Человек перед Вселенной. Космос и картина мира

© Игорь Ярмизин, 2020

ISBN 978-5-4498-3492-8

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

ЧЕЛОВЕК ПЕРЕД ВСЕЛЕННОЙ: КОСМОС И КАРТИНА МИРА

Введение

Астрономия – старейшая из наук. Люди, будучи еще в самом диком состоянии, нечленораздельно изъясняясь и собирая для своего пропитания всякую падаль, будучи еще не в силах «замахнуться» на мамонта, все же смотрели на звезды. Спустя десятки тысяч лет, в Мезоамерике, уже была цивилизация, но в ней отсутствовали такие базовые (с нашей точки зрения) вещи как колесо или письменность, однако астрономия уже была (да еще какая развитая!). То же самое происходило везде: на всех континентах, в любых обществах и государствах. Несмотря на отдаленность, казалось бы, этих мириад Солнц, мерцающих в ночном небе, от повседневной жизни человека.

Но в древности Космос и человек не были разделены. Мировоззрение древних греков исследователи и вовсе характеризуют как «космоцентризм». Человек носил в себе Космос, они были неразрывно связаны. Его предвечная душа обитала на звездах, и лишь на время «отрывалась» от своего высокого бытия, вселяясь в свою земную оболочку, – бренное тело.

В христианской цивилизации средневековья мир звезд и человек также обретаются в неразрывном единстве. Отсюда берет свое начало астрология, толкующая о зависимости характера и судьбы человека от расположения светил.

Нынешняя астрономия говорит лишь о механике сфер и мертвой материи. Но в ХХ веке она обнаружила, что даже обезбоженный Космос на элементарном уровне сохраняет теснейшую связь с человеком. Мы все состоим из звездной пыли, ежедневно Земля обменивается материей с далекими мирами, а человек – с Землей, Солнце – источник жизни, Луна непосредственно влияет на приливы и отливы и т. д.

В ХХ веке пришлось пересмотреть многие основания науки, в нынешнем столетии, судя по всему, этот процесс продолжится. Благодаря ему, в дальнейшем человек сможет вновь обрести свое место во Вселенной. Как раньше. Поэтому, помимо кратких рассказов об основных элементах нашего мира, мы сочли нужным провести параллели в подходах к нему со стороны современной науки и мировоззрений прошлых эпох. Ведь в Космосе и на Земле все взаимосвязано. Не только в пространстве, но и во времени. И наши цивилизации можно рассматривать как круги, замкнутые в себе, но, тем не менее, постоянно «держащие связь» между прошлым и будущим. В дальнейшем ученые, быть может, отыщут эту связь земли и небес, человека и звезд. Сейчас важно понять, что она существует, тогда мы по-новому посмотрим на небеса и, возможно, полюбим их.

Глава 1. Происхождение астрономии. Древнейшие астрономические системы

Урания – муза, покровительница Астрономии

Астрономия – старейшая из наук. Люди, будучи еще в самом диком состоянии, нечленораздельно изъясняясь и собирая для своего пропитания всякую падаль, будучи еще не в силах «замахнуться» на мамонта, все же смотрели на звезды. Спустя десятки тысяч лет, в Мезоамерике, уже была цивилизация, но в ней отсутствовали такие базовые (с нашей точки зрения) вещи как колесо или письменность, однако астрономия уже была (да еще какая развитая!). То же самое происходило везде: на всех континентах, в любых обществах и государствах. Несмотря на отдаленность, казалось бы, этих мириад Солнц, мерцающих в ночном небе, от повседневной жизни человека.

Древний Египет

Одни из первых известных нам астрономических записей, сделанных еще древними египтянами, датируются серединой третьего тысячелетия до новой эры. В те далекие времена люди заметили связь между появлением на небе Сириуса (в представлении египтян – это был бог Осирис, отсюда название – Сириус) и наступлением через три недели разлива Нила, – важнейшим событием, от которого зависела вся жизнь в стране. Чуть позже были разработаны специальные астрономические часы (деканы) по типу солнечных. По ним можно было определять время ночью.

