногда это случается по причинам психологического плана: сторонники воззрений, которые в ходе научной революции пересматриваются или даже отбрасываются, бывают склонны долгое время недооценивать порождаемую революцией качественно новую систему знания. В других случаях могут играть свою роль и философские соображения, например влияние разделяемой многими буржуазными естествоиспытателями концепции о чисто эволюционном характере развития науки.

Наконец, даже ученый, признающий в принципе важнейшую роль революционных "переломов" в научном прогрессе, может "не заметить" коренных изменений в своей науке по той причине, что "эталоном" такой революции для него служит (по большей части интуитивно) переворот того типа, который принято называть глобальной естественнонаучной революцией (коренная перестройка системы познавательной деятельности, которая включает появление не только системы принципиально новых представлений о природе, нового видения ее, но и нового логического строя и новых философских оснований естествознания). Между тем гораздо чаще естественнонаучные революции имеют меньшие масштабы. Такие локальные революции коренным образом изменяют систему познавательной деятельности в рамках одной из наук о природе, а микрореволюции - в одной из сравнительно узких областей какой-либо естественной науки.

Что представляет собой современная естественнонаучная картина мира, какую она играет методологическую роль в исследовании Вселенной?

Следует прежде всего отметить парадоксальность ситуации: многие философы считают, что это понятие играет центральную роль в методологии науки, тогда как ряд других даже не упоминают его при систематическом изложении основных проблем, относящихся к области анализа системы научно-познавательной деятельности, в частности средств познания. Отчасти это связано с неопределенностью и многозначностью содержания, зачастую вкладываемого в это понятие различными авторами. По нашему мнению, следует различать узкое и широкое значение понятия "картины мира".

Если говорить о физической картине мира (которая может рассматриваться как "ядро" его общенаучной картины), то в узком смысле это - система фундаментальных конструктов, характеризующих основные свойства физической реальности (пространства, времени, вещества, поля, вакуума); связи между ними представляют собой физические принципы.

Но в работах основоположников современной физики выделяется еще один слой знания, который можно было бы назвать физической картиной мира в широком смысле. Это - формулируемые в терминах особого языка общие представления о физическом мире, которые рассматриваются как наиболее важные и существенные с точки зрения стиля научного мышления данной эпохи. Этот слой знания включает не только фундаментальные принципы, законы и закономерности физической науки, но и (в обобщенной форме) фундаментальные факты.

Например, помимо обычно включаемых в картину мира представлений об атомистическом строении вещества она содержит и обобщенные представления о дискретном строении физических форм материи в масштабах Вселенной (факты существования таких структурных уровней, как планеты и их системы, звезды и системы звезд, охватывающие ряд ступеней иерархии, по крайней мере вплоть до сверхскоплений галактик). Далее, из физической картины мира невозможно было бы исключить, скажем, такие фундаментальные факты, как расширение нашей Вселенной (Метагалактики) или взаимосвязь космологических, астрофизических и микрофизических констант.

Иными словами, с нашей точки зрения, физическая картина мира в широком смысле слова представляет собой определенный "срез" всей системы физического знания, а не "промежуточное звено" между физикой и философией, как иногда считают.

Картина мира представляет собой некоторый целостный образ природы (а физическая картина мира - аналогичный образ физических аспектов природы). Но создать этот образ на основе одних лишь достоверных знаний (теоретических и эмпирических) нельзя: на любом этапе развития естествознания существует ряд фундаментальных научных проблем, нерешенность которых оставляет в системе достоверного знания более или менее значительные пробелы. Механизм их решения состоит в том, что указанные пробелы заполняются системой фундаментальных гипотез, проверка, развитие и обоснование которых служат важнейшим "каналом" возникновения нового достоверного знания, новых теорий.

Одной из таких гипотез является, например, представление о формировании космических систем из диффузного вещества. Зародившееся первоначально в рамках натурфилософских космогонии, оно было затем конкретизировано в картине мира классической физики, а сейчас (на новой основе) развивается в современной квантово-релятивистской картине мира. Не исключено, впрочем, что эта идея, которая уже давно сталкивается с многочисленными трудностями и противоречиями, не обязательно найдет себе место в будущей картине мира. Аналогичными являются, по моему мнению, структура и познавательная роль общенаучной картины мира.

