Книга: Разум побеждает: Рассказывают ученые

Перспективы науки о космосе На вопросы отвечает Герой Социалистического Труда, академик В. А. Амбарцумян

<<< Назад
Вперед >>>

Перспективы науки о космосе

На вопросы отвечает Герой Социалистического Труда, академик В. А. Амбарцумян

Имеют ли основания разговоры о том, что в современной астрономии назрела революция, подобная революции в физике, совершившейся на рубеже XIX–XX столетий? Если да, то в чем эта революция состоит?

Фактически эта революция уже происходит. В отличие от физики, которая занимается изучением общих законов природы, астрономию интересует вопрос о том, какие небесные тела существуют, какова природа тех конкретных тел, из которых состоит Вселенная. В физике революция состояла в замене старых законов новыми, более общими. Кстати сказать, в настоящее время эта революция почти закончилась. Современные успехи физической науки — это в большинстве случаев результат применения уже известных общих теорий. Но, конечно, до сих пор наблюдаются «отголоски» этой революции в виде проникновения новых физических теорий и методов в другие науки.

В астрономии революционная ситуация носит несколько иной характер. До недавнего времени считалось, что окружающая нас Вселенная населена звездами, туманностями и планетами. Считалось, что именно из этих объектов состоит каждая галактика. Однако в результате астрономических наблюдений последнего времени мы столкнулись с объектами совершенно нового типа ядрами галактик, квазарами, пульсарами. Явления, происходящие в этих космических телах, совершенно необычны, и их описания в рамках фундаментальных теорий встречаются с серьезными трудностями.

Таким образом, впервые за три тысячи лет астрономы начали исследовать принципиально новые объекты.

Иногда можно услышать мнение о том, что современные астрономия и физика приблизились к исчерпанию основных законов природы. Обоснована ли подобная точка зрения?

Действительно, существует тенденция думать, что вся совокупность известных и даже еще неизвестных явлений природы может быть сведена к современным фундаментальным физическим законам. Но мир бесконечно разнообразен. И потому предположение о том, что бесконечное разнообразие явлений природы может быть понято с помощью фундаментальных законов и теорий, являющихся обобщением ограниченного и недостаточного круга известных нам фактических данных, вряд ли правильно.

Нельзя думать, что система законов теоретической физики, полученная на каком-либо этапе развития науки, окажется окончательной и абсолютно точной. И поэтому надежды на то, что мы уже находимся на пороге создания окончательной картины мира, наивны.

Мир устроен совсем не так просто, как нам хотелось бы. Он бесконечно разнообразен, и поэтому на каждом этапе развития науки наши знания представляют собой лишь определенную степень приближения к истинной его картине. Но всякий раз новые наблюдения расширяют эти представления. Так было и так будет всегда.

Нередко современные физики и астрофизики считают, что выдвигать принципиально новые теории для объяснения новых фактов нельзя до тех пор, пока не исчерпаны все возможности их объяснения с помощью существующих теорий. Считаете ли вы правомерной подобную точку зрения?

Нет! Хотя бы потому, что возможности уже существующих «старых» теорий никогда нельзя исчерпать. И в пределах уже известных теорий всегда останутся новые возможности.

История науки показывает, что принципиально новые идеи, как правило, выдвигались еще тогда, когда попытки объяснения тех или иных явлений с позиций уже существующих теорий были заведомо далеки до исчерпания.

Каким открытиям в области изучения Вселенной вы придаете особенно важное значение?

Наиболее важными мне представляются неожиданные открытия, которые кажутся необычными, диковинными. Хотя это вовсе не означает, что систематические исследования «обычных» объектов не могут приводить к фундаментальным результатам. И все же неожиданное всегда обращает на себя внимание.

На современном этапе мы переживаем эпоху величайших астрономических открытий, при которых вскрываются принципиально новые явления во Вселенной.

Как вы относитесь к той точке зрения, что все бесконечное разнообразие Вселенной можно описать с помощью конечного числа фундаментальных законов, подобно тому, как с помощью десяти цифр можно описать бесконечное множество чисел натурального ряда?

Открытия последних лет в области астрофизики свидетельствуют о том, что эта точка зрения неверна, что истина противоположна этой точке зрения: природа бесконечно глубока.

