Опыты научные, политические и философские (Том 1)

Спенсер Герберт

Если один из этих предполагаемых млечных путей так далек от нас, что в сравнении с этим расстоянием наши междузвездные пространства превращаются в точки и, следовательно, все размеры целой нашей звездной системы становятся сравнительно ничтожными, не следует ли из этого неизбежным образом, что сила телескопа, необходимая для того, чтобы разложить этот дальний млечный путь на звезды, должна быть неизмеримо больше той силы, которая требуется, чтобы разложить на звезды наш Млечный Путь? Не очевидно ли, что телескоп, который только что может с ясностью показывать самые дальние звезды нашей группы, должен оказываться положительно недостаточным для разложения этих дальних групп на звезды? Что же мы после этого должны заключить, когда оказывается, что тот же самый инструмент, который разлагает множество туманных пятен на звезды, не в состоянии разложить вполне наш собственный Млечный Путь? Возьмем сравнение из области обыденной жизни. Предположим, что человек видит рой пчел, простирающийся, как это иногда действительно бывает, так высоко в воздухе, что отдельные особи становятся почти невидимыми; положим, что этот человек говорит, что такое-то пятно на горизонте есть рой пчел; что он знает это на том основании, что он может разглядеть пчел как отдельные пятна. Как ни изумительно было бы подобного рода утверждение, оно не превышало бы в невероятности того, которое мы в настоящее время разбираем. Выразите расстояние цифрами, и нелепость станет еще ощутимее. Круглым числом расстояние Сириуса от Земли в полмиллиона раз превосходит расстояние Земли от Солнца. И согласно разбираемой нами гипотезе, туманные пятна отстоят от нас в полмиллиона раз далее, чем Сириус. Припомним теперь, что наш "звездный остров или туманное пятно, как Гумбольдт называет его, образует чечевицеобразный приплюснутый и со всех сторон отделенный слой, большую ось которого принимают в 700 или 800 раз более расстояния Сириуса от Земли, малую же ось в 150" {Cosmos(7ed.),I,79,80}. А так как полагают, что наша Солнечная система лежит около центра этого скопления, то из этого следует, что мы отстоим

от дальнейших частей его приблизительно в 400 раз далее, чем от Сириуса. Но звезды, образующие эти дальнейшие части скопления, невидимы для нас отдельно даже в самые сильные телескопы. Как же после этого могут те же телескопы показывать нам отдельно звезды туманного пятна, отстоящего от нас в полмиллиона раз далее, чем Сириус? Оказывается, что звезда, невидимая для нас за дальностью расстояния, становится видимой, если то же расстояние увеличить в 1200 раз. Неужели мы можем согласиться с выводом подобного рода? Не лучше ли заключить, что туманные пятна не суть отдаленные млечные пути? Не получим ли мы следствия, что, чем бы они, в сущности, ни оказались, они должны отстоять от нас, по крайней мере, не далее крайних точек нашей собственной звездной системы.

Во всей вышеизложенной аргументации подразумевается, что различие в видимой величине звезд обусловливается главным образом различием расстояний до них. На этом предположении основано обычное учение о туманных пятнах, и во всем нашем предшествовавшем разборе мы оставляли его нетронутым. Между тем еще в то время, когда оно впервые было высказано сэром В. Гершелем, оно было чисто произвольным предположением; в настоящее же время оно оказывается окончательно несостоятельным. Но, к сожалению, как истинность его, так и ложность равно подрывают умозаключения тех, которые рассуждают, как Гумбольдт. Рассмотрим оба случая.

С одной стороны, что оказывается, если предположение ложно? Если видимая величина звезд не есть следствие их сравнительной близости к нам, а постоянно умаляющийся размер их не обусловливается постоянно возрастающей отдаленностью от нас, - что станется с выводами о размерах нашей звездной системы и о расстоянии до туманных пятен? Если, как было недавно доказано, почти невидимая звезда 61 Лебедя имеет больший параллакс, чем альфа Лебедя, хотя, по вычислениям, основанным на предположении сэра В. Гершеля, расстояние до нее должно бы было быть приблизительно в двенадцать раз более, и если, как оказывается, существуют телескопические звезды, лежащие ближе к нам, чем Сириус, - то какую силу имеет, после этого, то умозаключение, что туманные пятна весьма удалены от нас, потому что светлые массы, входящие в их состав, становятся для нас видимыми только при помощи очень сильных телескопов? Ясно, что если самая блестящая звезда всего неба и такая звезда, которую нельзя даже рассмотреть простым глазом, оказываются лежащими на одинаковом расстоянии, то относительная степень видимости отнюдь не может быть мерилом для относительной дальности звезды. Если же это так, то туманные пятна могут лежать от нас сравнительно близко, хотя звездочки, составляющие их, и представляются нам чрезвычайно мелкими.