По сей день многочисленные изображения ночного неба украшают стены и потолки усыпальниц и саркофагов фараонов. Очень точные, они служили не только часами, но и древними навигаторами для усопших властителей в загробном мире. Звездные таблицы должны были сообщать покойному ночное время, чтобы он знал, в каком месте подземного мира находится в тот или иной момент. Изображения планет в контексте «звездных таблиц» имеются на потолках многих гробниц.

«… Вот далекие области неба этого во тьме кромешной… Границы его южные, северные, западные и восточные неведомы… Не восходит Душа Солнечная там, ибо места эти богам неизвестны. Нет зла там… Мир загробный – это Дуат, как и любое место, где тень неба и тень земли…» – этими словами начинается один из известнейших древнеегипетских астрономических памятников – Книга Бенен, «Книга Описания Движения Звезд».

Наследием, доставшимся более поздней астрономии от древних египтян, стал, прежде всего, 365-дневный календарь. Как удобная система непрерывного счета дней он использовался европейскими астрономами вплоть до XVI в. Им пользовался в своих расчётах Птолемей, а позже и Коперник.

Именно на египетской земле, в Александрии, работали позднее греческие учёные, заложившие основы современной астрономии. Здесь трудились Аристарх Самосский, Тимохарис, Эратосфен, здесь написал свой знаменитый астрономический труд Клавдий Птолемей. Египетская идея не зависящего от продолжительности дня часа легла в основу всех астрономических наблюдений. Мы привычно пользуемся одинаковыми для каждого времени года часами, составляющими 1/24 длины суток, но стоит помнить, что этот счёт времени был предложен миру древними египтянами.

Благодаря им, помимо 24-часовых суток, в нашу жизнь вошли также 30-дневные месяцы с делением на три декады. Семидневная неделя и планетные названия дней ее, возможно, также пришли в Европу из Египта (через греков).

Построены были двери и дома, но они разрушились,

Жрецы заупокойных служб исчезли,

Памятники покрылись пылью веков,

Гробницы мудрецов забыты.

Но имена их произносят, познавая ими сотворенное,

Совершенное, пока они жили,

И память о тех, кто воплотил это, Вечна.

Этот стих под беспредельным звездным небом долины Нила впервые прозвучал четыре тысячелетия тому назад. Но и сегодня мы с благоговением вспоминаем тех, кто впервые проложил человечеству дорогу в небо.

Китай

А представители другой древнейшей цивилизации, китайцы, тоже не сидели сложа руки. Благодаря их усилиям, уже в XXVII в. до н.э. (!) появились государственные календари. В них сутки делились на 12 страж – 6 ночных и 6 дневных, по 2 часа каждая.

Небо и Земля были тесно связаны. Китайцы считали, что если на Небе что-то не так, значит, и на Земле будет какой-то беспорядок. Поэтому за движением небесных светил постоянно следили и докладывали императору. Поэтому должность астронома была очень ответственной. За ошибки и прегрешения наказывали. Так 22 октября 2137 г. до н. э. произошел вопиющий случай. Астрономы Хи и Хо по причине аморального образа жизни напились и проворонили солнечное затмение. Реакция последовала незамедлительно. Понятно, что строгим выговором они не отделались. В Древнем Китае были свои понятия о строгости. Аморальным астрономам отрубили головы.

В XX в. до н.э. китайские ученые создают теории солнечных и лунных затмений. А в XII в. до н.э. была построена первая, оснащенная по последнему слову тогдашней техники, обсерватория (Чжеугунь). Ученые для своих исследований получили компасы, солнечные и водяные часы и другие ноу-хау того времени. К IV в. до н.э. относится первый китайский звездный каталог, в котором указаны характеристики около 800 звезд, составлявших 124 созвездия. А уже в 104 г. до н. э. была созвана, пожалуй, первая в мировой истории общенациональная конференция астрономов, посвященная вопросу улучшения действовавшей в то время календарной системы «Чжуань-сюй ли». После оживленной дискуссии ее участники приняли официальную календарную систему «Тайчу ли», названную так в честь императора Тай-чу.

