времени отрицательна или в пределе равна нулю; в этом варианте все

расстояния со временем неограниченно возрастают. Во второй разновидности

модели кривизна положительна, пространство конечно, и в этом случае

расширение со временем заменяется сжатием. В обоих вариантах теория

относительности согласуется с нынешним эмпирически подтвержденным

расширением Вселенной.

Досужий ум неизбежно задается вопросами: что же было тогда, когда не

было ничего, и что находится за пределами расширения. Первый вопрос,

очевидно, противоречив сам по себе, второй выходит за рамки конкретной

науки. Астроном может сказать, что как ученый он не вправе отвечать на

такие вопросы. Но поскольку они все же возникают, формулируются и возможные

обоснования ответов, которые являются не столько научными, сколько натур-

философскими.

Так, проводится различие между терминами «бесконечный» и «безграничный».

Примером бесконечности, которая не безгранична, служит поверхность Земли:

мы можем идти по ней бесконечно долго, но, тем не менее, она ограничена

атмосферой сверху и земной корой снизу. Вселенная также может быть

бесконечной, но ограниченной. С другой стороны, известна точка зрения, в

соответствии с которой в материальном мире не может быть ничего

бесконечного, потому что он развивается в виде конечных систем с петлями

обратной связи, которыми эти системы создаются в процессе преобразования

среды.

Но оставим эти соображения области натурфилософии, потому что в

естествознании, в конечном счете, критерием истины являются не абстрактные

соображения, а эмпирическая проверка гипотез.

Что же было после Большого Взрыва? Образовался сгусток плазмы –

состояния, в котором находятся элементарные частицы – нечто среднее между

твердым и жидким состоянием, который и начал расширяться все больше и

больше под действием взрывной волны. Через 0,01 сек после начала Большого

Взрыва во Вселенной появилась смесь легких ядер (2/3 водорода и 1/3 гелия).

Как образовались все остальные химические элементы?

Эволюция и строение галактик

Поэт спрашивал: «Послушайте! Ведь, если звезды зажигают, – значит – это

кому-нибудь нужно? ». Мы знаем, что звезды нужны, чтобы светить, и наше

Солнце дает необходимую для нашего существования энергию. А зачем нужны

галактики? Оказывается и галактики нужны, и Солнце не только обеспечивает

нас энергией. Астрономические наблюдения показывают, что из ядер галактик

происходит непрерывное истечение водорода. Таким образом, ядра галактик

являются фабриками по производству основного строительного материала

Вселенной – водорода.

Водород, атом которого состоит из одного протока в ядре и одного электрона

на его орбите, является самым простым «кирпичиком», из которого в недрах

звезд образуются в процессе атомных реакций более сложные атомы. Причем

оказывается, что звезды совершенно не случайно имеют различную величину.

Чем больше масса звезды, тем более сложные атомы синтезируются в ее недрах.

Наше Солнце как обычная звезда производит только гелий из водорода

(который дают ядра галактик), очень массивные звезды производят углерод –

главный «кирпичик» живого вещества. Вот для чего нужны галактики и звезды.

А для чего нужна Земля? Она производит все необходимые вещества для

существования жизни человека. А для чего существует человек? На этот вопрос

не может ответить наука, но она может заставить нас еще раз задуматься над

ним.

Если «зажигание» звезд кому-то нужно, то может и человек кому-то нужен?

Научные данные помогают нам сформулировать представление о нашем

предназначении, о смысле нашей жизни. Обращаться при ответе на эти вопросы

к эволюции Вселенной – это значит мыслить космически. Естествознание учит

мыслить космически, в то же время не отрываясь от реальности нашего бытия.

Вопрос об образовании и строении галактик – следующий важный вопрос

происхождения Вселенной. Его изучает не только космология как наука о

Вселенной – едином целом, но также и космогония (греч. «гонейа» означает

рождение) – область науки, в которой изучается происхождение и развитие

космических тел и их систем (различают планетную, звездную, галактическую

космогонию).

Галактика представляет собой гигантские скопления звезд и их систем,

имеющие свой центр (ядро) и различную, не только сферическую, но часто

спиралевидную, эллиптическую, сплюснутую или вообще неправильную форму.

Галактик – миллиарды, и в каждой из них насчитываются миллиарды звезд.

Наша галактика называется Млечный Путь и состоит из 150 млрд. звезд.

Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Ее размеры – 100 тыс.

световых лет. Большая часть звезд нашей галактики сосредоточена в

гигантском «диске» толщиной около 1500 световых лет. На расстоянии около 30

тыс. световых лет от центра галактики расположено Солнце.