С другой стороны, что будет следовать, если мы допустим истинность вышесказанного предположения? Доводы, приводимые в его оправдание, когда речь идет о звездах, должны равным образом оправдывать его и тогда, когда речь идет о туманных пятнах. Никто не станет утверждать, что в общей сложности видимая величина звезд служит указанием их расстояния, не допустив в то же время, что в общей сложности видимая величина туманных пятен служит указанием их расстояний, что, вообще говоря, более крупные суть ближайшие, а более мелкие - дальнейшие. Посмотрим же теперь, какой неизбежный вывод это влечет за собой для разложимости туманных пятен. Самые крупные или самые близкие должны всего легче разлагаться на звезды; по мере того как пятна становятся меньше, разложение их должно представлять все большие и большие трудности; наконец, неразложимые пятна должны быть наименьшие. А между тем в действительности мы видим совершенно обратный факт. Самые крупные туманные пятна или совсем не разложимы, или же разложимы лишь отчасти при помощи самого сильного телескопа; между тем как значительную долю довольно малых туманностей легко можно разложить при помощи гораздо слабейших телескопов. Инструмент, в который большое туманное пятно в Андромеде, имеющее два с половиной градуса в длину и один градус в ширину, представляется не более как светлым туманом, разлагает туманное пятно, имеющее не более 15 минут в диаметре, на 20 000 звездных точек. Между тем как отдельные звезды туманного пятна, имеющего 8 минут в диаметре, видны так явственно, что их можно пересчитать, туманное пятно, занимающее пространство в 560 раз большее, не представляет вовсе никаких звезд. Как объяснить эти факты с точки зрения обычной гипотезы?

Но остается еще одно затруднение, которое, быть может, очевиднее предыдущего подрывает эту теорию; это затруднение представляют магеллановы облака. Описывая наибольшие из них, сэр Джон Гершель говорит:

"Большое облако, так же как и малое, состоит частью из больших полос и смутно обозначенных клочков неразложимой туманности, частью из туманности, представляющей всевозможные степени разложения вплоть до совершенно ясно разложенных звезд, подобных звездам Млечного Пути; а также из правильных и неправильных туманных пятен в тесном смысле этого слова, из шарообразных куч, представляющих различные степени разложимости, и из скученных групп, достаточно обособившихся и сгустившихся, чтобы подходить под название звездных куч" ("Cape Observations", p. 146).

В своих Очерках астрономии сэр Джон Гершель, повторив это описание в других выражениях, замечает далее:

"Это соединение различных особенностей, если разобрать его надлежащим образом, в высшей степени поучительно; оно дает нам некоторые данные для оценки вероятного относительного расстояния туманных пятен и звезд и действительной степени яркости отдельных звезд, сравниваемых одна с другой. Если принять видимый полудиаметр большого облака равным 3-м градусам и предположить, что телесная его форма приблизительно сферическая, то ближайшие и отдаленнейшие его части разнятся в своем расстоянии от нас немногим больше чем на одну десятую нашего расстояния от его центра. Следовательно, разница в расстояниях не может в значительной степени ни усиливать яркость тех предметов, которые находятся в ближайших его частях, ни значительно ослаблять яркость тех, которые находятся в более отдаленных частях. Между тем в этом шарообразном пространстве мы насчитываем более 600 звезд седьмой, восьмой, девятой и десятой величин; около 300 туманных пятен, шарообразных и других куч всевозможных степеней разложимости и меньшие рассеянные звезды различных меньших величин, начиная от десятой и кончая такими, которые по своей многочисленности и малости составляют неразложенную туманность, занимающую пространство в несколько квадратных градусов. Если бы нам представлялся только один такой предмет, можно бы еще без особенного невероятия утверждать, что кажущаяся его шарообразность есть только действие перспективы и что в действительности существует гораздо большая относительная разница расстояния между ближайшими и отдаленнейшими ее частями. Но подобного рода устройство, являющееся уже довольно невероятным в одном случае, должно быть отброшено как окончательно невероятное и не выдерживающее критики, как скоро мы имеем дело с двумя подобными фактами. Следовательно, мы должны принять за доказанный факт, что звезды седьмой и восьмой величин могут существовать вместе с неразложимыми туманностями в пределах таких расстояний, отношения которых не более отношения 9 к 10" ("Очерки астрономии", 10-е изд., стр. 656 и 657).

