Книга: Извечные тайны неба

Всеволновая астрономия

Всеволновая астрономия

В начале этой главы мы уже коснулись особенностей общенаучной революции XX века, которая повлекла за собой новый, неизвестный ранее уровень взаимодействия науки и общества. Наука или, как ее зачастую справедливо теперь называют, Большая Наука стала громадной областью общественной жизни. Она поддерживается и управляется государством, и это как никогда ранее резко подчеркнуло зависимость науки от социально-политических и экономических факторов. В одних странах в государственные цели управления наукой входит благо народа, в других она откровенно поставлена на службу правящему классу, однако внешние признаки современной науки в странах с различными социально-экономическими системами во многом схожи. Наука резко «вздорожала» и способна поглотить сегодня до 5-6% валового национального продукта. Профессия научного работника в развитых странах вошла в число массовых профессий. Окрепла тенденция к комплексно-системному единству знания, т. е. к сближению и взаимопроникновению естественных, технических и общественных наук; на стыках наук возникло немало направлений комплексных исследований, таких как математические методы исторических исследований, техническая эстетика, структурная лингвистика, математическая социология и многие другие.

Наука резко расширила свое влияние на культуру. Характерные в этом отношении примеры: всеобщий интерес к жанру научной фантастики, превращение научно-популярного жанра в крупную отрасль современной литературы. Во многом под влиянием запросов науки формируется в настоящее время система образования. Значительное влияние достижений науки испытывает на себе философия.

Крупные перемены в XX в. произошли в существе научного метода. Если еще в XIX в. в науке безраздельно царил «лапласов детерминизм», а на Вселенную смотрели как на отличный раз и навсегда отлаженный «часовой механизм», то теперь наступило время уяснить, сколь велика в природе роль случайных процессов. Оказалось, что немаловажна роль и самого ученого. Как метко заметил выдающийся физик В. Гейзенберг, то, что мы исследуем – это не просто природа, а «природа, которая выступает в том виде, в каком она выявляется благодаря нашему способу постановки вопросов».

В XX в. отчетливо проявлялась тенденция к технизации эксперимента с использованием дорогостоящих уникальных установок. Более того, в экспериментальном отношении на смену одиночным проверочным опытам пришло комплексное моделирование явлений в их динамике. Возможности математического моделирования процессов и явлений способствовали дальнейшей математизации науки и обогатили творческую функцию математики.

Место науки в современном обществе определяется ее богатыми возможностями как непосредственной производительной силы. От физики ожидается овладение новыми видами энергии, в первую очередь, благодаря управляемой термоядерной реакции. Химия доказала свою эффективность, например, в создании принципиально новых конструкционных материалов. Биология, в частности, способствовала «зеленой революции» – резкому повышению продуктивности сельского хозяйства. Технические науки служат основой технологического перевооружения производства. Эти примеры легко умножать.

Перспективные направления современной науки во многом определяются стоящими перед человечеством глобальными проблемами, имеющими преимущественно экологическую окраску: истощение сырьевых ресурсов, включая энергетические проблемы, нехватку питьевой воды и т. п., загрязнение окружающей среды с пагубными последствиями для фауны и флоры, необходимость овладения богатствами Мирового океана, космическим пространством и т. д.

Вместе с тем, с начала XX в. наука оказалась вовлеченной в создание и совершенствование неизвестных ранее видов оружия массового уничтожения-химического, бактериологического, атомного, нейтронного, лазерного. Часть из этих бесчеловечных видов оружия испытывалась на людях в ходе двух мировых войн. Эти обстоятельства всколыхнули проблему социальной ответственности ученых. Ученые в борьбе за мир, гуманизм и социальный прогресс – закономерное явление науки XX в.

Разумеется, астрономия не осталась в стороне от событий общенаучной революции XX в. Однако, как это ни горько для астрономов, в XX в. она утратила некогда заслуженно ей принадлежавшую роль лидера естествознания. Она перестала быть «законодательницей мод». Теперь на ведущее место среди фундаментальных наук выдвинулись физика, биология, химия. Но это вовсе не означает, что темпы развития астрономии сократились. В условиях общенаучной революции, приобщившись к достижениям других научных дисциплин и достижениям техники, астрономия тоже совершила грандиозный скачок, преобразовавшись из астрономии оптической в астрономию всеволновую.

Мы уже имели ранее случай упомянуть, что энергия, которая идет к Земле от других небесных тел в форме электромагнитного излучения, заключена в нескольких диапазонах спектра, которые выделялись исторически по особенностям методов их изучения и регистрации. Еще в 1800 г. Вильям Гершель, наблюдая солнечный спектр, оставил термометр за его красным концом и обнаружил там повышение температуры. Так были открыты невидимые «тепловые» лучи – инфракрасное излучение.

Годом позже сходным образом по влиянию на хлористое, серебро было обнаружено излучение ультрафиолетовое.

Оптический диапазон – видимый свет – лишь ничтожная доля электромагнитного спектра. Энергия поступает к Земле также в форме гамма-, рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного излучения и радиоволн.

Оптический диапазон, доступный невооруженному глазу, был освоен человеком с момента рождения. Насколько это позволяла атмосфера, велись скромные наблюдения в инфракрасной области. Инфракрасное излучение сильно поглощается содержащимся в воздухе водяным паром, и поэтому телескопы со спектральными приемниками инфракрасного излучения стремятся устанавливать в высокогорных и засушливых районах. Как мы рассказывали, в середине XX в. был успешно освоен радиодиапазон. Для наблюдений в остальных участках спектра пришлось поднять астрономические приборы в заатмосферные высоты. Поначалу для этой цели использовали полеты самолетов и стратостатов, позже стали устанавливать аппаратуру на искусственных спутниках Земли.

Под астрофизикой высоких энергий мы понимаем сегодня самую молодую область экспериментальной астрофизики, которая занимается наблюдениями коротковолновой части электромагнитного спектра: ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. Энергия излучения в этих областях спектра намного выше, чем во всех остальных, и такое излучение дает представление о космических процессах, проходящих с наибольшим выделением энергии. Существо подобных процессов во многих отношениях остается загадкой, и отсюда проистекает ценность внеатмосферных астрономических наблюдений на пилотируемых космических кораблях и автоматических космических аппаратах. Наблюдения в рентгеновском диапазоне, например, привели к открытию нескольких десятков неизвестного ранее типа вспыхивающих объектов. Они расположены преимущественно близ центра нашей Галактики и в некоторых богатых шаровых скоплениях. Интервалы между всплесками рентгеновского излучения составляют от нескольких часов до нескольких дней. Эти новые объекты «рентгеновского неба» получили название барстеров.

Всеволновая астрономия – детище XX века, и она стала реальностью лишь на базе освоения многих достижений физики, электроники, кибернетики, космонавтики. Астрофизика высоких энергий делает первые шаги. Мы воздерживаемся от упоминания ряда ее конкретных открытий последнего десятилетия, но вновь и вновь подчеркнем, что она изменила дух астрономии. Астрономия окончательно перестала быть наукой о статичном мире. В сферу ее интересов ворвались процессы эволюции, протекающие в метагалактических масштабах, ворвались природные объекты, отличающиеся экстремальными плотностями и температурами. Не будет удивительно, если дальнейшее их исследование действительно поведет в скором времени даже к необходимости пересмотра кое-каких физических представлений. Благодаря прогрессу этой отрасли астрофизики мы с фактами в руках можем характеризовать особенности гигантских нестационарных и взрывных процессов, гораздо более уверенно строить модели начальных стадий расширения Вселенной.