Теоретический аппарат современной физики не является последним словом нашего познания. Попытки описать диковинные явления, открытые за последние годы, в рамках современных фундаментальных физических теорий встречают во многих случаях серьезные трудности. Это означает, что естествознание идет к признанию «неизбежности все более странного мира».

Каких же явлений можно ожидать за границами применимости современных фундаментальных физических законов?

Основными физическими законами, которые накладывают ограничения на характер происходящих в природе явлений, служат «законы сохранения». Среди них особо важную роль играют законы сохранения энергии, момента количества движения (вращательного момента) и числа барионов. Вполне можно ожидать, что если количество новых открытий в астрономии будет возрастать теми же темпами, что и в настоящее время, то будут обнаружены факты, которые приведут к изменению этих законов.

Значит ли это, что изменятся сами эти законы, их содержание или расширятся лишь границы их применимости, то есть они распространятся на новые, неизвестные ранее формы материи? Видимо, и то и другое. Но при этом следует подчеркнуть, что и старые законы будут, конечно, продолжать применяться к определенной области явлений. Какими бы ни были новые теории, они должны включать в качестве частных или предельных случаев старые — в тех границах, в которых применимость последних экспериментально подтверждена.

Имеются ли какие-либо принципиальные особенности в познании астрофизических объектов?

Разумеется. Астрономия — наука наблюдательная. Наблюдение — основной ее метод. И в этом смысле она весьма существенно отличается от остальных разделов физики, которые являются экспериментальными. Изучение любых объектов основано на сравнении их различных состояний. Экспериментатор, меняя условия опыта, имеет возможность, так сказать, активно, по своему желанию вызывать необходимые изменения сам. Наблюдатель же должен ждать, пока такие изменения произойдут в природе. Еще одна трудность состоит в том, что повторные наблюдения того или иного явления часто оказываются возможными лишь через весьма длительные промежутки времени. Экспериментатор же в принципе может повторить опыт какое угодно число раз.

Однако было бы ошибкой думать, что наблюдательные исследования абсолютно пассивны.

В своих исследованиях космических объектов астрофизики отнюдь не беспомощны. Обнаружив интересное, заслуживающее внимания явление и наблюдая его, астрофизик сознательно подбирает для наблюдений другой объект, где имеются основания ожидать те же явления, но в измененных условиях. Но, конечно, для этого приходится искать, и часто искать довольно долго. Например, меня в настоящее время интересуют явления, происходящие в так называемых «красных карликах». Это — вспышки, продолжающиеся обычно несколько минут, при которых яркость такой звезды неожиданно возрастает в 10 — 100 раз. Возник вопрос: а что произойдет, если во время вспышки яркость звезды увеличится, скажем, в 500 раз? Как получить на него ответ? Физик в таких случаях поставил бы соответствующий эксперимент, астроном вынужден ждать. Но это активное ожидание, поскольку астроном концентрирует свое внимание именно на тех объектах, где интересующее его явление может произойти.

В этом и заключается специфика астрофизических исследований — активно выбирать и ждать. С философской же точки зрения и эксперимент и наблюдение — опыт, только в одном случае более активный, а в другом — более пассивный.

Можно ли предположить, что сложность описания современной наукой некоторых астрономических и физических явлений связана с недостаточностью наших знаний и что со временем это описание станет более простым?

Вообще говоря, степень сложности описания данного явления природы по мере развития науки действительно уменьшается. Но это связано главным образом не с углублением наших знаний, а с прогрессом способов изложения, Например, развитие нового математического аппарата часто позволяет более просто описать те или иные природные процессы. Хотя, разумеется, достижение более простого описания явлений в какой-то степени связано и с расширением и углублением наших знаний. Ведь все наши теории — это не что иное, как обобщение опыта, наблюдаемых фактов. И если нам в процессе познания природы удается прийти к лучшему обобщению фактов, это, естественно, влечет за собой и более совершенное их описание.

Поскольку речь зашла о математике, хотелось бы узнать ваше мнение о ее роли в развитии, например, физики и астрономии. Действительно ли математика столь могущественна?

Я не принадлежу к числу тех, кто склонен слишком преувеличивать роль математики. Не следует забывать, что математическая теория любого явления, какой бы абстрактной она ни выглядела, в конечном счете представляет собой обобщение определенных опытных данных. Поэтому я бы сказал, что математика — скорее орудие исследования. Из одной математики без изучения реальных явлений трудно «высосать» что-нибудь совершенно новое.

