Жизнь науки - С. Капица

Первоначальные оптические наблюдения Хаббла зондировали Вселенную на расстояниях 500 млн. световых лет. В дальнейшем радиоастрономические методы раздвинули пределы доступного нам мира еще дальше и подтвердили закономерности, обнаруженные Хабблом, для расстояний порядка миллиардов световых лет.

Мы приводим предисловие к книге Хаббла «Наблюдательный подход к космологии» (1937).

Эта книга основана на лекциях памяти Родса, читанных в Оксфорде осенью 1936 г. под общим заглавием: «Наблюдательный подход к космологии».

Наблюдаемая часть пространства — та область, которая доступна существующим инструментам, может рассматриваться как пробный участок Вселенной. Если этот образец выбран удачно, то его наблюдаемые свойства могут дать важные сведенпя о мире в целом. В этих лекциях рассмотрены те сведения, которыми мы сейчас располагаем, и обсуждается природа тех заключений, которые из них следуют.

Однако в эти свойства входит явление красного смещения, значение которого все еще не вполне ясно. Возможны различные объяснения этого явления, и хотя они вносят лишь небольшую разницу в представление картины наблюдаемых областей, эти различия приводят к совершенно разным концепциям относительно самой Вселенной. В настоящее время одна из концепций кажется менее возможной чем другая, однако в этом сомнительном мире расширяющаяся Вселенная релятивистской космологии получается как более вероятная из двух возможных интерпретаций красного смещения. Таким образом, обсуждение результатов приводит нас к дилемме и ее разрешение может быть найдено только в улучшенных наблюдениях или улучшенной теории или в развитии и того и другого.

Однако значение наблюдений заключено не в том, что на их основе пока невозможно получить единственное решение проблемы строения Вселенной, а в том, что такая попытка вообще теперь возможна. Всего лишь пятнадцать лет тому пазад доступная наблюдению область была ограничена нашей звездной системой — системой Млечного пути. С тех пор с помощью больших отражательных телескопов туманности отождествлены, как независимые звездныо системы, как истинные обитатели пространства. Исследования, опирающиеся па туманности как на великие вехи, вынесли нас за пределы Млечного пути к самым границам, до-стуиным существующим инструментам. Область наблюдений, наша проба Вселенной, внезапно была увеличена в миллионы, миллионы раз. Теперь впервые этот образец мира будет полнее отображать действительность.

Прорыв во внегалактическое пространство и предварительная разведка областей, доступных наблюдению, была описана в книге «Мир туманностей», недавно вышедшей в издательстве Йельского университета. Данные лекции памяти Родса стали следующими звеньями в ряде сообщений. Здесь представлены результаты более точных обследований, которые следуют за первой разведкой и потому они дают более существенные даппые для космологии. Так как новые сведения не могут обсуждаться отдельно от старых, было необходимо включить в эту книгу даииые из более ранних наблюдений. Я с удовольствием выражаю свою благодарность издательству Йельского университета за использование материалов из «Мира туманностей».

Несмотря на то, что все рассматривается нами с точки зрения наблюдательной, сам предмет необходимым образом связан с космологической теорией- К счастью, автор находился в тесном общении с Ричардом Толменом из Калифорнийского технологического института, который представил теорию в виде, особенно удобном для использования при ограниченных возможностях наблюдений. Однако любые ошибки в применении теории следует отнести за счет неправильного следования его дружеским советам.

Иллюстрации воспроизводят фотографии, сделанные тем телескопом, который наиболее ответствен за новое развитие области исследований туманностей, а именно 100-дюймовым рефлектором обсерватория Маунт Вильсон Института Карнеги в штате Вашингтон.

Обсерватория Маунт Вильсон,

Институт Карнеги, штат Вашингтон

ПОЗИ

Джозеф Лейн Пози родился в Австралии. Оп окончил Мельбурнский университет. Степень доктора физики он получил в Кембридже в Кавендшпской лаборатории за исследования по радиофизике и распространению радиоволн.

Во время второй мировой воины Пози вернулся в Австралию, где он возглавил работы в области радиолокации и ее оборонных применений. После войны он один из первых попял те большие возможности, которые открывают радиофизические методы в астрономии, и последующее блестящее развитие радиоастрономии в Австралии в значительной мере обязано предвидению, энтузиазму и организаторской деятельности Пози. На протяжении последних десятилетий именно радиоастрономия дала нам наиболее интересные открытия в области познания Вселенной.

