Тайны Вселенной - Валерий Демин

Чем дальше проникали ученые в глубь Вселенной, тем более интригующими становились тайны Мироздания. Конечно, Тайна была всегда, и она, как спасительный огонек надежды, манила подвижников науки, больных и одержимых этой Тайной. Каждому чудилось: вот сейчас он распахнет дверь, и человечество шагнет из темноты незнания и заблуждения на широкий и светлый простор. Но действительность оказывалась совсем иной. За первой дверью обнаруживалась другая, столь же наглухо захлопнутая, за ней — третья, четвертая, десятая, сотая. И так — без конца. Познание по неволе и необходимости превращается в непрерывное преодоление тайн. Каждый настоящий исследователь — царь Эдип, который ищет ответы на все новые и новые загадки Сфинкса-Природы.

Дальнейшее победное шествие науки в ХVII и ХVIII веках неотделимо от успехов теоретической и практической механики, неотъемлемой частью которой явилась небесная механика. Оно представлено величайшими умами, составившими гордость и славу человечества, творившими в разных странах: Иоганн Кеплер — в Германии, Рене Декарт — во Франции, Христиан Гюйгенс — в Голландии, Исаак Ньютон — в Англии, Михаил Ломоносов — в России. В результате их усилий была обоснована механистическая картина Природы и Космоса. В науке на долгое время установились относительное единодушие и спокойствие.

В ХIХ веке наблюдательная астрономия по-прежнему опиралась на прочный фундамент механистического мировоззрения, закон всемирного тяготения, постоянные измерения и скрупулезный математический расчет. В это время астрономия являлась одной из немногих естественных наук, где точные практические вычисления составляли основное занятие ученых. Некоторые выдающиеся открытия вообще делались «на кончике пера», то есть путем математических вычислений и расчетов за письменным столом. Так были открыты, к примеру, некоторые из крупных астероидов, а в дальнейшем — две новые, ранее неизвестные планеты Солнечной системы — Нептун и Плутон.

Последнее открытие произошло уже в нашем веке. ХХ век вообще необычайно раздвинул границы наблюдательной астрономии. К чрезвычайно усовершенствованным оптическим телескопам (рис. 46) добавились новые, ранее совершенно невиданные — радиотелескопы (рис. 47, 48), а затем и рентгеновские телескопы (последние применимы только в безвоздушном пространстве и в открытом космосе) (рис. 49). Точно так же исключительно с помощью спутников и высотных аэростатов используются гамма-телескопы, которые по существу представляют собой счетчики g-фотонов (рис. 50), позволяющие зафиксировать уникальную информацию о далеких объектах и экстремальных состояниях материи во Вселенной (в частности, при помощи гамма-аппаратуры одно время усиленно пытались (и — теперь уже ясно — безуспешно) установить в отдаленных участках Космоса наличие изолированных областей, состоящих из антивещества).

Данные, полученные с помощью новых приборов, отличны от привычных фотографий — зато позволяют получить уникальные результаты.

На этом список новых представителей «телескопического семейства» не исчерпывается. Правда, для регистрации ультрафиолетового и инфракрасного излучения используются обычные телескопы — с той разницей, что в первом случае применяются алюминированные зеркала, а во втором — объективы изготовляются из мышьяковистого трехсернистого стекла и других специальных сортов стекла. Полученное из Космоса инфракрасное излучение затем преобразуется в тепловую или фотонную энергию для того, чтобы его было удобнее измерять. Как и в случае с g-лучами, аппаратуру, регистрирующую инфракрасное излучение, требуется поднимать на большие высоты. С ее помощью удалось открыть много ранее неизвестных объектов, постичь важные, нередко удивительные закономерности Вселенной. Так, вблизи центра нашей галактики удалось обнаружить загадочный инфракрасный объект, светимость которого в 300 000 раз превышает светимость Солнца. Природа его неясна.

Зарегистрированы и другие мощные источники инфракрасного излучения, находящиеся в других галактиках и внегалактическом пространстве.