Но, разумеется, совершенствование математических методов имеет огромное значение для развития естественных наук.

Какова физическая сущность тех сложных абстракций, которыми довольно широко пользуются современные физики и астрофизики и которые заведомо не обладают наглядностью (многомерные пространства, бесконечности и т. п.)? В какой мере подобные свойства и отношения присущи самой природе?

В большинстве случаев они присущи самой природе. И в этом, вообще говоря, нет ничего удивительного. Так и должно быть. В свое время думали, что природа по своей сути наглядна и возможно построить ее точную механическую модель и что только уровень наших знаний не позволяет сделать этого. Однако мы, материалисты, не можем ожидать, что механизм всякого явления должен допускать наглядное представление и описание. Ведь наглядность связана с особенностями и условиями восприятия человеком окружающего мира. Но сами явления существуют независимо от нашего сознания и потому вовсе «не обязаны» протекать наглядно с нашей человеческой точки зрения.

История физики убедительно подтверждает справедливость данного положения. Были обнаружены многие явления и объекты, механические модели которых не могут быть созданы, например электрон. В настоящее время известен целый ряд явлений, которые заведомо нельзя представить себе наглядно в доступных нам обычных образах, скажем Рима-ново пространство, или четырехмерное пространство, или спин элементарной частицы. Иногда спин, правда, изображают как вращение частицы. Но на самом деле это лишь довольно грубое упрощение — в действительности понятие спина отражает более сложные свойства микрочастицы, которые не могут быть отражены с помощью классических механических понятий.

Но модели не обязательно должны быть «вещественными». Существуют ведь, скажем, математические модели, и в частности модели «Вселенной как целого». Какова их ценность?

Безусловно, такие модели могут отражать существенные стороны реальной действительности, в частности описывать некоторые свойства Вселенной. Именно таким путем, например, было предсказано существование реликтового радиоизлучения и распределение в нем энергии. В настоящее время такое радиоизлучение, как известно, обнаружено. Это, бесспорно, важный успех теории.

А как быть с теми теоретическими моделями Вселенной, справедливость которых еще не подтверждена наблюдениями? Можно ли придавать им сколько-нибудь серьезное значение? Например, космолог А. Л. Зельманов высказал интересную идею о том, что в бесконечно разнообразной Вселенной в принципе можно ожидать реализации любых условий и явлений, допустимых с точки зрения известных нам фундаментальных физических законов и теорий.

Мне кажется, что основная мысль А. Зельманова правильна. Природа действительно настолько разнообразна, что если какая-либо модель возможна с точки зрения существующих законов и теорий, то есть основания ожидать, что в природе действительно могут иметь место явления, которые близки к ней по своему характеру.

Как известно, одной из основных идей, которую вы развиваете, является идея существования сверхплотных тел, которые дают начало различным космическим объектам. О каких формах подобной сверхплотной материи можно говорить в настоящее время?

Одну такую форму мы знаем из физики — атомное ядро, представляющее собой не что иное, как сверхплотное вещество. Согласно теоретическим расчетам, сверхплотные объекты, имеющие массу порядка массы звезды, должны состоять из нейтронов и гиперонов. Такими объектами являются, по-видимому, пульсары и некоторые рентгеновские источники.

Но вполне возможно, что в природе могут существовать и другие сверхплотные объекты. Основание для такого вывода дают наблюдения некоторых необычных процессов, происходящих в ядрах галактик. Однако судить о том, в какой мере эти процессы связаны с активностью подобных сверхплотных масс, позволят лишь будущие наблюдения.

Существование сверхплотных масс можно предположить и там, где происходит процесс звездообразования, возникают новые звездные ассоциации и звездные скопления.

А не могут ли находиться или образовываться сверхплотные сгустки и внутри звезд?

На этот вопрос сейчас трудно дать ответ.

Вполне возможно, что сверхплотное вещество имеется и в недрах некоторых «обычных» звезд. Однако эта проблема требует специальных исследований.

Что вы можете сказать по поводу результатов нейтринных наблюдений Солнца?

