Виктор Амбарцумян: «Мысль человеческая все смелее проникает в самые сокровенные тайны мироздания»
Армянский музей Москвы продолжает публикацию глав книги Виктора Амбарцумяна «Загадки Вселенной» (1987). В главе «Изменчивой природы лик» ученый обращается к познанию человеком мироздания и рассказывает, как пришел к делу, которому посвятил свою жизнь.
Виктор Амбарцумян. Фото: starsity.ru
Виктор Амбарцумян
«Загадки Вселенной»
«Изменчивой природы лик»
Наше сегодняшнее знание о Вселенной сводится прежде всего к представлению о ней как о многосложной системе. Уже современники Галилея знали о том, что первое звено ее — это планета со своими спутниками и что сами планеты и их спутники вращаются вокруг Солнца. Ясно им было и то, что за пределами Солнечной системы, на громадных от нее расстояниях, находятся мириады звезд, природа которых казалась бесконечно загадочной.
Неуклонно множилось число установленных наблюдениями фактов и явлений, осмысление которых привело к выводу: Солнце является одной из звезд и входит в гигантскую систему, которая получила название Галактики. На ночном небосводе отчетливо видна рассекающая все небо светлая полоса — Млечный Путь; ее создает слияние света миллиардов слабых звезд, каждая из них, взятая отдельно, не была бы видна невооруженным глазом.
Но дальше выяснилось, что и сама Галактика является лишь одним из множества структурных элементов Вселенной. Галактики, в свою очередь, входят в скопления галактик, которые, однако, могут объединяться в еще более гигантские образования — сверхскопления. А есть ли во Вселенной еще более высокие структурные единицы? Или сверхскопления галактик являются самыми крупными образованиями Вселенной? Вполне вероятно, есть, но на сегодня это тот порог, до которого пока дошли наши представления. Уверен, что он будет преодолен в не столь отдаленном будущем: мысль человеческая в наши дни все смелее и решительнее проникает в самые сокровенные тайны мироздания и историю его эволюции.
Конечно, все это крайне сложные проблемы. Как можно определить, скажем, состав или возраст звезд или галактик, отстоящих от нас на миллионы световых лет? Или с математической точностью описать происходящие там процессы? Как понять, звезды ли произошли из туманностей или туманности — из звезд? А может быть, им предшествовало некое другое прародительское вещество, либо тело? Естественно, что в попытках решения подобных проблем возникает немало, подчас взаимоисключающих, точек зрения, теоретических направлений, научных школ. Правда, хотелось бы оговориться: «школа» предполагает некие устойчивые взгляды, опирающиеся на определенную совокупность установленных фактов, на теоретические положения и представления, которые принципиально не изменяются, но углубляются, расширяются, уточняются. А вот применительно к нынешнему состоянию нашей науки такое толкование «школы» не очень подходит: столь стремительно идет процесс накопления и осмысления новых знаний, идей, направлений, что одинаковые, «устойчивые» взгляды могут лишь препятствовать прогрессу науки.
Центр галактики Млечный путь. Фотография сделана космическим телескопом «Спитцер». Фото: wikipedia.org
Должен особо остановиться на вкладе в астрономию нашей отечественной науки, особенно за последние 100–150 лет, когда она практически складывалась в современную дисциплину. Как вам известно, астрономия подразделяется на два основных направления: астрометрию и астрофизику, а еще включает в себя небесную механику и динамику звездных систем. Причем теперь ведущее место, в смысле темпов развития, за астрофизикой.
Но это — теперь, а в конце XVIII в. и весь XIX в., по сути, главенствовала астрометрия — ее центрами служили известные обсерватории, где изучались положения небесных тел, изменения этих положений, создавались точнейшие каталоги координат звезд на небе. И одной из законодательниц, признанной школой астрометрии и даже «астрономической столицей мира» в середине и в конце прошлого века являлась Пулковская обсерватория. В столь высоком ее признании ведущая роль по праву принадлежит основателю обсерватории — крупнейшему ученому Василию Яковлевичу Струве. Именно он выбрал и обозначил направление исследовательского поиска ученых, приложил много сил и настойчивости для оснащения обсерватории первоклассным инструментарием и оборудованием.
