Ирина Радунская - Проклятые вопросы

• Название: Проклятые вопросы
• Автор: Ирина Радунская
• Издательство: Московские учебники
• Жанр: Физика
• Год: 2005
• ISBN: ISBN 5-7853-?????????

В науке, как и в искусстве, есть ряд вопросов, вечных вопросов, над которыми бьются поколения учёных. Они называют их проклятыми вопросами. Познаваем ли мир? Может ли разум овладеть секретами природы? Что есть истина? Можно ли запланировать открытия? Как стимулировать в человеке творческое начало? Что усиливает творческую отдачу?

В книге Ирины Радунской «Проклятые вопросы» читатель встретится с разнообразными научными проблемами. Узнает, как возникли многие новые науки и насколько углубились и расширились рамки старых; как меняются аспекты и задачи ядерной физики и космологии, физики элементарных частиц и лазерной техники, нелинейной оптики и спектрального анализа; какие перемены в нашу жизнь внесут высокотемпературные сверхпроводники; что за секреты скрываются в недрах сверхновых звёзд; как влияют достижения физики ядерного магнитного резонанса на прогресс медицины.

А главное, читатель узнает, как учёные приходят к открытиям, какой ценой достаются прозрения тайн природы.

В этой книге, как в своих прежних книгах «Безумные идеи», «Превращения гиперболоида инженера Гарина», «Крушение парадоксов», «Кванты и музы», «Аксель Берг — человек XX века», трилогии «Предчувствия и свершения» — («Великие ошибки», «Призраки», «Единство») и «Квинтэссенция», автор рассказывает о развитии идей, о перипетиях индивидуального и коллективного творчества учёных. О какой бы области науки ни велась речь, основное внимание сосредоточено на героическом, напряжённом труде физиков, математиков, астрономов, космологов, астрофизиков, труде, который во все времена служил фундаментом прогресса человечества, основой цивилизации, источником наших знаний об окружающем мире, инструментом дальнейшего совершенствования человеческого разума.

---

Так было и на одной из международных научных конференций, где Бааде встретился с Амбарцумяном. Обоих занимала проблема двойственности галактик.

— Скорость одного ядра отличается от скорости другого, — отстаивал свою точку зрения Бааде. В разности скоростей oн видел след двух разных столкнувшихся махин.

— Скорость одного ядра отличается от скорости другого, — пользовался тем же аргументом Амбарцумян для утверждения своей, противоположной, точки зрения.

Так каждый аргумент Бааде, отразившись от Амбарцумяна, поражал американца, и оба понимали, что нужно искать новые факты, допускающие только одно толкование.

Говорят, что в споре рождается истина. Особенно это относится к научной дискуссии, из горнила которой выходят и безупречные формулировки законов природы и предсказания ещё не виданных явлений.

Но не всякий спор плодотворен. Если дискуссия не основана на фактах, не подкреплена результатами безупречных наблюдений, она не даёт ничего нового. Так домна, лишённая руды, наполненная пустой породой, не даёт металла. Из неё вытечет только шлак.

Короче говоря, каждому из спорящих надо было найти такое доказательство, которое бы начисто отметало точку зрения противника и однозначно подтверждало его собственную.

Вскоре Амбарцумян нашёл такие доказательства. Какова вероятность, рассуждал он, столкновения двух галактик таких размеров, как оба ядра туманности Лебедь-А? Эта туманность — очень маленький в астрономическом смысле объект, весьма малая галактика. Во Вселенной имеются гиганты, намного превышающие по числу содержащихся в них звёзд и по размерам обе части той галактики, которую мы видим в созвездии Лебедя.

Но учёные никогда не наблюдали столкновения таких гигантов, хотя столкновение больших объектов гораздо вероятнеё, чем встреча двух маленьких. Это значит, что столкновение малых галактик практически невероятно.

Второе доказательство вытекало из тончайших наблюдений астрономов Бюраканской обсерватории Академии наук Армянской ССР, руководимой Амбарцумяном. Они обратили внимание, что в некоторых случаях из центра гигантской галактики исходит струя, которая заканчивается карликовой галактикой голубого цвета в отличие от обычного для «старых» галактик жёлтого и красного цвета. Но голубой цвет — признак молодости космических объектов. Это был очевидный пример выброса молодой галактики-малютки из большой, материнской. Как видно, соединяющая струя — «пуповина» должна со временем исчезнуть, дав возможность «малютке» начать самостоятельную жизнь. Такие галактики-крошки были обнаружены возле многих гигантов.

Почему же Лебедь-А должна быть исключением? Несомненно, что два ядра — это признак её деления, признак активного процесса звездообразования.

А чем объяснить радиоизлучение, мощным потоком возникающее при этом процессе?

Дело в том, что время от времени старые галактики как бы набухают, проявляют тенденцию к делению и выбрасывают мощные облака газа, содержащего в себе свободные электроны. Они-то и являются причиной радиоизлучения. А где есть электроны, там естественны и космические частицы — быстрые протоны.

Эти замечательные работы группы армянских астрономов не только утвердили новую точку зрения на образование звёзд, не только опровергли старую теорию, которая укоренилась ещё в XIX веке и утверждала, что эволюция идёт от разрежения к уплотнению, от менее плотных тел к более плотным. Эти новые наблюдения не только подтвердили, что местами рождения галактик иногда становятся центры старых. Они опровергли теорию сталкивающихся галактик и послужили вкладом в современную теорию эволюции Вселенной.

