Астроно́мия

По некоторым  оценкам, лишь около 4% полной массы  Вселенной составляет знакомая нам  барионная форма материи (протоны, нейтроны и т. п.), из которой состоят звезды, планеты и человек. Ученые предполагают, что часть неизвестного вещества (около 26% массы Вселенной) должна состоять из слабовзаимодействующих массивных частиц неизвестной природы, которые предсказываются современной теорией элементарных частиц, но пока не открыты в земных лабораториях. Остальные 70% энергии Вселенной составляют не частицы, а поля тоже неизвестной пока природы. Предполагается, что эти поля обладают отрицательным давлением и, как следствие этого, вызывают гравитационное отталкивание, а не притяжение. В результате этого гравитационного отталкивания Вселенная расширяется с ускорением на больших расстояниях. Таким образом, астрономы вплотную подошли к открытию принципиально новой формы материи (ее еще иногда называют «темной материей»), природу которой ученым предстоит разгадать в ближайшие десятилетия.

Как и все  принципиально новое, идея существования  скрытой материи во Вселенной  пробивалась с большим трудом. Еще в начале сороковых годов  великий ученый и мыслитель В.И. Вернадский писал: «Сейчас мы стоим перед разгадкой «пустого» мирового пространства – вакуума. Это лаборатория грандиознейших материально-энергетических процессов». Ученый предвидел и формы существования материи-энергии этого пространства, выдвигая как рабочую научную гипотезу следующее положение: «…чем меньше материальных тел в них находится, тем выше их «температура», которая будет выражать нам как бы скопление свободной энергии для этих просторов – поле сил». Эта гипотеза ученого, удивительно созвучащая положениям «Тайной Доктрины» Е.П. Блаватской о непроявленной материи, существующей в латентном состоянии, долгое время была вне внимания экспериментальной науки и лишь сейчас, более чем полвека спустя, подтверждается новейшими достижениями астрономии.

В эти же десятилетия астрономами был обнаружен целый ряд явлений, которые свидетельствуют о концентрации огромных масс материи в сравнительно небольших областях пространства. Эти объекты получили название «черных дыр». Предполагается, что черные дыры образуются в результате гравитационного коллапса звезды (катастрофического сжатия вещества под воздействием гравитационных сил). Гравитационное поле «черной дыры» оказывается настолько чудовищным, что его не может преодолеть не только самое быстрое физическое тело - даже световой луч. Эксперименты последних лет показывают, что все необходимые условия, накладываемые на наблюдательные проявления «черных дыр» общей теорией относительности (ОТО) Эйнштейна, выполняются. Это дает основание серьезно задуматься о следствиях существования «черных дыр». Если они существуют, значит, ОТО верна, и гравитация связана с кривизной пространства - времени. Но тогда, изменяя кривизну пространства - времени, человек может научиться управлять ходом времени и, по крайней мере, теоретически может когда-нибудь построить машину времени, с помощью которой будет путешествовать в будущее и прошлое.

Таким образом, астрономическая наука, опирающаяся в своих исследованиях  на наблюдения и измерения, дает доказательство существования во Вселенной материи в форме, недоступной пока человеческому восприятию. Выявление этой материи, постижение ее природы, так же как и изучение пространственно-временных проблем, связанных с существованием «черных дыр», требует новых мировоззренческих подходов, новой методологии исследований. Так достижения астрономии способствуют формированию новой картины мира.

Основными задачами астрономии являются:

1. Изучение видимых, а затем и действительных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы.
2. Изучение строения небесных тел, исследование химического состава и физических свойств (плотности, температуры и т. п.) вещества в них.
3. Решение проблем происхождения и развития отдельных небесных тел и образуемых ими систем.
4. Изучение наиболее общих свойств Вселенной, построение теории наблюдаемой части Вселенной — Метагалактики.

Решение этих задач требует создания эффективных методов исследования — как теоретических, так и  практических. Первая задача решается путём длительных наблюдений, начатых  ещё в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для сравнительно близких к Земле небесных тел: Луны, Солнца, планет, астероидов и т. д.

Решение второй задачи стало возможным в связи  с появлением спектрального анализа  и фотографии. Изучение физических свойств небесных тел началось во второй половине XIX века, а основных проблем — лишь в последние годы.

Третья  задача требует накопления наблюдаемого материала. В настоящее время таких данных ещё недостаточно для точного описания процесса происхождения и развития небесных тел и их систем. Поэтому знания в этой области ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.

Четвёртая задача является самой масштабной и  самой сложной. Практика показывает, что для её решения уже недостаточно существующих физических теорий. Необходимо создание более общей физической теории, способной описывать состояние  вещества и физические процессы при предельных значениях плотности, температуры, давления. Для решения этой задачи требуются наблюдательные данные в областях Вселенной, находящихся на расстояниях в несколько миллиардов световых лет. Современные технические возможности не позволяют детально исследовать эти области. Тем не менее, эта задача сейчас является наиболее актуальной и успешно решается астрономами ряда стран, в том числе и Казахстана.