Элементы космологии

     Подкупающей простоте и логичности этой схемы (бывшей общепризнанной более столетия) были впоследствии противопоставлены серьезнейшие возражения. Выяснились, например, следующие обстоятельства, неизвестные во времена Лапласа:

1. Плотность воображаемой газовой туманности Лапласа должна была быть так мала, что она не могла бы вращаться, как твердое тело.
2. Отрыв вещества происходил бы не кольцами, а непрерывно.
3. Кольца с массой, равной массе планет, не могли бы сгуститься, а развеялись бы в пространство.
4. Существуют планеты и спутники, вращающиеся или обращающиеся навстречу обращению планет около Солнца.
5. Один из спутников Марса обращается вокруг планеты быстрее, чем сам Марс, чего не может быть по теории Лапласа.

     Возник  и ряд других теоретических возражений против теории Лапласа.

     Многие  пытались подправить эту теорию, но безуспешно. Наука лучше познала  свойства Солнечной системы и законы природы – пришлось искать новое объяснение происхождению этой системы.

     В 1919 г. английский астрофизик Джинс выдвинул предположение, что Солнечная системы  – игра редкого случая сближения  Солнца с какой-либо звездой.

     Пройдя  в далеком прошлом близко от  Солнца и снова исчезнув в безвестной дали, пришлая звезда возбудила на Солнце мощную приливную волну. Притягиваемое ею вещество вырвалось из Солнца и потянулось к звезде длинной струей, в форме сигары. Солнце уже тогда состояло из плотных газов, так что, будучи плотными, они не рассеялись, а охладились и, застыв, образовали планеты. Однако, как показал американский астроном Рессел, большая часть вещества, исторгнутого из Солнца, либо упала бы на него обратно, либо увлеклась бы вслед за уходящей звездой, но не образовала бы ничего, похожего на существующую систему планет.

     Современные гипотезы о происхождении Солнечной  системы не могут считаться с  одними лишь механическими характеристиками Солнечной системы. Они должны учитывать  и многочисленные физические данные о строении планет и Солнца, что особенно убедительно было показано в работах акад. В.Г.Фесенкова, разрабатывавшего вопросы космогонии в течение 35 лет.

Теория  академика О.Ю.Шмидта

     Теория, основы которой были заложены академиком О.Ю.Шмидтом, является наиболее разработанной, поэтому ее я и привожу.

     О.Ю.Шмидт  исходил сначала из того, что метеоритное  вещество как в форме более  или менее крупных кусков, так  и в форме пыли в изобилии встречается  во Вселенной. Еще недавно это  метеоритное вещество было известно нам только в пределах Солнечной системы, но теперь мы обнаруживаем его в огромных количествах и в межзвездном пространстве. Большей частью метеоритное вещество собрано в колоссальные космические облака – в диффузные светлые и темные туманности, содержащие также много газа.

     Впоследствии  различные соображения привели  советских ученых Л.Э.Гуревича и  А.И.Лебединского к выводу, что допланетное  вещество было газово-пылевого состава. О.Ю.Шмидт согласился с таким представлением о состоянии допланетного вещества, но подчеркивал, что «ведущая роль» принадлежит пыли.

     Совокупность  газово-пылевых облаков вместе со звездами заполняет нашу звездную систему  – Галактику, причем их вещество сильно концентрируется к плоскости  ее симметрии – к плоскости  экватора Галактики. Вместе со звездами газово-пылевые облака участвуют во вращении Галактики вокруг оси. Наряду с этим вращением вокруг центра Галактики и звезды, и газово-пылевые облака имеют свои собственные движения, которые приводят к тому, что и звезды, и облака то сближаются друг с другом, то расходятся. Иногда та или другая звезда погружается на время в газово-пылевую туманность и пролагает в ней себе дорогу. Многие пылинки падают на звезду в течение ее скольжения сквозь туманность, а другие, изменив свои орбиты вследствие мощного притяжения звезды, могут быть ею захвачены и делаются ее спутниками. Однако, чтобы такой захват произошел, необходимо наличие особых благоприятных условий – уменьшение относительной скорости пылинок благодаря притяжению близкой звездой или, как показал Т.А.Агекян, благодаря столкновению пылинок друг с другом. В подобном «удачном» случае огромное  множество этих спутников звезды, по гипотезе Шмидта, не покидает ее и после выхода из туманности. Звезда оказывается окруженной огромным облаком частиц газа и пыли, описывающих вокруг нее различные орбиты. Позднее О.Ю.Шмидт считал, что более вероятным мог быть захват облака из той самой диффузной среды, из которой возникло само Солнце.

