Библиотека XXI века
Шрифт:
О том, как начало конденсироваться облако, из которого возникли и мы, ничего не известно; воссоздать можно лишь судьбу той его небольшой части, где возникло Солнце с планетами. Когда этот процесс начался, вспыхивающие поблизости сверхновые «загрязнили» протосолнечное облако своим радиоактивным излучением. Такое «загрязнение» имело место по меньшей мере дважды. В первый раз протосолнечное облако подверглось «загрязнению» изотопами иода и плутония – вероятно, вблизи внутренней кромки спирального рукава; а во второй раз, через 300 000 000 лет, уже в глубине спирали, другая сверхновая бомбардировала облако радиоактивными изотопами алюминия.
По времени, через которое эти изотопы, распадаясь, превращаются в другие элементы, можно примерно установить, когда произошли оба эти «загрязнения». Краткоживущие изотопы иода и плутония
Рисунок соответствует сценарию, согласно которому газовое облако в первый раз прошло через спиральный рукав 10,5 миллиардов лет назад. Его плотность была тогда ниже критической, поэтому фрагментация не началась. Это случилось лишь после вхождения в следующий спиральный рукав, 4,6 миллиардов лет назад. Условия на периферии фрагментов благоприятствовали возникновению сверхновых, а в центре – рождению менее ярких звезд типа Солнца. Под влиянием сжатия и взрывов сверхновых протосолнечное облако превратилось в молодое Солнце вместе с планетами, кометами и метеоритами. Этот космогонический сценарий не свободен от упрощений. Фрагментация газовых облаков происходит случайным образом; через огромные пространства рукавов движутся ударные фронты, вызванные различными катаклизмами; возникновению подобных фронтов могут способствовать взрывы сверхновых.
Галактики по-прежнему рождают звезды, ведь Космос, в котором мы обитаем, хотя и немолод, еще не успел состариться. Моделирование событий наиболее отдаленного прошлого показывает, что в конце концов весь протозвездный материал будет исчерпан, звезды погаснут и целые галактики «испарятся» в результате электромагнитного и корпускулярного излучения.
От этой «термодинамической смерти» нас отделяет примерно 10100 лет. Гораздо раньше – примерно через 1015 лет – все звезды утратят свои планеты из-за близкого прохождения других звезд. Все планеты, будь то мертвые или обладающие жизнью, будут выбиты со своих орбит сильными возмущениями и утонут в безбрежном мраке и холоде, близком к абсолютному нулю. Это выглядит парадоксом, но легче предсказывать, что будет со Вселенной через 1015 или 10100 лет или что происходило в первые минутыее существования, чем точно реконструировать все этапы истории Солнца и Земли. Еще труднее предсказать, что случится с нашей системой, когда она покинет спокойный промежуток между звездными облаками обоих галактических рукавов – Персея и Стрельца. Если считать, что разница между скоростью Солнца и спирали составляет 1 км/сек, то в следующий раз мы попадем в глубь спирали примерно через 500 000 000 лет.
Занимаясь космогоническими проблемами, астрофизика напоминает следствие по делу, в котором все улики лишь косвенные. Все, что можно собрать, – это некоторое число «следов и вещественных доказательств»; а из них, как из рассыпанной головоломки (многие части которой к тому же утеряны), надо сложить непротиворечивое целое. Хуже того: оказывается, что из сохранившихся фрагментов можно составить ряд неодинаковых узоров. Так, в интересующем нас случае не все данные можно выразить в точных цифрах (например, разницу между скоростью обращения Солнца и галактической спирали). Кроме того, сами рукава спирали не столь резко очерчены и не переходят в пространство между ними так отчетливо и ясно, как на нашем рисунке. И наконец, все спиральные туманности схожи друг с другом не больше, чем люди различного роста, сложения, возраста, расы, пола и так далее.