Финикия

Интерес финикийцев к астрономии во многом носил практический характер. Ведь во многих случаях ей просто не было альтернативы. Например, в навигации. Но не в загробном мире, о чем уже шла речь, а в самом что ни на есть обычном, тутошнем. Навыки определения своего местонахождения по звездам использовались на протяжении тысячелетий, а в то время они были просто незаменимы, принеся финикийцам заслуженную славу. Вот пример их использования. Где-то в 600 г. до н.э. по просьбе египетского фараона Неху II мореплаватели отправились на юго-восток от Египта «до упора», дабы посмотреть, когда там и где кончится земля…

Мы сейчас себе даже представить не можем все величие подвига этой горстки храбрецов. Три года, не имея ни карт, ни даже приблизительного представления о тех землях и населявших их народах они продвигались на юг, а потом на север, огибая Африканский континент, пока не приплыли в Египет с запада. Они совершенно не исключали встречи с людьми с песьими головами, морскими чудовищами, пожиравшими моряков, достижения края земли с последующим сваливанием в бездну, ну а сражения с различными недружелюбными дикарями – это просто обыденный антураж повседневности. Удивительно, но следы этого захватывающего путешествия были найдены через 2500 лет, – в XIX и XX веках в виде останков затонувшего финикийского корабля (одного из флотилии), а также наскальных рисунков судов с характерными силуэтами, выполненных аборигенами. Нужно ли говорить, что в случае чего моряки могли рассчитывать только на себя. Помощи ждать было неоткуда, и только путеводная звезда, благодаря познаниям в астрономии, привела их в конечном итоге домой.

Вавилон

Астрономами в Вавилоне были жрецы, соответственно, «обсерватории» располагались на вершинах храмов. Это неудивительно, ведь небесные объекты напрямую были связаны с земной жизнью. Например, Водолей управлял движением воды на земле, Стрелец был защитником во время войн и в другие трудные времена. Особый страх вызывал Телец – мифический бык, способный разрушать целые города.

Вавилоняне умели отличать звезды от планет, которым были даны особые названия. Сохранились перечни звезд, распределенные по отдельным созвездиям. Была установлена эклиптика (годичный путь Солнца по небесной сфере), которую разделили на 12 частей и соответственно на 12 зодиакальных созвездий, многие названия которых (Близнецы, Рак, Скорпион, Лев, Весы и т. д.) сохранились до наших дней. В различных документах регистрировали наблюдения над планетами, звездами, кометами, метеорами, солнечными и лунными затмениями. Наиболее полным из них, своего рода астрономической и астрологической энциклопедией стал «Энума Ану Энлиль», представляющий из себя 70 глиняных табличек, на которых еще в середине 2 тысячелетия до н.э. неизвестные жрецы запечатлели эти важнейшие сведения.

Не исключено, что вавилоняне пользовались телескопами. По крайней мере, археологи нашли оптические линзы, сделанные из отполированного кварца. Напомню, что до изобретения телескопа в начале 17 века оставалось еще не одно тысячелетие.

Майя

Если для древних египтян важнейшей звездой на небе был Сириус, то у индейцев майя его место занимала Венера, а у инков – Млечный Путь (интересно, что на языке инков он назывался майя). Последний именовался Небесной рекой, устье которой было вполне земной рекой Вильканотой, на берегах которой располагалась столица инков город Куско.

Сегодня даже те немногие знания, которые имеются у нас после уничтожения культурного наследия индейцев майя испанцами в 16—17 вв., позволяют говорить об исключительных познаниях этого народа, не знавшего, к слову сказать, колеса, в астрономии. Например, их календарный год был настолько точен, что отличался от современного всего на 20 секунд. Сохранились развалины целого ряда их обсерваторий, правда, также практически уничтоженных испанцами. Причем эти богатейшие познания появляются буквально одновременно с возникновением самой майянской цивилизации, – на рубеже 2—3 вв н. э. Как такое могло произойти – до сих пор неизвестно.