Какие проблемы мировоззрения были поставлены революцией в современной астрономии?

Следует прежде всего отметить, что мировоззрение - это не "общий взгляд на мир в целом" (так его определяют некоторые авторы), а совокупность представлений, норм, оценок, выражающих отношение человека к миру и мира к человеку. Всякое мировоззрение партийно, и если в структуру мировоззрения входят некоторые обобщенные представления о мире (природе, обществе), то они неизбежно преломляются сквозь призму самосознания социальных классов и групп.

Астрономия всегда была тесно связана с наиболее глубокими проблемами мировоззрения. Особенно драматические формы борьба мировоззрений вокруг астрономии приняла в эпоху великой коперниковской революции. Иногда высказывается мнение, что в современной астрономии ничего подобного не происходит, и этот аргумент выдвигается в подтверждение точки зрения, что никакой революции астрономия сейчас не переживает. На самом же деле астрономия наших дней привела к постановке ряда коренных проблем мировоззрения, пожалуй, с такой же остротой, как и во времена Коперника, Бруно, Галилея, хотя их разрешение, конечно, происходит в совершенно иных формах.

Можно напомнить, какие острые столкновения научного, материалистического и религиозного мировоззрения были вызваны разработкой релятивистской космологии. Теория "расширяющейся Вселенной" рисовала совершенно необычную картину пространственно-временных свойств Вселенной в больших масштабах. Ее важнейшей чертой оказывалась нестационарность Вселенной; отсюда вытекало существование "начального момента" в космологической шкале времени. Не удивительно, что те буржуазные естествоиспытатели и философы, которые, разделяя позиции "физического идеализма", говорили о "дематериализации" атома, предприняли многочисленные попытки истолковать это следствие релятивистской космологии, как "научное доказательство" будто бы имевшего место "акта творения" материальной Вселенной демиургом (креационизм).

С другой стороны, некоторые материалисты (стоявшие, по сути дела, на позициях старого, недиалектического материализма) утверждали, что релятивистская космология должна быть отвергнута, потому что она якобы находится в непримиримом противоречии с материалистическим мировоззрением. Само собой разумеется, что подобный нигилистический подход к выводам релятивистской космологии глубоко чужд духу материалистической диалектики. Материалистическое мировоззрение отнюдь нельзя смешивать с механической (как, впрочем, и с любой другой) картиной мира и представлениями, основанными на так называемом "здравом смысле". В. И. Ленин подчеркивал: "Это, конечно, сплошной вздор, будто материализм утверждал... обязательно "механическую", а не электромагнитную, не какую-нибудь еще неизмеримо более сложную картину мира, как движущейся материи" [В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 18, стр. 296].

Открытия "диковинных" явлений при каждом новом прорыве науки в ранее недоступные исследованию области природы относятся к числу наиболее ярких подтверждений диалектического принципа бесконечного многообразия, неисчерпаемости материального мира. Нестационарность Вселенной в больших масштабах, ее расширение занимают в списке таких явлений одно из самых видных мест.

Казалось бы, этот вопрос уже давно и полностью выяснен и на нем нет необходимости останавливаться так подробно. Однако некоторые противники материализма и сегодня склонны приписывать материалистической диалектике взгляды, которые не имеют с ней ровным счетом ничего общего.

В рамках материалистической диалектики на протяжении вот уже нескольких десятилетий развиваются такие истолкования релятивистской космологии, которые позволяют дать обоснованную критику всяческого креационизма. Они различаются между собой решением вопроса: что представляет собой объект "Вселенная как целое", изучаемый средствами космологической экстраполяции? Наиболее распространенной является сейчас традиционная точка зрения, согласно которой Вселенная как целое - это весь материальный мир (то есть "все объективно существующее"), рассматриваемый со стороны его физико-астрономических свойств. Вселенная, с этой точки зрения, - единственная, других Вселенных нет; модель пространственно-временной структуры Вселенной и ее изменения охватывают все пространство - время и т. д.