И все же то, что удается узнать о космогоническом сотворении Млечного Пути, все больше приближается к действительности. Звезды родятся главным образом внутри спиральных рукавов; сверхновые вспыхивают тоже чаще всего внутри этих рукавов; Солнце наверняка находится вблизи коротационной окружности, то есть не «где попало» в Галактике, поскольку (как мы уже говорили) в коротационной зоне существуют условия, отличные от тех, что имеют место как вблизи ядра, так и на периферии спирального диска. Благодаря компьютерному моделированию астрофизики могут за короткое время воспроизводить
III
Терминология, заимствованная из юриспруденции, не так уж плоха, если мы говорим об истории Солнечной системы в Галактике, ведь космогония занимается реконструкцией событий прошлого и тем самым поступает как суд в процессе с косвенными уликами, в котором нет ни одного неопровержимого доказательства против обвиняемого, а только ряд отягчающих обстоятельств.
Специалист по космогонии, как и судья, должен установить, что произошло в данном конкретном случае, однако он не обязан отвечать на вопрос о том, как часто подобного рода случаи происходят или какова была вероятность того, что исследуемый случай произойдет, прежде чем он действительно произошел. Но космогония, в отличие от юстиции, стремится узнать о своем предмете как можно больше.
Если выбросить в окно бутылку из-под шампанского (из толстого стекла и с характерным углублением в основании) и бутылка разобьется, то, повторяя подобные опыты, мы убедимся, что горлышко и основание остаются обычно целыми, тогда как остальная часть бутылки разлетается на множество различных по форме осколков. Может случиться, что один из осколков окажется стеклянной занозой длиной в шесть и шириной в полсантиметра.
На вопрос, как часто, разбивая бутылки, мы получим в точности такие же осколки, определенно ответить нельзя. Можно лишь установить, на сколько частей бутылки разлетаются чаще всего. Такую статистику составить несложно, повторяя эксперимент раз за разом в тех же самых условиях (высота, с которой падает бутылка; на бетон она падает или на дерево и т. д.). Но может случиться и так, что при падении бутылка столкнется с мячом, по которому только что ударил кто-то из играющих во дворе мальчишек, и в результате бутылка отскочит, влетит через открытое окно первого этажа в комнату некой старушки, что разводит золотых рыбок, плюхнется в аквариум, наполнится водой и утонет, не разбившись.
Каждый признает, что такой случай, хотя и маловероятен, все же возможен; поэтому никто не сочтет его явлением сверхъестественным, чудом, а лишь исключительным стечением обстоятельств. Так вот: статистику подобных случаев составить уже нельзя. Кроме законов механики Ньютона, кроме удароустойчивости стекла, следовало бы учесть еще, как часто мальчишки играют в этом дворе в футбол, как часто мяч во время игры оказывается там, где падают бутылки из-под шампанского, как часто старушка оставляет окно открытым, как часто аквариум стоит у окна. А если бы нам понадобилась «общая теория бутылок из-под шампанского, падающих в результате столкновения с мячом в аквариум и наполняющихся водой без каких-либо повреждений», и мы решили бы учесть все бутылки, дома, дворы, окна, аквариумы, всех мальчишек и золотых рыбок, то такую статистическую теорию мы не создали бы никогда.
Ключевой вопрос, на который надо ответить, чтобы воссоздать историю Солнечной системы и жизни на Земле, таков: произошло ли тогда в Галактике нечто подобное простому падению бутылки на мостовую (вероятность чего можно выразить статистически) или же нечто подобное случаю с мячом и аквариумом?
Явления, поддающиеся статистическому расчету, переходят в явления, не поддающиеся такому расчету, не внезапно, а постепенно; между ними нет резкой границы. Ученый занимает позицию познавательного оптимизма, то есть предполагает, что исследуемые объекты поддаются расчету. Лучше всего, если расчет основан на однозначных причинно-следственных связях: угол падения равен углу отражения; тело, погруженное в воду, теряет в весе столько же, сколько весит вытесненная им вода, и так далее. Несколько хуже, если место полной достоверности занимает вероятность. И уж совсем плохо, если ничего вообще нельзя рассчитать.