Эти слова, как нам кажется, доставляют reductio ad absurdum того воззрения, против которого мы восстаем. Они оставляют нам только выбор между двумя невероятностями. Если мы допустим, что которое-нибудь из этих туманных пятен так отдалено, что его сотни тысяч звезд имеют вид Млечного Пути, оставаясь невидимыми для невооруженного глаза, мы должны в то же время допустить, что есть одинокие звезды, до того громадные, что остаются видимыми, хотя находятся на таком же расстоянии. Если мы примем другое предположение и скажем, что многие туманные пятна отстоят от нас не дальше, чем наши собственные звезды восьмой величины, то мы должны будем допустить, что на расстоянии, не превышающем то, на котором одинокая звезда остается еще слабо видимой для невооруженного глаза, может существовать группа, состоящая из сотни тысяч звезд, невидимая для невооруженного глаза. Ни одно из этих предположений не может быть принято. Что же остается нам из всего этого заключить? Лишь одно: что туманные пятна отстоят от нас не дальше, чем некоторые части нашей собственной звездной системы, в которую они входят как элементы, и что там, где они оказываются разложимыми на отдельные массы, эти массы отнюдь не могут быть рассматриваемы как звезды в обыкновенном значении этого слова {После напечатания этого опыта покойный Р. А. Проктор высказал некоторые новые соображения, говорящие за то, что туманные массы принадлежат к нашей собственной звездной системе. Противоположное заключение, которое выше оспаривалось, в настоящее время оставлено.}.

Итак, мы убедились в несостоятельности идеи, слишком опрометчиво принятой некоторыми астрономами, - идеи, будто туманные пятна суть весьма отдаленные млечные пути. Посмотрим теперь, нельзя ли согласовать различные виды, представляемые этими пятнами, с гипотезой туманных масс. Если мы возьмем редкую и далеко распространенную массу туманного вещества, имеющую диаметр, в сто раз больший диаметра Солнечной системы {Что касается возражения, которое можно сделать против чрезвычайной разреженности, предполагаемой подобного рода гипотезою, то на него ответило вычисление Ньютона, который доказал, что если бы сферический дюйм воздуха переместить на расстояние 4000 миль от Земли, то он расширился бы в шар, которого размеры превзошли бы орбиту Сатурна}, то какой ряд изменений должен произойти в этой массе? Взаимное тяготение должно сближать составляющие ее атомы или молекулы, но их сближению будет противодействовать атомное отталкивание. Преодоление этого препятствия влечет за собой развитие теплоты. Теплота отчасти выделится путем лучистого распространения, и между атомами