Но даже если мы принимаем подобную "глобальную" постановку космологической проблемы, картина расширяющейся Вселенной вовсе не нуждается для своего истолкования в апелляции к представлению об "акте творения" материального мира. Состояние сверхвысокой плотности в "начале" расширения Вселенной - это, по сути, крайний предел, до которого возможно экстраполировать в прошлое современную систему физического знания. Но это не абсолютное "начало всего", а лишь одна из фаз бесконечного процесса саморазвития материи. Подобное состояние должно было возникнуть из пока не изученных наукой каких-то предшествовавших ему состояний и форм материи.

Возможна, однако, как мне кажется, - даже более предпочтительна - иная точка зрения относительно этого вопроса (я занимаюсь ее разработкой вот уже 10 лет). Суть ее в том, что Вселенная как объект космологии - это "все существующее" не в абсолютно всеобщем и окончательном смысле, а с точки зрения определенной ступени развития практической и научно-познавательной деятельности. Ни одна из "моделей Вселенной" не охватывает и принципиально не сможет охватить глобальные свойства бесконечно многообразного, неисчерпаемого материального мира.

С этой точки зрения любые варианты креационистских истолкований релятивистской космологии выглядят излишними еще более явно. Если расширяющаяся Метагалактика охватывает не весь материальный мир, а его конечную и притом ограниченную область, то вопрос о ее генезисе в принципе едва ли должен сильно отличаться от вопроса о происхождении таких космических систем, как, например, скопление галактик; и действительно, эти вопросы все чаще рассматриваются совместно.

Концепция множественности Вселенных вносит новый момент и в обсуждение одного из важнейших мировоззренческих вопросов - вопроса о месте человечества в мире.

Не так давно И. С. Шкловский выдвинул точку зрения о практической уникальности земной цивилизации, которая в известном смысле рассматривается самим ее автором как возрождение старой идеи антропоцентризма. Но даже если бы мы стали на подобную крайнюю точку зрения (которая, по нашему мнению, сильно уступает в доказательной силе представлению о множественности космических цивилизаций в нашей Вселенной), то и тогда не было бы никаких оснований априорно отрицать возможность существования жизни, разума, цивилизаций в других Вселенных. Более того, применив и в данном случае принцип бесконечного многообразия, неисчерпаемости материального мира, можно считать правдоподобным, что формы жизни, разума, цивилизаций не только в нашей, но и в каждой из других Вселенных могут значительно различаться между собой. Такое предположение принципиально проверяемо, но практическое его подтверждение или опровержение станет реально осуществимым лишь в ходе будущего прогресса науки - скорее всего, довольно отдаленного будущего.

Что можно сказать о влиянии революционных преобразований в современной астрономии на процесс формирования атеистических убеждений?

Резкое возрастание роли науки, происходящее в современную эпоху приобщение к ее достижениям самых широких масс, несомненно, оказывает - в условиях социалистического общества - все большее воздействие на формирование научно-атеистического мировоззрения. Если говорить о развитии астрономии, то, во-первых, Вселенная оказывается доступной адекватному познанию научными средствами в диапазоне все больших пространственных и временных масштабов; во-вторых, открываемые во Вселенной "диковинные" явления неизменно находят объяснение в рамках естественных законов; есть полная уверенность, что те из них, которые не удается объяснить сегодня, получат объяснение завтра - быть может, в рамках еще неизвестных законов, более общих и точных.

Однако наивной, неосновательной и, более того, глубоко ошибочной является исходная предпосылка представлений, что успехи науки способны сами по себе обеспечить правильное разрешение мировоззренческих проблем. Религия, как показали основоположники марксистско-ленинской философии, имеет не только гносеологические корни (незнание, заблуждение, недостатки атеистической пропаганды и т. п.), но и корни социальные, прежде всего влияние пережитков прошлого.