     Облако, образовавшееся вокруг звезд, постепенно приобретало линзообразную форму. Обращение частичек в нем вокруг звезды происходило преимущественно, хотя и не исключительно, в одном каком-либо направлении (под небольшими углами друг к другу), потому что пылевой слой, пронизанный звездой. Не мог быть совершенно однородным.

     В подобной звезде, окруженной линзообразным  газово-пылевым облаком, О.Ю.Шмидт  видел наше Солнце, в пору, предшествовавшую образованию планет.

     В сонме пылинок, обращающихся около  Солнца по пересекающимся и различно вытянутым и наклоненным орбитам, неизбежно происходили столкновения, и это вело к тому, что движения их осреднялись, приближались к круговым и лежащим в близких друг к другу плоскостях. От этого вокруг Солнца возник из облака газово-пылевой диск, становившийся все тоньше, но зато плотнее. Этот плотный слой частиц в частях, близких к Солнцу, поглощал его тепло. Поэтому дальше от солнца внутри диска было очень холодно, и газы там намерзали на пылинках. Это объясняет, почему далекие от Солнца планеты богаче газом, чем близкие к нему. Это представление, как и теорию эволюции облака, развили Л.Э.Гуревич и А.И.Лебединский, и О.Ю.Шмидт нашел, что их картина эволюции облака вероятнее, чем та, которая ему самому рисовалась раньше. Разработанная математическая картина эволюции облака, хотя и содержащая ряд дополнительных гипотез, может быть названа теорией, лежащей в рамках гипотезы Шмидта. Основной же гипотезой Шмидта является предположение, что планеты возникли из холодного облака частиц, причем основную роль в нем играло поведение твердых пылинок и предположение, что облако было захвачено Солнцем и притом, когда последнее уже вполне сформировалось.

     Дальнейшая  картина эволюции газово-пылевого диска  вкратце представляется так. В уплотнившемся  облаке возникали пылевые сгущения, в которых столкновения пылинок  вели к их слиянию в твердые тела с поперечниками, как у современных астероидов. Множество их сталкивалось и дробилось, но более крупные из них, «зародыши» планет, - выживали и всасывали в себя окружающие осколки и остатки пыли, сначала присоединяя их при соударениях, а потом все больше за счет притяжения их. Плотные зародыши планет окружались при этом роями тел и их обломков, обращающихся вокруг них и давших при своем объединении рождение спутникам планет таким же образом, каким эти планеты возникли сами.

     Из линзообразной формы туманности, окружающей Солнце, и из преобладания в ней движений, параллельных друг другу и направленных в одну и ту же сторону, вытекают сразу основные характерные особенности строения Солнечной системы: вращение всех планет около Солнца в одну и ту же сторону, малые углы между плоскостями их орбит, а также почти круговая форма их орбит.

     Вращение  планет вокруг своей оси, которое  не могла объяснить ни одна из прежних  теорий, теория Шмидта объясняет так. Под влиянием падения метеоритов на планету она должна прийти во вращение, и притом именно в том  же направлении, в каком она вращается  вокруг солнца. Если случайно в той области, где образовалась планета, метеориты с орбитами, мало вытянутыми и мало наклоненными к средней плоскости Солнечной системы, не были в достаточной мере преобладающими, могло возникнуть вращение планеты в обратом направлении, что и объясняет известный случай такого рода – вращение Урана. 

     Здесь я привела представление лишь об одной – наиболее разработанной - из множества космогонических гипотез. Единого взгляда на процесс возникновения  планет и спутников пока нет. 

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ 

      Проблема  жизни в космосе – одна из наиболее увлекательных и популярных проблем  в науке о Вселенной, которая  с давних пор волнует не только ученых, но и всех людей. Еще Дж.Бруно  и М. Ломоносов высказывали предположение  о множественности обитаемых миров. Изучение жизни во Вселенной – одна из сложнейших задач, с которой когда-либо встречалось человечество.

      Все данные о жизни вне Земли, носят  чисто гипотетический характер. Поэтому  глубоким исследованиям биологических  закономерностей и космических явлений занимается научная дисциплина – «экзобиология».