Разумеется, майя, как и другие народы, все происходящее на небе теснейшим образом связывали с земными коллизиями. Так люди, погибшие в каких-либо глобальных катастрофах, находят свое упокоение на звездах, мерцающих в ночном небе, а падающие звезды – это женщины, спешащие изо всех сил на Землю, стремясь к своим возлюбленным. Сохранилась даже пещера, которая так и называется «пещера, в которой майя ждут пришельцев с неба».

Древняя Греция

Но, конечно, наиболее близкими нам из всех древних космологических воззрений древних является греческая астрономия. Очень коротко остановимся на ней.

Вот Фалес, родом из Милета, что в Ионии, на территории современной Турции. В 585 году до н.э. он впервые в мире предсказал солнечное затмение, первым установил (хотя и с некоторой ошибкой), что размер Солнца составляет 1/720 часть солнечного кругового пути, первым представил безошибочный долгосрочный прогноз погоды. Тем самым он ответил на упреки своих товарищей-скептиков, что его занятия философией, – пустое и бессмысленное дело. На основании прогноза Фалес предсказал хороший урожай оливок, после чего, заняв денег, скупил все маслобойни в округе, а когда начался ажиотаж, продал их по хорошей цене и прекрасно, как сейчас принято говорить, «окэшился».

В то время философы, они же астрономы, математики и т. д. вовсе не жили в «башнях из слоновой кости», а находились в самой гуще людей и свершений (также как и древнегреческие боги), зачастуя эпатируя публику. Тот же Фалес, разглядывая небо, свалился в колодец. Он начал звать на помощь, а собравшийся народ, прежде чем приступить к спасательной операции, решил высказать свое «фи» философу. «Что же ты, Фалес не видишь того, что под ногами, а надеешься познать то, что в небесах?», – кричали местные пейзане. Через много веков этот эпизод прокомментировал великий немецкий философ Гегель: «народ смеется над такими вещами и обладает тем преимуществом, что философы не могут ему воздать таким же смехом, но люди не понимают, что философы смеются над ними, которые, разумеется, не могут упасть в яму, потому что они как раз навсегда лежат в ней и не обращают своих взоров ввысь».

Не обходилось и без эксцессов. Так в III в до н.э. великий ученый Аристарх Самосский за 1800 лет до Коперника выдвинул гелиоцентрическую теорию, т.е. заявил, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот (данный факт, согласно разным социологическим опросам, до сих пор неизвестен то ли трети, то ли половине наших соотечественников). И не только Земля, но и все остальные планеты. А сама Земля имеет форму шара, также, впрочем, как и Луна. Последняя, к тому же, светит отраженным солнечным светом, а не своим собственным. Для того, чтобы прийти к таким выводам он провел многочисленные расчеты, для которых, в свою очередь, ему пришлось ни много ни мало заложить основы современной тригонометрии. Но все кончилось печально. Столь нетривиальные речи привели в возбуждение широкие народные массы. Аристарх, вроде как по доносу религиозно настроенного философа-стоика Клеанфа, был обвинен в безбожии, в том, что он «двигает с места Очаг мира» (т. е. Землю), осужден и подвергнут остракизму, т.е. изгнан из города.

*** *** ***

Благодаря грекам у астрономии появилась собственная муза – Урания. Официально – муза науки и астрономии. Самая младшая из всех дочерей Зевса, в мудрости своей сравнимая разве что с Афиной Палладой. В руках Урании всегда циркуль и небесная сфера, она одета в звездный плащ, а на голове – корона из созвездий.

Все музы, в том числе и Урания, сопровождали и вдохновляли Аполлона, бога искусств и гармонии, олицетворяли собой все самое мудрое, светлое и прекрасное, включая мораль, науку и все виды искусства. Урания красива, ведь греки исповедовали принцип калокагатии, заключавшийся в том, что внешне прекрасное так же прекрасно и внутри. Несмотря на то, что Урания вместе с сестрами с удовольствием танцует и веселится на праздниках в честь Диониса, она олицетворяет силу познания и созерцания, и призывает всех отдалиться от хаоса обыденного существования, чтобы погрузиться в изучение и созерцание величественной жизни Космоса и движений звезд, отражающих земные судьбы.