Другая типичная ошибка в понимании атеистического значения достижений современной астрономии (она, впрочем, тесно связана с первой) состоит в том, что собственно мировоззренческие проблемы нередко подменяются иными, относящимися к осмыслению вклада астрономии в современную естественнонаучную картину мира. Некоторые авторы относят к проблемам мировоззрения такие, например, как проблему "сингулярности" или конкретные способы ликвидации термодинамического парадокса в теории расширяющейся Вселенной, распространенности космических цивилизаций, их сходства с нашей собственной цивилизацией или, напротив, качественного отличия от нее. Несомненно, все эти вопросы имеют первостепенное мировоззренческое значение. Но, взятые сами по себе, они не относятся к проблемам мировоззрения. Неверно, в частности, было бы считать, что религия настаивает, например, на конечности Вселенной в пространстве или на неизбежности тепловой смерти Вселенной или, скажем, на уникальности нашей цивилизации, тогда как марксистско-ленинская философия занимает по этим вопросам прямо противоположные позиции.

В прошлом каждое из противостоящих друг другу мировоззрений действительно было связано с определенной "картиной мира". Но за столетия, прошедшие с тех пор, развитие естествознания наносило религиозным представлениям о мире все более тяжелые удары, с которыми теологи не могли не считаться. Сейчас лишь часть теологов настаивает на существовании какой-то особой, религиозной картины материального мира. Большинство же их ограничиваются попытками истолкования с позиций религиозного мировоззрения той картины материального мира, которую рисует современная наука. Борьба мировоззрений идет в основном вокруг естественных наук, а не внутри собственного содержания этих наук, и касается она не самих по себе проблем строения или закономерностей эволюции Вселенной, а значения современной картины Вселенной для понимания места человечества в мире, определения его возможностей и перспектив познания, а также практического преобразования мира.

Когда инквизиция судила Галилея за обоснование и пропаганду коперниканской системы мира, основной спор шел не столько о том, в какой системе отсчета удобнее описывать движения планет, сколько о том, занимает ли Земля (а значит, и человечество) центральное место в мире, как следует из Библии, или же нет. И все конкретные споры по собственно астрономическим вопросам преломлялись сквозь призму этого главного, мировоззренческого по своему существу вопроса. Совершенно так же обстоит дело в борьбе научного и религиозного мировоззрений и вокруг современной астрономии. Более того, следует учитывать, что многие современные теологи на первый план выдвигают даже не отношение "бог - природа", а отношение "бог - человек" (проблемы смысла и цели жизни, морали и т. п.).

Между тем многие популярные брошюры, статьи, лекции, посвященные обсуждению вопроса об атеистическом значении революции в современной астрономии, до сих пор построены по традиционной, давно изжившей себя схеме: религия утверждает, что Вселенная устроена так-то, астрономия же опровергла эти представления, следовательно, религия представляет собой заблуждение. По моему мнению, эту схему следовало бы уже давно сдать "в архив", заменив традиционную тему "Наука и религия о Вселенной" иной, действительно актуальной - "Человек и Вселенная"; проблемы борьбы научно-атеистического и религиозного мировоззрений должны увязываться в ней с более общими мировоззренческими проблемами. В противном случае пропаганда атеистического значения современных достижений астрономии будет недостаточно эффективной, она будет бить мимо цели.

ПОЯСНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ

Вакуум. - Любая область пространства всегда заполнена веществом или какими-либо другими видами материи - излучениями и полями тяготения, магнитными и т. д. Даже в том случае, если бы из некоторой области пространства удалось "изгнать" все частицы, излучения и поля, то есть получить "абсолютный вакуум", то и в этом вакууме все равно остался бы некоторый запас энергии, который нельзя у него "отобрать" никакими способами. Здесь всегда существуют нерожденные частицы и физические поля всех возможных видов, но их энергия недостаточно велика, чтобы они могли появиться в виде реальных частиц. Такое их состояние получило название "нулевых колебаний вакуума". При определенных условиях "скрытые" частицы могут приобретать дополнительную энергию и превращаться в реальные.

В современной науке высказываются- предположения, что вакуум - та "протосреда", из которой могут образовываться все другие виды материи. В связи с этим некоторые ученые считают, что в будущем на смену современной физической картине мира, оперирующей всевозможными полями, придет вакуумная картина, которая будет исходить из того, что основой всего во Вселенной является вакуум, а все остальное существующее в природе, по меткому выражению одного известного ученого, не более как "легкая рябь" на его по-верхнбсти.

