§ 2. Планетная космогоническая гипотеза Лапласа

Лаплас, как и Ньютон, очень осторожно относился к гипотезам. Но успехи ньютоновской механики и особенно теории тяготения, на основе которой оказалось возможным объяснить сложные движения тел Солнечной системы, привлекли его внимание к удивительным особенностям этой системы и к проблеме ее происхождения. В 1796 г. появилось его наиболее широкоизвестное сочинение «Изложение системы мира». В нем Лаплас популярно (без математических формул) изложил картину ньютоновской гравитирующей Вселенной. Но наиболее известно из всего объемистого сочинения его «седьмое и последнее» примечание, которое содержит небулярную планетную космогоническую гипотезу Лапласа. (В издании 1796 г. она занимала менее трех страниц. В отдельное примечание на 14 страницах была выделена начиная с издания 1824 г.)

Быть может, не без влияния Канта и В. Гершеля зародился первый вариант гипотезы Лапласа о возникновении из первичной туманности в едином процессе Солнца и планет. Во всяком случае начиная с изданий 1811—1813 гг. его «Изложения системы мира» Лаплас увязывал свою расширенную к тому времени концепцию со звездно-космогоническими выводами Гершеля и его наблюдениями соответствующих объектов («туманных звезд» — планетарных туманностей с ярким центром). Досадная ошибка Канта — допущение самопроизвольного возникновения вращения в изолированной массе — у Лапласа была уже немыслима. Он предположил протопланетную туманность изначально вращающейся (рис. 25).

Лаплас рассмотрел возможный путь образования — под действием силы всемирного тяготения — системы планет и спутников из первоначальной горячей разреженной туманности, вращавшейся вместе с формировавшимся в ее центре Солнцем и составлявшей как бы его атмосферу. При ее охлаждении и сжатии от нее постепенно отслаивались в экваториальной плоскости газовые кольца. Отслаивание кольца происходило в тот момент, когда растущая при сжатии туманности центробежная сила на внешнем краю уравновешивала силу тяготения. В то время как основная часть туманности продолжала сжиматься и формировать новые кольца, в каждом из них, как полагал Лаплас, вещество стягивалось к случайной наиболее плотной части, образуя планету. Аналогично мыслилось возникновение спутников.

Лаплас писал, что, хотя он пришел к такой идее самостоятельно, существенным подкреплением ее стали для него выводы Гершеля о сгущении туманности в звезды, опиравшиеся на обширные наблюдения рядов туманностей с яркими ядрами и различной концентрацией света к центру.

Гипотеза Лапласа приобрела широчайшую известность и в течение столетия царила над умами. Это и понятно. Туманные и весьма произвольные космогонические построения Декарта, идеи Сведенборга и Бюффона о возникновении планет как редкого, притом случайного акта (в результате отрыва от Солнца части его вещества под действием либо случайно возникшего вихря на самом Солнце, либо от удара внешнего тела — кометы), не могли идти ни в какое сравнение с четкой концепцией Лапласа. Ведь согласно его гипотезе рождение планетных систем становилось таким же закономерным процессом, каким, например, было вызревание колоса из зерна, брошенного в подходящую почву. Здесь такой «почвой» была гравитационная Вселенная Ньютона, а «зернами» — сжимающиеся в звезды вращающиеся туманности.

Рис. 25. Космогоническая гипотеза Лапласа

В звездно-планетной космогонической гипотезе Гершеля — Лапласа, рисовавшей широкую картину закономерной эволюции космической материи от состояния диффузной массы до плотных горячих звезд и планетных систем вокруг них, впервые обрастали плотью и наполнялись кровью общие идеи эволюции Вселенной, высказанные Кантом (напомним, что сочинение Канта 1755 г. практически стало известно лишь с 1791 г., когда космогония Гершеля уже далеко продвинулась).

Таким образом, идеи эволюционного развития природы первыми пробили себе дорогу именно в астрономии еще в конце XVIII в. Затем они появились и в «земных» науках — в биологии (Ламарк, 1809) и геологин (Ляйель, 1830—1833).

Обе небулярные гипотезы — звездная Гершеля и планетная Канта — Лапласа — подверглись в дальнейшем немалым испытаниям. Уже во времена Лапласа были известны явления, лишь с трудом объяснявшиеся его гипотезой (обратное, относительно Урана, движение его спутников, как это представлялось до открытия обратного вращения самого Урана); в дальнейшем выявились ее противоречия с новыми открытиями в астрономии и теоретическими выводами о невозможности сгущения материи газовых колец и планеты. Тем не менее и в середине XIX в. (А. Рош), и даже в начале XX в. (А. Пуанкаре) делались попытки математически обработать гипотезу Лапласа, не содержавшую никаких количественных расчетов, придумывалась масса «спасающих» ее дополнений.

Наиболее уязвимой в гипотезе была ее неспособность объяснить распределение момента количества движения между Солнцем (2%) и планетами (98%) при массе их в 700 раз меньшей массы Солнца.

Еще в XIX в. планетарные гипотезы Канта и Лапласа были неоправданно объединены в одну «небулярную гипотезу Канта — Лапласа». Между тем они существенно различаются предполагаемым первоначальным состоянием вещества протопланетной туманности. У Канта это пыль, из которой к том у же на первой стадии процесса образуются в результате слипания (или химического соединения) и дальнейшей аккреции тела промежуточной массы, — то, что позднее стали называть планетезималями (букв. — маленькая планетка). У Лапласа же вся туманность чисто газовая и к тому же горячая. По сути, именно объединение обеих идей в идею туманности из газа и пыли оказывается плодотворным. Исходные идеи «гипотезы Канта — Лапласа» в таком смысле действительно входят в современную планетную космогонию как одна из основных предпосылок.

Что касается главного изъяна гипотезы Лапласа, связанного с загадкой момента, то, возможно, он устраним при учете гидродинамических и электромагнитных процессов (например, идея о передаче момента на периферию посредством магнитного поля).

Главные идеи, лежавшие в основе первых эволюционных космогонических гипотез Канта, Гершеля, Лапласа, выдержали испытание временем. Это — идея постепенного качественного изменения, эволюции космической материи и главной роли в этом процессе сил гравитации.