Мы приводим предисловие к первой в мировой литературе монографии «Радиоастрономия», написанной Пози вместе с его сотрудником Брейсуэллом.

Предисловие

Радиоастрономия — совершенно новая отрасль науки, возникшая на основе открытия радиоволн, доходящих до Земли из мирового пространства. Включая в себя астрономию, радиотехнику и некоторые вопросы теоретической электродинамики, радиоастрономия представляет специальный интерес для астрономов, радиоинженеров и радиофизиков. В то же время для широкого круга научных работников она привлекательна как новая развивающаяся область науки. Однако ею интересуются не только ученые. Сочетание астрономии и новых открытий вызывает широкий и захватывающий интерес к радиоастрономии.

В этой книге мы должны были удовлетворить запросам и тех, кто знает астрономию, но не знает радиотехники и радиофизики, и тех, кто знает радиотехнику, но мало знаком с астрономией. Поэтому мы попытались сделать ее доступной любому читателю, знающему основы физики. Всюду в книге мы концентрировали внимание на выявлении физической сущности обсуждаемых вопросов.

Вскоре после пионерской работы Герца в области радиофизики появились гипотезы о возможном существовании радиоволн солнечного происхождения. Например, в 1893 г. в «Astronomy and Astrophysics» X. Эберт писал о возможности возникновения радиоволн при электромагнитных возмущениях в солнечной короне. А несколькими годами позднее сэр Оливер Лодж одним из первых безуспешно пытался обнаружить такое пзлучение. Но время для этого открытия тогда еще не пришло, так как радиотехника тех лет безнадежно не соответствовала поставленной задаче. К 1920 г., когда соответствующая техника впервые стала доступной, идея обнаружения солнечного радиоизлучения была забыта.

История радиоастрономии начинается с 1931—1932 гг., когда впервые при открытии радиоволн из внеземного пространства сочетались наблюдения и их теоретическая интерпретация. Мы излагаем эту историю до середины 1952 г. с отдельными более поздними дополнениями, когда эти последние помогли окончательному пониманию вопроса. За эти двадцать с липшим лет радиоастрономия достигла зрелости и получила всеобщее признание, как одна из существенных отраслей астрономии.

Эта книга написана в Радиофизической лаборатории Государственной организации научных и промышленных исследований (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) в атмосфере интенсивных исследований и открытий в области радиоастрономии. Создание монографии стимулировалось тем, что мы хотели дать общее изложение предмета, различные аспекты которого развивались одновремен-по. Мы хотим выразить благодарность нашим коллегам за ту большую помощь, которую мы получили* в особенности Дж. Г. Болтону, У. Н. Кристиансену, Р. Д. Дейвису, Дж. Керру, Б. И. Миллсу, X. К. Мнннетту, Дж. X. Пиддингтону, Дж. А. Робертсу, К. А. Шейну, С. Ф. Смерду и Дж. П. Уайлду. Мы также очень признательны профессору К. У. Аллену за просмотр главы о физике Солнца и профессору JI. Г. X. Хаксли за просмотр главы о метеорах.

Как книга, так и исследования по астрономии, выполненные в Радиофизической лаборатории, обязаны проведению фундаментальных и прикладных исследований в лабораториях CSIRO и, в частности, поддержке, оказанной д-ром Ф. У. Г. Уайтом, президентом CSIRO, а также одобрению и помощи со стороны заведующего отделом радиофизики д-ра Э. Г. Боуэна.

Сидней, Австралия Июль 1954 г.

IX. МАТЕМАТИКА

ГАУСС

Карл Фридрих Гаусс родился в Брауншвейге, в средней Германии; отец его был водопроводчиком. Необыкновенные способности сына проявились рано: в отличие от большинства математиков молодой Гаусс блестяще владел устным счетом. Он учился сначала в Брауншвейге, в Карловой школе, преобразованной впоследствии в Политехнический институт. Гаусс самостоятельно изучил труды Ныотона, Эйлера, Лагранжа. Когда Гауссу было 18 лет, оп перешел в Геттингенский университет, и последующее десятилетие было, быть может, наиболее плодотворным в его жизни.