§ 2. Новые проблемы и перспективы развития астрономической картины мира на основе всеволновой и корпускулярной астрономии

Диапазон частот принимаемого современной астрономической аппаратурой излучения охватывает уже почти весь электромагнитный спектр. Наряду с двумя главными каналами приема информации из космоса — в оптическом и радиодиапазоне, с середины века был освоен канал приема ИК-излучения, с 60-х гг. получили развитие новые коротковолновые области астрономии — УФ-, рентгеновская, гамма-астрономия. Первым обнаруженным рентгеновским источником было Солнце. Позднее рентгеновское излучение было открыто у пульсаров (впервые у пульсара в Крабовидной туманности, Телец X-1). Другие, еще более загадочные сначала рентгеновские источники Геркулес X-1, Центавр X-1 и Центавр X-3, Лебедь X-1 в последние годы получили объяснение также как внутригалактические объекты — тесные двойные системы из обычной звезды-гиганта и нейтронной звезды, либо даже гипотетической черной дыры. Такое же объяснение было дано и удивительному переменному рентгеновскому источнику SS 433 в Орле (хотя с ним до сих пор не все ясно). Но большая часть рентгеновских источников была отождествлена с внегалактическими объектами — обычными и радиогалактиками и некоторыми квазарами.

Еще в 1961 г. космический аппарат «Эксплорер-11» обнаружил γ-излучение из центра Галактики; природа этого и ряда других типов γ-источников пока не ясна.

Перспективной областью является «корпускулярная» астрономия — изучение космических лучей, а также нейтрино. Нейтринная астрономия уже преподнесла сюрприз: поток нейтрино от Солнца оказался заметно слабее предсказанного теорией. Это вновь поставило вопрос о том, достаточно ли надежна современная теория звездных источников энергии.

К корпускулярной астрономии можно отнести и метеоритику (включая сюда и поступающее из космоса мелкодисперсное вещество) — один из наиболее информативных каналов получения сведений о составе и эволюции космического вещества в Солнечной системе, о ее истории и предыстории и об эволюции вещества в масштабах всей Галактики.

Итак, астрономическая картина мира в последние десятилетия неимоверно обогатилась новыми понятиями и представлениями как о составе и состоянии материи в космосе, так и о характерных для него процессах. Что касается состава Вселенной, то чрезвычайно расширился набор включаемых сейчас в общую картину Космоса объектов с огромным диапазоном параметров — от физического вакуума до нейтронных звезд и черных дыр.

Не менее существенный элемент астрономической картины мира — представления о характерных для Космоса силах и взаимодействиях, о темпе процессов также обогатились. К двум классическим взаимодействиям — гравитации и электромагнетизму — добавились ядерные (сильные) и слабые; теоретикам удалось свести электромагнитные и слабые силы в единое электрослабое взаимодействие. Стоит проблема дальнейших объединений, вплоть до сведения всех взаимодействий к единому. С другой стороны, есть предположения, что современный перечень фундаментальных взаимодействий еще неполон.

В астрономическую картину мира прочно вошло представление о существенной роли процессов быстропеременных с огромным выходом энергии (выбросы массы, мощного излучения) или, наоборот, с чудовищным концентрированием энергии. Поэтому наряду с уже привычным в наше время образом «взрывающейся Вселенной» (именно в смысле распространенности в ней взрывных, бурных процессов) в астрономическую картину мира уже вошел, по существу, и образ «коллапсирующей Вселенной» в том же и более широком смысле — от поведения отдельных объектов и их крупномасштабных систем вплоть до всей наблюдаемой Вселенной (закрытая модель).

Характерным для состояния самой астрономической картины мира становится быстрый переход различных понятий и образов из ранга гипотез и экстраполяций, т. е. из элементов собственно картины мира в ранг достоверных знаний, по крайней мере в свете всех доступных наблюдательных и теоретических данных современной науки. Всего с десяток лет отделяли образ «сталкивающихся галактик», вошедший в картину мира в 50-е гг., от представления об активных ядрах индивидуальных галактик как причине явления радиогалактик, а затем и квазаров и т. п., и лишь месяцы — первоначальные объяснения пульсаров как особым образом пульсирующих белых карликов от современного представления о них как о нейтронных звездах. Причем существование нейтронных звезд быстро стало рассматриваться как достоверный факт и таким образом перешло из ранга практически общепринятых гипотез, т. е. элементов картины мира, в ранг элементов фактического и теоретического ядра науки.

Напротив, также прочно вошедшие в астрономическую картину мира черные дыры все еще являются именно элементом картины мира, поскольку остаются пока гипотетическими объектами, за рамками доступных наблюдательной проверке явлений (хотя их существование считается весьма вероятным).

В связи с их введением в астрономической картине мира назревал очередной космологический парадокс: необратимая концентрация массы Вселенной в черных дырах. Парадокс был в принципе снят выдающимся английским физиком-теоретиком С. Хокингом, который в середине 70-х гг. показал, что процесс этот в конечном счете обратим. Черные дыры должны расходовать свою энергию и массу на излучение электромагнитных волн и даже частиц. Этот процесс, получивший наименование «испарение черных дыр», оказывается (кроме последней стадии) очень медленным. Тем не менее он означает, что, строго говоря, «черные дыры» не являются таковыми.

Гипотетической остается природа активности ядер галактик. Вместе с тем само явление активности ядер (открытое К. Сейфертом и введенное как характерный элемент современной картины мира В.А. Амбарцумяном) стало достоверным фактом. При попытках объяснения активности ядер конкурируют две, казалось бы, взаимоисключающие концепции звездно-галактической космогонии: классическая идея «постадийного» гравитационного сжатия диффузной материи и концепция Амбарцумяна, опирающаяся на идею дезинтеграции, разрежения вещества. Господствующее положение в астрономии, однако, прочно удерживает классическая диффузно-концентрационная концепция космогонии, предполагающая образование в центрах галактик, в квазарах в конечном счете гигантских по массе «черных дыр» (с M = 10⁹ М_☉ и более).

Ряд «странностей» наблюдаемой Вселенной заставляет вновь задумываться (в который уже раз!) о достаточности известных фундаментальных физических законов для описания и понимания как локальных, так и глобальных свойств наблюдаемой Вселенной. Такие вопросы вставали в связи с феноменом активности ядер галактик, квазаров и т. п.; колоссальным различием красных смещений членов некоторых компактных групп галактик; загадкой «скрытой массы» и т. д. Некоторые из этих проблем еще требуют решения и могут привести к существенным изменениям в картине мира.

Но одно такое изменение уже происходит. Это — развитие концепции раздувающейся (инфляционной) Вселенной, возрождающей идею множественности вселенных — метагалактик, с различной «фундаментальной физикой» и даже размерностью пространства в них. Утверждение этой концепции означало бы свершение в космологии новой революции — смену космологической картины мира. Такой поворот в представлениях о Вселенной имел бы огромное значение, еще раз демонстрируя неизбежную временность экстраполяции всегда ограниченного знания на безграничную и бесконечно разнообразную действительность.