будет происходить новое сближение, сопровождающееся дальнейшим развитием теплоты, и это будет продолжаться непрерывно. Процессы эти будут происходить не отдельно, как они здесь описаны, а одновременно, непрерывно и с постоянно возрастающей силой. Как скоро туманная масса достигла известной степени плотности, как скоро атомы, находящиеся внутри ее, сблизились на известное расстояние, произвели известную степень теплоты и подверглись известному взаимному давлению, - некоторые из этих атомов внезапно вступят в химическое соединение. Для нашего вопроса не важно, принадлежат ли молекулы, происшедшие от этого процесса, к разряду известных нам атомных сочетаний, что может быть, или же, что вероятнее, они принадлежат к разряду более простых сочетаний, чем те, которые нам доселе известны. Для нас достаточно, что частичное соединение одинаковых или неодинаковых атомов должно в конце концов состояться. Как скоро оно состоялось, оно необходимо должно сопровождаться внезапным и сильным выделением теплоты; а пока этот избыток теплоты не ушел в пространство, вновь образовавшиеся молекулы будут оставаться равномерно рассеянными или, так сказать, растворенными в первобытной туманной среде. Но заметим, что должно случиться мало-помалу. Как скоро лучистое распространение теплоты достаточно понизило температуру, так эти молекулы осядут, а осевши, они не останутся равномерно рассеянными в первобытной массе, а соберутся в хлопья, подобно тому как вода, оседая в воздухе, образует облако. Итак, мы заключаем, что туманная масса должна с течением времени превратиться в хлопья более плотного, осевшего вещества, плавающие в более редкой среде, из которой они осели. Посмотрим теперь, какого рода механические результаты это повлечет за собой? Если тела скучены в пространстве пустом, то каждое тело будет двигаться по линии, определяемой силами притяжения всех остальных тел и изменяющейся ежеминутно от приобретаемого движения; соединение подобных скученных тел, если оно случится, может произойти лишь или от столкновения, или от рассеивания их вещества, или от образования сопротивляющейся среды. Но если скученные тела уже погружены в сопротивляющуюся среду, и особенно если такие тела имеют малую плотность, как, например, те, которые мы рассматриваем, то процесс сгущения начнется тотчас же, так как этому будут содействовать два фактора. Описанные хлопья, неправильные по форме и представляющие, как это бывает почти во всех случаях, несимметрические поверхности относительно направления движения, будут отклоняться от того пути, по которому заставило бы их двигаться взаимное притяжение, если бы ничто не мешало ему; это обстоятельство будет противодействовать тому уравновешиванию движений, которое должно бы вытекать из постоянства состава группы. Если скажут - а это в действительности и можно сказать, - что причина эта слишком ничтожна, чтобы оказать большое влияние, то можно возразить, что есть и более значительная причина, с которой она действует заодно. Среда, из которой осели хлопья и через которую они двигаются, должна, вследствие силы притяжения, сделаться в своих центральных частях плотнее, чем в периферических. Отсюда происходит то, что хлопья, которые никогда не двигаются по прямым линиям к общему центру притяжения, а двигаются по пути, отклоненному от него в ту или другую сторону (отчасти по только что указанной причине, но больше вследствие силы притяжения других хлопьев), направляясь к их общему центру тяжести, встретят больше сопротивления на своих внутренних { Т. е. обращенных к общему центру.}, чем на наружных, сторонах и таким образом на своем пути больше отклонятся к внешней стороне, чем это было бы при других условиях. Отсюда развивается стремление, которое помимо других стремлений заставит их направиться одних по одну, других по другую сторону общего центра тяжести, и, приблизившись к нему, они получат движение более или менее по касательной. Обращаем внимание при этом, что их относительные движения будут происходить не по одну сторону общего центра тяжести, а будут отклонены в различные стороны. Каким же образом может произойти движение, общее им всем? Очень просто: каждый из этих хлопьев, идя по своему пути, должен сообщать движение и среде, в которой он двигается. Огромное большинство вероятии стоит против того предположения, что различные движения, сообщаемые этой среде, будут в точности взаимно уравновешиваться. Если же они не уравновесятся взаимно, то неизбежным результатом должно быть вращение всей массы среды в одном направлении. Но как скоро преобладающий момент в известном направлении вызвал вращение среды в этом направлении, вращающаяся среда должна мало-помалу, в свою очередь, останавливать те хлопья, которые двигаются в противоположном направлении, и сообщать им свое собственное движение. Таким способом образуется мало-помалу вращающаяся среда с висящими в ней хлопьями, участвующими в ее движении и в то же время двигающимися по сходящимся спиралям по направлению к их общему центру тяжести {Здесь будет кстати упомянуть о возражении, высказанном Бабине против гипотезы туманных масс. Бабине высчитал, что если взять существующее Солнце, с наблюдаемою в нем угловою скоростью, и распределить составляющее его вещество так, чтобы наполнить орбиту Нептуна, то угловая скорость его далеко не достигла бы тогда угловой скорости, какую можно предполагать, судя по времени обращения Нептуна вокруг своей орбиты Делаемое им предположение недопустимо. Он предполагает, что все части туманного сфероида, когда тот наполнял орбиту Нептуна, имели одинаковую угловую скорость. Но процесс сгущения туманных масс, как он выше изложен, заставляет предполагать, что более отдаленные хлопья туманного вещества, позже достигающие до центральной массы и образующие ее периферические части, получают в своем более долгом пути к ней большую скорость. Рассмотрение одного из спиральных туманных пятен, напр., 51 и 99 (Мессье), сразу показывает, что вне лежащие части, достигнув ядра, образуют экваториальный пояс, двигающийся вокруг общего центра быстрее, чем остальные. Итак, у центральных частей будет малая угловая скорость, тогда как угловая скорость будет возрастать в частях, наиболее отдаленных от центра. Пока сгущение сфероида остается незначительным, трение почти не изменяет это различие Подобное же возражение, мне кажется, можно сделать и профессору Ньюкомбу. Он говорит "Если бы сжатие (туманного сфероида) достигло того, что центробежная сила и сила притяжения почти взаимно уравновесились во внешней экваториальной границе массы, то в результате получилось бы то, что сжатие по направлению к экватору совершенно прекратилось бы и ограничилось бы лишь полярными пространствами, причем каждая частица стремилась бы не к Солнцу, а к плоскости солнечного экватора. Таким образом у нас получилось бы постоянное сплющивание сфероидальной атмосферы, пока она не дошла бы до тонкого плоского диска. Тогда диск мог бы распасться на кольца, которые образовали бы планеты таким, или почти таким, способом, как предполагает Лаплас. Но по всей вероятности, заметной разницы в возрасте планет не было бы" ("Popular Astronomy", стр 512). Такое заключение предполагает, как и заключение Бабине, что все части туманного сфероида имеют одинаковую угловую скорость. Если из процесса, посредством которого образовался туманный сфероид, можно вывести (как выше оспаривалось), что его наружные части вращаются с большей угловою скоростью, чем внутренние, то в таком случае вывод, сделанный проф. Ньюкомбом, не является необходимым.}. Прежде чем мы сравним эти выводы с фактами, пойдем в нашем умозаключении несколько далее и всмотримся в ряд второстепенных действий. Различные хлопья должны быть притягиваемы не только к общему их центру тяжести, но и к соседним хлопьям. Вследствие этого вся масса хлопьев распадется на группы: каждая группа сосредоточится около своего местного центра тяжести и при этом приобретет вращательное движение, подобное тому, которое впоследствии приобретает вся туманная масса. Далее, смотря по обстоятельствам и преимущественно смотря по величине первобытной туманной массы, этот процесс местного скопления вызовет различные результаты. Если вся туманная масса невелика, местные группы хлопьев могут быть притянуты в общий центр тяжести, прежде чем составляющие их массы слились одна с другою. В более крупной туманной массе эти местные скопления могут сосредоточиться во вращающиеся сфероиды пара, еще недалеко подвинувшись к общему фокусу системы. В еще больших туманных массах, там, где местные скопления и крупнее, и в то же время отдаленнее от общего центра тяжести, они могут сгуститься в массе расплавленного вещества, прежде чем успеют произойти какие-нибудь значительные изменения в общем их распределении. Словом, смотря по обстоятельствам, определяющим каждый частный случай, образующиеся отдельные массы могут быть бесконечно разнообразны в количестве, в объеме, в плотности, в движении и в распределении.