Для учёных, занимающихся проблемой происхождения космических частиц, из этих работ стало ясно, что процессами, рождающими космические частицы, являются не только взрывы сверхновых, но и деление радиогалактик, что космические частицы порождает не только смерть звёздных миров, но и их рождение.

КОСМИЧЕСКИЕ ВУЛКАНЫ

Природа очень щедра на космические частицы. Нужно упомянуть ещё по крайней мере об одном источнике космических частиц в нашей Солнечной системе. Правда, он был обнаружен раньше, чем появилась гипотеза о вспышках сверхновых. Этот источник — наше Солнце. В период повышенной активности, когда поверхность светила бороздят и колышут огнедышащие протуберанцы, Солнце выбрасывает большое количество космических частиц. Во время Международного геофизического года удалось установить, что случается это в среднем один раз в месяц.

В это время на Солнце возникают взрывные процессы. Выброшенные из его недр частицы ускоряются магнитными полями и выплескиваются далеко за пределы околосолнечного пространства. Иногда вся Солнечная система становится гигантской ловушкой космических частиц. А эти скопления не так уж безобидны, как кажется на первый взгляд.

Только искусственные спутники Земли и космические ракеты помогли установить степень опасности для будущих космонавтов этого интенсивного потока частиц и разработать защитные меры.

Источники радиоизлучения и, следовательно, источники космических частиц были найдены даже в ядре нашей Галактики и во многих других звёздных скоплениях.

— Мы обнаружили столько источников космических частиц, — говорит Гинзбург, — что уже надо гадать, где они не рождаются.

Но всё-таки основными поставщиками кирпичиков материи для Вселенной оказались сверхновые звёзды, эти космические вулканы.

Чтобы убедиться в этом, Гинзбургу пришлось решить такую непростую задачу. В 1961 году в составе первичных космических лучей далеко за пределами земной атмосферы были зафиксированы электроны. Естественно, возник вопрос об их происхождении. Предлагалось несколько правдоподобных гипотез, и ни одна из них не могла быть отвергнута, для этого не было достаточно оснований. В 1965 году было открыто реликтовое радиоизлучение, оставшееся в мировом пространстве от ранних бурных процессов, последовавших вслед за Большим взрывом. Вскоре удалось точно определить температуру этого излучения (2,7К, то есть 2,7 градуса Кельвина). Энергия этого излучения составляет около четырёх сотых от миллиардной доли эрга на каждый кубический сантиметр. Но расстояния во Вселенной столь велики, что взаимодействие электронов с фотонами реликтового излучения полностью исключает предположение о том, что электроны доходят к нам от ближайших галактик.

Значит, они рождаются внутри нашей Галактики. Теперь учёные считают, что их источниками являются взрывы сверхновых звёзд в нашей Галактике. Учитывая, как часто вспыхивают в Галактике сверхновые звёзды, и зная, сколько частиц при этом рождается (как мы уже говорили, это можно выяснить исходя из величины потока радиоизлучения), Гинзбург рассчитал, сколько космических частиц родилось в результате вспышек сверхновых звёзд за 400 миллионов лет — средний век космической частицы. Результат подсчётов убедил: за это время должно было образоваться примерно столько космических частиц, сколько и наблюдается в действительности. Несомненно: вспышки сверхновых звёзд способны обеспечить компенсацию гибнущих от старости космических частиц, а значит, эти вспышки — основной источник космических частиц во Вселенной. Все остальные источники — звёзды, молодые галактики и другие, — вместе взятые, вносят лишь малый вклад в вечный круговорот космических странниц.

Так Амбарцумян, Гинзбург и Шкловский набросали картину событий, которые разворачивались в течение многих столетий на расстоянии в сотни тысяч световых лет от нас.

Теперь наблюдения радиоастрономов позволили надёжно подтвердить эту теорию.

…1054 и 1954 годы. Кто бы мог подумать, что события этих лет, между которыми пролегли века, имеют такое близкое отношение друг к другу, так тесно переплетутся на дорогах научного поиска. Наши далёкие предки не обратили внимания на такое грандиозное и загадочное явление природы, как вспышка звезды, происшедшая в 1054 году. Лишь наши современники, вооружённые всей мощью сегодняшней науки, смогли сопоставить эти явления и разрешить одну из сложнейших загадок природы.

Да, это были фантастические страницы истории космических лучей. Но ради чего же вписали их учёные? Может быть, их влекло только естественное стремление к знанию? Ведь понять тайну происхождения космических лучей — это значит познать процессы, происходящие при рождении и смерти звёздных миров!

Не нужно говорить, как это интересно и важно. Но эта задача имеет и другие стороны, ещё более актуальные.

Представив себе процессы, которые должны происходить при взрывах звёзд, учёные вдруг ясно поняли: да ведь именно при вспышках сверхновых варятся все химические элементы тяжелее железа! И медь, и свинец, все тяжёлые элементы таблицы Менделеева. Почти все вещества, из которых состоит и наша Земля, и вся Вселенная.