До сих пор все наши представления о внутреннем строении Солнца базировались на усиленно разрабатываемой уже двумя поколениями астрофизиков-теоретиков общей теории внутреннего строения звезд. Основная ее идея базируется на гипотезе о термоядерном синтезе как основном источнике энергии их лучеиспускания.

Построенная таким образом теоретиками модель звезды оказалась способной объяснить много известных нам фактов, относящихся к звездам. Однако астрофизиков очень смущало то, что, несмотря на происходящие за последние десятилетия многочисленные новые открытия в мире звезд, ни одно из этих открытий, по существу, не было предсказано теорией их внутреннего строения.

Необходим был какой-то контрольный эксперимент. Он был поставлен. Это была попытка обнаружить предсказанный теорией поток нейтрино от Солнца. Эксперимент показал, что поток не наблюдается.

Какое заключение из всего этого? Необходимо понять, что существующие теоретические модели являются настолько ориентировочными, что не выдерживают точных количественных сравнений, когда речь идет о новых явлениях. Поскольку, однако, выводы, касающиеся внутренних слоев звезды, требуют очень обоснованной теории и точного знания всех входящих в рассмотрение величин, то на данном этапе построенные модели могут иногда вести к грубым ошибкам и просчетам. Несоответствие существующим теоретическим моделям Солнца найденного группой А. Б. Северного (Крымская астрофизическая обсерватория) периода пульсации ярко свидетельствует об этом.

Астрономия, как я уже говорил, наука прежде всего наблюдательная. Одно наблюдательное открытие такого рода, какое сделано в Крыму, стоит больше тысячи теоретических работ, не имеющих под собой точной количественной основы. Будучи сам теоретиком, я решаюсь все же высказать такое мнение. Вместе с тем я призвал бы ко всесторонней проверке и к дополнению выполненных в Крыму очень важных наблюдений — именно они должны лечь в основу новых теоретических построений, касающихся внутреннего строения Солнца.

Из истории науки известно, что во многих случаях исследователям удавалось получать важные результаты благодаря интуиции. Не раз сбывались и ваши предсказания, сделанные тогда, когда для подобного вывода, казалось, еще недостаточно фактов. Что же такое интуиция?

Иногда дело изображается таким образом, что интуиция — это какое-то «прозрение», ни на чем объективном не основанное. Однако «пророчества» в естествознании, намного опережающие свое время, чаще всего исходят из тщательного продумывания имеющихся фактических данных и умения из многих возможных вариантов, их объясняющих, выбрать тот, который имеет некоторый, может быть, едва заметный перевес по сравнению с другими, является наиболее близким к истине. В этом умении правильно оценить ситуацию и состоит искусство естествоиспытателя.

Каковы сегодня основные задачи возглавляемой вами Бюраканской обсерватории АН Армянской ССР?

В первые годы существования Бюраканской обсерватории наши астрофизики занимались преимущественно изучением звезд, входящих в нашу Галактику. Затем они стали инициаторами систематических, ведущихся по развернутой программе наблюдений внегалактических объектов. А сейчас в Бюраканской обсерватории, получившей широкую известность благодаря большому числу астрономических открытий, в частности открытий внегалактических объектов, на повестку дня ставится проблема более тщательного исследования, изучения многочисленных открываемых объектов. Добрую службу тут, в частности, сослужит новый гигантский телескоп с диаметром зеркала 2,6 метра, недавно установленный в обсерватории.

В какой степени данные современной астрофизики способствуют преодолению религиозных представлений о мире?

Современные данные о строении Вселенной и природе космических явлений способствуют преодолению религиозных представлений больше, чем когда бы то ни было.

Мир не только оказался не таким, каким его изображала религия, но даже и не таким, каким его еще сравнительно недавно представляла себе наука. Мы стремимся уложить картину мира в некоторые рамки с помощью тех или иных законов или уравнений. Но природа всегда оказывается богаче. Пожалуй, это самое убедительное доказательство того, что внешний мир существует независимо от нашего сознания. И от всякого сознания вообще, поскольку никаких проявлений подобного, стоящего над природой, сознания наука не обнаружила.

Таким образом, развитие науки подтверждает материалистическую точку зрения и не подтверждает идеалистическую. А всякая религия, как известно, есть примитивная форма идеализма.

<<< Назад
Вперед >>>

Генерация: 0.529. Запросов К БД/Cache: 0 / 0
Вверх Вниз