Теперь возвратимся к видимым признакам, отличающим туманные пятна, какими они являются нам в современные телескопы. Начнем с описания тех туманных пятен, которые, по нашей гипотезе, должны находиться в самом раннем периоде развития.

Сэр Джон Гершель говорит:

"К неправильным туманностям можно причислить все те, которые при отсутствии полной и даже, во многих случаях, частной разложимости с помощью двадцатифутового рефлектора представляют такое отклонение от сферической и даже от эллиптической формы, такое отсутствие симметрии (в этой форме), что решительно не могут быть причислены к 1 -му разряду, к разряду правильных туманных масс. Этот второй разряд обнимает многие из самых замечательных и любопытных небесных тел, а также и самые обширные по занимаемому ими пространству".

Говоря о том же предмете, Араго замечает: "Форма самых крупных туманных пятен без скоплений, по-видимому, не допускает точного определения. У них нет никакого правильного очертания".

Это совпадение значительности объема, неразложимости, неправильности и неопределенности очертаний в высшей степени многозначительно. Тот факт, что самые крупные туманные пятна или вовсе не разложимы, или разложимы весьма трудно, мог быть выведен a priori, так как неразложимость, предполагающая, что скопление осевшего вещества успело произойти лишь в незначительных размерах, встречается в туманных пятнах, занимающих большое протяжение. Опять-таки и неправильность этих больших неразложимых туманных пятен можно было ожидать, так как очертания их, которые Араго сравнивает с "причудливыми формами облаков, носимых сильными и нередко противоположными ветрами", служат равным образом отличительным признаком массы, еще не успевшей сгуститься через взаимное притяжение составляющих ее частиц. Наконец, то же самое значение имеет и тот факт, что эти большие, неправильные, неразложимые туманные пятна имеют неопределенное очертание, которое незаметным образом сливается с окружающей темнотой.