Ближайшая к нашей галактика (до которой световой луч бежит 2 млн. лет)

– «туманность Андромеды». Она названа так потому, что именно в созвездии

Андромеды в 1917 году был открыт первый внегалактический объект. Его

принадлежность к другой галактике была доказана в 1923 году Э. Хабблом,

нашедшим путем спектрального анализа в этом объекте звезды. Позже были

обнаружены звезды и в других туманностях.

А в 1963 году были открыты квазары (квазизвездные радиоисточники) – самые

мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз

большей светимости галактик и размерами в десятки раз меньшими их. Было

предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик, и, стало

быть, процесс образования галактик продолжается и поныне.

Астрономия и космонавтика

Звезды изучает астрономия (от греч. «астрон» – звезда и «номос» – закон) –

наука о строении и развитии космических тел и их систем. Эта классическая

наука переживает в ХХ веке свою вторую молодость в связи с бурным развитием

техники наблюдений – основного своего метода исследований: телескопов-

рефлекторов, приемников излучения (антенн) и т. п. В СССР в 1974 году

вступил в действие в Ставропольском крае рефлектор с диаметром зеркала 6

м., собирающий света в миллионы раз больше, чем человеческий глаз.

В астрономии исследуются радиоволны, свет, инфракрасное,

ультрафиолетовое, рентгеновское излучения и гамма-лучи. Астрономия делится

на небесную механику, радиоастрономию, астрофизику и другие дисциплины.

Особое значение приобретает в настоящее время астрофизика – часть

астрономии, изучающая физические и химические явления, происходящие в

небесных телах, их системах и в космическом пространстве. В отличие от

физики, в основе которой лежит эксперимент, астрофизика основывается

главным образом на наблюдениях. Но во многих случаях условия, в которых

находится вещество в небесных телах и системах отличается от доступных

современным лабораториям (сверхвысокие и сверхнизкие плотности, высокая

температура и т. д.). Благодаря этому астрофизические исследования приводят

к открытию новых физических закономерностей.

Собственное значение астрофизики определяется тем, что в настоящее

время основное внимание в релятивистской космологии переносится на физику

Вселенной – состояние вещества и физические процессы, идущие на разных

стадиях расширения Вселенной, включая наиболее ранние стадии.

Один из основных методов астрофизики – спектральный анализ. Если

пропустить луч белого солнечного света через узкую щель, а затем сквозь

стеклянную трехгранную призму, то он распадается на составляющие цвета, и

на экране появится радужная цветовая полоска с постепенным переходом от

красного к фиолетовому – непрерывный спектр. Красный конец спектра

образован лучами, наименее отклоняющимися при прохождении через призму,

фиолетовый – наиболее отклоняемыми. Каждому химическому элементу

соответствуют вполне определенные спектральные линии, что и позволяет

использовать данный метод для изучения веществ.

К сожалению, коротковолновые излучения – ультрафиолетовые,

рентгеновские и гамма лучи – не проходят сквозь атмосферу Земли, и здесь на

помощь астрономам приходит наука, которая до недавнего времени

рассматривалась как, прежде всего техническая – космонавтика (от греч.

«наутике» – искусство кораблевождения), обеспечивающая освоение космоса для

нужд человечества с использованием летательных аппаратов.

Космонавтика изучает проблемы: теории космических полетов – расчеты

траекторий и т.д.; научно-технические – конструирование космических ракет,

двигателей, бортовых систем управления, пусковых сооружений, автоматических

станций и пилотируемых кораблей, научных приборов, наземных систем

управления полетами, служб траекторных измерений, телеметрии, организация и

снабжение орбитальных станций и др.; медико-биологические – создание

бортовых систем жизнеобеспечения, компенсация неблагоприятных явлений в

человеческом организме, связанных с перегрузкой, невесомостью, радиацией и

др.

История космонавтики начинается с теоретических расчетов выхода

человека в неземное пространство, которые дал К. Э. Циолковский в труде

«Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 г.). Работы

в области ракетной техники начаты в СССР в 1921 году. Первые запуски ракет

на жидком топливе осуществлены в США в 1926 году.

Основными вехами в истории космонавтики стали запуск первого

искусственного спутника Земли 4 октября 1957 года, первый полет человека в

космос 12 апреля 1961 года, лунная экспедиция в 1969 году, создание

орбитальных пилотируемых станций на околоземной орбите, запуск космического

корабля многоразового использования.

Работы велись параллельно в СССР и США, но в последние годы наметилось

объединение усилий в области исследования космического пространства. В 1995

году осуществлен совместный проект «Мир» – «Шаттл», в котором американские

корабли «Шаттл» использовались для доставки космонавтов на российскую

орбитальную станцию «Мир».

Возможность изучать на орбитальных станциях космическое излучение,

которое задерживается атмосферой Земли, способствует существенному

прогрессу в области астрофизики.

Страницы: 1, 2