Галактика - звездная система, к которой принадлежит Солнце. В ее состав входит свыше 100 миллиардов звезд с общей массой около 1044 г, что составляет 1011 масс Солнца, а также межзвездные пыль и газ, их общая масса - 0,05 массы звезд. Концентрация звезд в галактической плоскости образует на земном небе полосу Млечного Пути.

Поперечник Галактики - около 100 тысяч световых лет. Солнце расположено на расстоянии около 34 тысяч световых лет от центра Галактики, где в гигантских спиралях сконцентрирована основная часть массы этой звездной системы. Остальные звезды образуют так называемую сферическую подсистему - галактическую подсистему - галактическую корону. Вместе с другими звездами плоской подсистемы Солнце обращается вокруг центра Галактики, совершая один оборот за 250 миллионов лет. Центр Галактики расположен в направлении созвездия Стрельца.

Двойные звезды - звездные пары, в которых две звезды связаны силами взаимного тяготения и обращаются вокруг общего центра масс. Согласно современным данным, около 50 процентов всех звезд входят в двойные и более сложные, так называемые кратные системы.

Звездные скопления - группы близко расположенных друг к другу звезд, связанных силой взаимного тяготения и совместно перемещающихся в пространстве. Скопления бывают рассеянные, содержащие от нескольких десятков до нескольких тысяч звезд, и шаровые, в состав которых входит от десятков тысяч до миллионов звезд. В настоящее время в нашей Галактике обнаружено около 200 шаровых звездных скоплений.

Квазары - объекты, открытые в 1963 г. у границ наблюдаемой Вселенной, на расстояниях порядка б - 9 миллиардов световых лет. В сравнении с галактиками квазары - маленькие "пылинки". Однако полная энергия их излучения в сто раз превосходит энергию излучения самых гигантских известных нам галактик... Природа этого явления до сих пор остается неясной. Бесспорно тут только одно: термоядерные реакции такого колоссального выхода энергии обеспечить не в состоянии. Существует предположение, что квазары - это будущие ядра галактик.

Метагалактика - совокупность галактик, расположенных в доступной современным средствам исследования области пространства радиусом около 10 12 миллиардов световых лет. В эту совокупность входит примерно около миллиарда галактик.

Метагалактика расширяется, при этом все галактики удаляются друг от друга так, что расстояние между двумя любыми из них возрастает со скоростью, пропорциональной этому расстоянию. Это расширение, не имеющее единого центра.

Нейтронные звезды - звезды, почти целиком состоящие из нейтронов с небольшой примесью электронов, протонов и более тяжелых ядер. Радиус нейтронной звезды - от 10 до 20 километров, средняя плотность вещества может достигать сотен миллионов тонн в кубическом сантиметре.

Нейтронные звезды быстро вращаются. Если такая звезда обладает мощным магнитным полем, то возникает направленное радиоизлучение, которое мы воспринимаем как следующие один за другим радиоимпульсы, частота которых соответствует периоду вращения звезды.

Однородность. Изотропия. - Если рассматривать Вселенную в очень больших, мегаскопических, масштабах, принимая за "элементарные объемы" такие области, которые содержат большое количество галактик, то однородность и изотропия означают, что свойства и поведение Вселенной в каждую эпоху одинаковы во всех гигантских областях и по всем направлениям.

Парсек - применяемая в астрономии единица длины (пс), равная 30,8*1012 километров. Тысяча парсеков называется килопарсеком (кпс), а миллион парсеков - мегапарсеком (Мпс). Один световой год равен 0,307 пс.

Плазма - четвертое (наряду с твердым, жидким и газообразным) состояние вещества, одно из самых распространенных в природе. Обнаружено при излучении Солнца и звезд. Газ или, точнее, газовая смесь, состоящая из ионов, атомов, потерявших часть своих электронов, свободных электронов и некоторого числа нейтральных атомов. В этом состоянии находится вещество звезд, верхние слои атмосфер планет, кометные хвосты; плазма есть и в межпланетном пространстве. Человек широко использует плазму. Созданы плазменные горелки для сварки, плазменные двигатели, плазменные магнито-гидродинамические генераторы для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Плазма - та среда, в которой будет осуществлена управляемая термоядерная реакция.