Создания принципиально новой аппаратуры потребовала нейтринная астрономия. Опираясь на вывод физиков-теоретиков о существовании вездесущей и всепроникающей частицы нейтрино, которая образуется при термоядерных реакциях (в том числе происходящих в недрах Солнца и звезд), астрономы-практики предложили для ее регистрации (и, соответственно, получения уникальной информации) необычную установку, ничем не напоминающую привычный телескоп. Приборы размещают по принципу: не поближе к небесным объектам, а подальше (точнее — поглубже) от них. Наиболее подходящими для экспериментов оказались заброшенные шахты. Так, в 1967 году в Хоумстейкских шахтах в Южной Дакоте (США) на глубине 1490 метров была смонтирована мощная установка (рис. 51) в виде громадных баков, наполненных 400 000 литрами перхлорэтилена: согласно теоретическим расчетам он должен был получать и накапливать информацию о солнечных нейтрино (а, возможно, и от других источников). К сожалению, эксперимент не дал положительного результата. Но для науки это тоже результат! Впрочем, точка на нейтринной астрономии поставлена не была. Нейтринные детекторы живут и действуют, отбирая и накапливая информацию о космических частицах высоких и сверхвысоких энергий, поступающих из внеземных источников.

Существуют проекты и других, не менее экзотических «телескопов», например, детектора гравитационных волн (рис. 52), способных дать всеобъемлющую информацию о ранее неведомых тайнах Вселенной. И наверняка это не предел совершенствования астрономических средств наблюдения. Они непременно будут эволюционировать и дальше по мере развития самой науки.

ХХ ВЕК — УТРАТА ОПРЕДЕЛЁННОСТИ

Для ученых ХIХ века (впрочем, так же, как и для многих их предшественников и преемников) тайны мироздания зачастую перемещались из природно-наблюдательной сферы в абстрактно-математическую плоскость. Ньютону, Лапласу, Максвеллу, Пуанкаре, Эйнштейну, Минковскому, десяткам и сотням других первопроходцев в науке казалось, что объективная гармония Мира и многообразие Вселенной постигается и раскрывается в первую очередь через математическую теорию, красоту вычислений и архитектурную стройность формул. Можно даже вообще не наблюдать звездное небо — достаточно «поколдовать» над листком бумаги, испещренным математическими знаками и символами, упорядочить их в заданном мыслью направлении, «поведать алгеброй гармонию» Космоса, и он тотчас же раскроет свои сокровенные тайники.

В ХХ веке эта теоретическая драма (если не трагедия) усугубилась до крайнего предела. Между двумя главными действующими лицами — наблюдаемой Вселенной и описывающей ее теорией — начались нестыковки и конфликты. Теоретики, оторванные от действительности, все более и более поддавались искушению подогнать природу под абстракции, объявить Мироздание таким (и только таким!), каким оно пригрезилось очередному бурному всплеску математического воображения. При этом подчас действуют или рассуждают совершенно произвольно: «А вот давайте-ка посмотрим, что получится, если мы в такой-то формуле поменяем знак на противоположный, то есть, скажем, „+“ на „-“.» А получится известно что — диаметрально противоположная модель Вселенной!

Если Ньютон, по словам Лагранжа, был счастливейшим из смертных, потому что знал: существует только одна Вселенная, и он, Ньютон, раз и навсегда установил ее законы, — то современные космологи — несчастнейшие из людей. Они понасоздавали десятки противоречивых моделей Вселенной, нередко взаимоисключающих друг друга. При этом критерий истинности своих детищ видится им не в соответствии хрупких математических формул объективной реальности, а в том, к примеру, чтобы сделать составленные уравнения эстетически ажурными.

Математика — тоже тайна. Но тайна особого рода. Характерная черта абстрактного мышления (как и художественного) — свободное манипулирование понятиями, сцепление их в конструкции любой степени сложности. Но ведь от игры мысли и воображения реальный Космос не меняется. Он существует и развивается по собственным объективным законам. Формула — и на «входе» и на «выходе» — не может дать больше, чем заключено в составляющих ее понятиях. Сами эти понятия находятся между собой в достаточно свободных и совершенно абстрактных отношениях, призванных отображать конкретные закономерности материального мира. Уже в силу этого никаких абсолютных формул, описывающих все неисчерпаемое богатство Природы и Космоса, не было и быть не может. Любая из формул — кем бы она ни была выведена и предложена — отражает и описывает строго определенные аспекты и грани бесконечного Мира и присущие ему совершенно конкретные связи и отношения.