      Так исследования внеземных, космических  форм жизни помогло бы человеку, во-первых, понять сущность жизни, т.е. то, что отличает все живые организмы  от неорганической природы, во-вторых, выяснить пути возникновения и развития жизни и, в-третьих, определить место и роль человека  во Вселенной. Сейчас можно считать достаточно твердо установленным, что на нашей собственной планете жизнь  возникла в отдаленном прошлом из неживой, неорганической материи при определенных внешних условиях. Из числа этих условий можно выделить три главных. Прежде всего, это присутствие воды, которая входит в состав живого вещества, живой клетки. Во-вторых, наличие газовой атмосферы, необходимой для газового обмена организма с внешней средой. Правда, можно представить себе и какую-либо иную среду. Третьим условием является наличие на поверхности данного небесного тела подходящего диапазона температур. Также необходима внешняя энергия для синтеза молекулы живого вещества из исходных органических молекул: энергия космических лучей или ультрафиолетовой радиации или энергия электронных разрядов. Внешняя энергия нужна и для последующей жизнедеятельности живых организмов. Условия, необходимые для возникновения жизни, в своё время сложились естественным путём, в ходе эволюции Земли. Нет оснований считать, что они не могут складываться и в процессе развития других небесных тел.

      Было  выдвинуто множество гипотез  по этому поводу. Академик А.И. Опарин, считает, что жизнь должна была появиться тогда, когда поверхность нашей планеты представляла собой сплошной океан. В результате соединения С₂СН ₂ и N₂ возникли простейшие органические соединения. Затем в водах первичного океана молекулы этих соединений объединились и укрепились, образуя сложный раствор органических веществ, на третьей стадии из этой среды выделились комплексы молекул, которые и дали начало первичным живым организмам. Оро и Фесенков заметили, что своеобразными переносчиками если не самой жизни, то, по крайней мере, её исходных элементов, могут быть кометы и метеориты. Однако, если не вступать в область, близкую к фантастике, и оставаться на почве лишь достаточно твердо установленных научных фактов, то при поисках живых организмов на других небесных телах мы должны прежде всего исходить из того, что нам известно о земной жизни. 
 
 

Поиск внеземных цивилизаций. 

       Появление жизни вне Земли на любом уровне ее развития само по себе замечательное  явление. Но поиски жизни ведутся  и на более высоком уровне разума, другими способами. Разум ассоциируется с понятием цивилизация. Сейчас не исключается наличие внеземных цивилизаций (ВЦ), что вызывает надежды и желание ученых в установлении контакта с ними.

       Один  из способов поиска ВЦ - радиоастрономический, заключается в подаче радиосигналов  с Земли в определенные участки Вселенной. Сигналы содержат информацию о землянах и нашей цивилизации, вопросы о характере другой цивилизации, предложение установить взаимный контакт.

       Второй  способ продемонстрирован при запуске  автоматических межпланетных станций для исследования внешних планет Солнечной системы, “Пионеров” и “Вояджеров”, которые при предполагаемой встрече с ВЦ (пролетев мимо внешних планет и оказавшись в межзвездном пространстве) несли бы подробные сведения о нашей цивилизации, дружественные пожелания инопланетянам, то есть делалось предположение, что при возможной встречи земных аппаратов ВЦ сможет расшифровать послание землян, и, возможно, пожелает вступить с нами в контакт.

       Поиски  жизни вне Земли являются лишь частью стоящего перед наукой более общего вопроса о возникновении жизни во Вселенной. 

ФИЛОСОФСКО-МИРОВОЗЗРЕНЧЕСКИЕ  ПРОБЛЕМЫ

КОСМОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ 
 

       Возникновение и развитие современной релятивистской космологии имеет большое мировоззренческое  значение. Оно во многом изменило наши прежние представления о научной картине мира. Особенно радикальным было открытие так называемого красного смещения, свидетельствующего о расширении Вселенной. Этот факт нельзя было не учитывать при построении космологических моделей. Считать ли Вселенную бесконечной или конечной — зависит от конкретных эмпирических исследований и прежде всего от определения плотности материи во Вселенной. Однако оценка плотности распределения материи во Вселенной наталкивается на серьезные трудности, связанные с наличием так называемого скрытого (невидимого) вещества в виде темных облаков космической материи. Хотя никакого окончательного вывода о том, является ли Вселенная конечной или бесконечной, сделать пока еще нельзя, но многие свидетельства говорят, по-видимому, в пользу  бесконечной ее модели. Во всяком случае, такая модель лучше согласуется с неограниченно расширяющейся Вселенной. Замкнутая же модель предполагает конец такого расширения и допущение ее последующего сжатия. Коренной недостаток такой модели состоит в том, что пока современная наука не располагает какими-либо фактами, подтверждающими подобное сжатие. К тому же сторонники замкнутой Вселенной признают, что эволюция Вселенной началась с "большого взрыва". Наконец, остается нерешенной и проблема оценки плотности распределения материи и связанной с ней величины кривизны пространства — времени.