Глава 2. Типы и эволюция звезд

Одна из самых крупных звезд – Бетельгейзе. Возможно, она уже взорвалась, но весть об этом еще в пути

Поначалу во Вселенной были лишь два наилегчайших элемента – водород и гелий. Повсеместно они формировали крупные скопления, которые вскоре «зажглись». Так возникли первые термоядерные реакции и первые звезды. Но откуда же взялись десятки других элементов, из которых состоит наш мир? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо вкратце остановиться на жизненном цикле звезд.

Но сначала одна ремарка. Вселенная устроена так, что в ней нет ничего абсолютно одинакового. Все звезды разные. Ни одна планета не повторяет другую. И даже каждый спутник индивидуален. Поэтому классификацию нужно воспринимать как упорядочивание, а не как ряд абсолютно идентичных объектов. Тут Космос напоминает человеческое сообщество. Все мы люди, но все разные. Как звезды и планеты.

*** *** ***

Подобно людям, звезды бывают новорожденными, молодыми, среднего возраста и старыми. Новые звезды образуются постоянно, – ежегодно во Вселенной вспыхивает примерно 150 миллионов звезд, – а «старики» со временем умирают.

Рождение звезды. Все начинается с холодного разреженного облака межзвездного газа. Оно сжимается под действием сил гравитации и постепенно принимает форму шара. Он состоит преимущественно из водорода – первого химического элемента, возникшего вскоре после Большого взрыва, с которого началась наша Вселенная. Далее идет период «нормальной» жизни звезды, когда она поддерживается реакцией термоядерного синтеза – слияния ядер водорода с образованием гелия. В ходе нее выделяется огромное количество энергии, которая до нас доходит в форме света и тепла.

Израсходовав весь водород, звезда начинает меняться. Ее температура постоянно растет, из гелия «производятся» все более сложные элементы – сначала углерод, потом кислород и так далее, в соответствии с таблицей Менделеева. Вплоть до железа. Это переломный момент в жизни звезды. Отныне при слиянии железа с ядрами других элементов энергия не выделяется, а, наоборот, затрачивается. Железо убивает колоссальное небесное тело буквально за секунды, заставляя взорваться сверхновой. Оно – настоящий яд, звездный убийца.

Внешняя оболочка звезды вздувается, увеличивается в размерах, превращая ее в красного гиганта. Такая участь примерно через 5 миллиардов лет ждет Солнце. Попутно оно поглотит Меркурий, Венеру и, возможно, Землю. Потом сила гравитации ослабнет, оболочка распадется и улетит в Космос. Буйство вселенского пожара вдруг стихнет, и на месте останется лишь плотное, сжимающееся, относительно холодное ядро из гелия – белый карлик. Звездный остывающий труп, в центре которого будет вращаться невероятной красоты кристалл из чистого углерода. Бриллиант во многие тысячи километров в поперечнике.

Умирающая звезда в последние моменты жизни уничтожает вокруг себя все. А немногие уцелевшие планеты, не связанные уже ни гравитацией, ни своими «обязательствами» в рамках Солнечной системы, разбредутся кто куда в галактические дали. Такова их судьба. Они станут подобны ронинам – японским самураям, лишившимся покровительства своего сюзерена или не сумевшим уберечь его от смерти. Вечные одинокие скитальцы, утратившие свое положение и уважение в обществе.

Белый карлик

Итак, радиус Солнца уменьшится в 100 раз, а светимость – в 10000 раз! Зато плотность увеличится в миллион раз. Вот что такое «белый карлик». Название связано с белым цветом первых открытых объектов данного типа. Их очень много, – до 10% от общего количества звезд в галактике. И живут они очень долго, – примерно 100 миллиардов лет, в 8 раз дольше, чем нынешнее время существования Вселенной.

Такова жизнь и смерть таких, во всех отношениях «средненьких» звезд. Все тихо, спокойно, пристойно как-то. Живут долго, умирают в старости и без каких-либо эксцессов. Все по расписанию. Это такие травоядные Космоса.

Тут следует, однако, сделать одну оговорку. В прекрасной песне «Вершина» говорится, что «в горах ненадежны ни камень, ни лед, ни скала». В Космосе все обстоит аналогичным образом. Вот мы только похвалили белые карлики за стабильность, надежность и тут же спохватились: не такие уж они «положительные». Иногда даже взрываются. Тут у ученых возникает много вопросов, но на данный момент ситуация выглядит следующим образом: не во всех случаях покой гарантирован. Иногда нечто заставляет мирно почивавшего карлика очень резко набрать массу и перешагнуть предел Чандрасекара (по имени индийского ученого, вычислившего его), – 1,44 солнечной массы. После чего следует взрыв, называемый взрывом сверхновой I типа. Что такое это «нечто»? Это может быть вторая звезда в двойной системе, у которой карлик «ворует» материю. Или же столкновение двух «карликов». Звезда после такого взрыва полностью прекращает свое существование. Как минимум одна из двух. На ее месте остается горячее и светящееся облако из множества тяжелых элементов и раскаленной плазмы, которое продолжает сиять еще несколько тысяч лет перед тем, как полностью остынет и угаснет.

Бывает и по-другому. После столкновения суммарная масса укладывается в диапазон 1,5—3 солнечных масс, – ровно столько, сколько надо для образования нейтронной звезды. Это один из вариантов, хотя и не самый главный, образования нейтронных звезд.

Нейтронные звезды (пульсары)

Поначалу это обычные звезды, но значительно более массивные, нежели Солнце. Светят ярко, живут недолго. Однако после смерти их ждет другая жизнь, бурная и удивительная.

Нейтронная звезда пожирает обычную

Переход к ней вкратце выглядит так. Ядро звезды, о котором мы говорили, не превращается в холодного белого карлика, а продолжает сжиматься, пока материя не достигнет невообразимой плотности. Причина – большая масса, а значит, и большая гравитация. Если она превышает определенный предел, то сжатие продолжится, и в конце концов объект превратится в черную дыру (о них мы еще поговорим), а если нет, то сжатие останавливается, и возникает нейтронная звезда. Существует предел Оппенгеймера – Волкова, перейдя который начинает формироваться нейтронная звезда: 1,5 – 3 массы Солнца для остатка звезды после взрыва сверхновой или 25 – 30 масс для изначальной звезды.

Многие астрономы считают нейтронные звезды самыми интересными космическими объектами. Почему? Просто в них все физические параметры доведены до сверхэкстремальных значений, и все же продолжают существовать. В отличие от черных дыр, в которых, например, магнитные поля исчезают.

Теперь коротко о рождении нейтронной звезды. Продолжая гореть и сжиматься, ядро коллапсирующей звезды накапливает слой за слоем все новые элементы. Вскоре оно уже представляет собой структуру вроде луковицы. Где каждый слой соответствует определенному этапу развития. Снаружи – водородная оболочка, под ней – слои гелия, углерода, кислорода, кремния. А в центре – ядро, состоящее из сжатого газообразного железа, разогретого до нескольких миллиардов градусов. Оно уже спрессовано настолько плотно, что чайная ложка его тяжелее, чем целая эскадра линейных кораблей, но по-прежнему продолжает сжиматься. Однако наступает момент, когда дальнейшее сжатие становится невозможным. Оболочка ядра превращается в непробиваемую стену, от которой отскакивает притягивающееся к центру вещество из верхних слоев. Притягивается или падает внутрь оно с колоссальной скоростью – тысячи километров в секунду. Потом – столкновение с непреодолимым барьером, и далее происходит колоссальной мощности внутренний взрыв, который вызывает обратную ударную волну, несущуюся сквозь все слои наружу. При этом материя чудовищно раскаляется. В центре звезды температура достигает 50 миллиардов градусов. Ударная волна доходит до оболочки, прожигает ее и фонтан раскаленного газа вырывается в космос с бешеной скоростью, – свыше 40 тысяч километров в секунду. Звезда ярко вспыхивает. Это и есть «взрыв сверхновой». Завораживающее зрелище. Буквально за мгновение выделяется больше энергии, чем производят триллионы триллионов остальных звезд во всей Вселенной.