Постепенно набирала силу и астрофизика — дисциплина, посвященная изучению физического состояния звезд, происходящих в их атмосферах и недрах динамических процессов и явлений. И здесь опять же ведущую роль сыграли отечественные ученые, и прежде всего Федор Александрович Бредихин, возглавлявший после О.В. Струве (сына В.Я. Струве) Пулковскую обсерваторию. На это время приходятся его основополагающие работы по изучению комет и метеорных потоков. А приглашенный им в качестве научного сотрудника Аристарх Аполлонович Белопольский, впоследствии ставший академиком, явился родоначальником астроспектроскопии (в основу изучения физики звезд были положены прежде всего методы спектрального анализа их излучений). Неистовый Аристарх — так прозвали его коллеги за страстный научный темперамент, за безграничную преданность избранному делу. Он вписал новые славные страницы в летопись обсерватории. В 1917–1919 гг. он был ее директором, затем отказался от этого поста, чтобы целиком посвятить себя исследовательской работе. О степени его авторитета красноречиво говорит следующий факт. В своей книге «Россия во мгле» английский писатель-фантаст Герберт Уэллс с нескрываемым изумлением и почтительностью пишет о поразившей его встрече с известными российскими учеными. «Я встретил там востоковеда Ольденбурга, геолога Карпинского, лауреата Нобелевской премии Павлова, Радлова, Белопольского и других всемирно известных ученых. Они задавали мне великое множество вопросов о последних достижениях науки за пределами России, и мне стало стыдно за свое ужасающее невежество в этих делах… Наша блокада отрезала русских ученых от иностранной научной литературы. У них нет новой аппаратуры, не хватает писчей бумаги, лаборатории не отапливаются… И все же они успешно работают». Отнюдь не случайно Белопольский назван в числе всемирно известных ученых: к тому моменту он имел три почетных иностранных звания, был награжден зарубежными медалями, сам неоднократно выезжал с докладами на представительные международные конгрессы.
Я рад, что мне посчастливилось быть среди учеников Аристарха Аполлоновича, а потому по мере сил стараюсь развить и продолжить его дело. Это был действительно выдающийся человек и истинный подвижник науки. Своеобразно строил он и свои взаимоотношения с учениками, многие из которых внесли вклад в развитие астрономии. Натура в высшей мере одаренная и благородная, он умел сочетать сердечную доброту и отзывчивость с дисциплиной и суровой требовательностью. Прежде всего к самому себе, а затем и ко всем сотрудникам. Он никогда не преподносил своим аспирантам готовые факты и выводы — свою задачу видел он в том, чтобы побудить нас к творческому поиску, ценил в нас склонность к самостоятельному мышлению, умение искать нестандартные решения, казалось бы, в стандартных ситуациях. Считал правильным, если мы сами выбирали тему или объект исследования. Был искренне рад, когда замечал у ученика смелость и широту взгляда, неординарность в подходе и постановке наблюдений. На его примере мы убеждались, каким именно должен быть современный ученый вообще, а астроном в особенности, и благодарность к нему сохранили на всю жизнь.
Пулковская обсерватория. Фото: fotostrana.ru
Как сам я пришел к делу, которому посвятил практически всю свою жизнь? Видимо, отнюдь не случайно, хотя моим первым сильным детским и юношеским пристрастием была математика. Но, помнится, когда мне исполнилось 12 лет, попалась в руки книга под названием «Небесные светила» — автор ее популярно и увлекательно рассказывал об устройстве Вселенной, знакомил с новейшими о ней представлениями. По сути, она и предопределила мой выбор, хотя и не раздружила меня с математикой. Учась на физико-математическом факультете Ленинградского университета, я раз и навсегда выбрал себе ту сферу астрономии — астрофизику, где тогда еще было очень много «белых пятен», раскрыть которые без знания математики и физики не представлялось никакой возможности. Так в моей повседневной практике мирно уживались оба моих пристрастия — любовь к математике и стремление с ее помощью познать и объяснить грандиозные и сложнейшие физические процессы, происходящие в отдаленных от нас на гигантские расстояния пространствах Вселенной. И я счастлив, что в выборе своем не ошибся. С моей профессией так или иначе связаны самые сильные и яркие впечатления всей моей жизни.
Пулковская обсерватория, Ленинградский университет, где в 1934 г. была создана первая в нашей стране кафедра астрофизики, которую мне поручили возглавить, астрономическая обсерватория Ленинградского университета — вехи моей предвоенной биографии. С ними связаны некоторые этапные для меня теоретические разработки в астрофизике. В частности, теоретическая астрофизика, как современная научная дисциплина только-только вставала на ноги, нужно было готовить для нее кадры, учебные пособия. Вместе со своими коллегами мне довелось создавать советские учебники по астрофизике и первый учебник по теоретической астрофизике.
В те же годы сформировались, определились основные, ведущие направления моей исследовательской работы, сложились главные методологические принципы подхода к любой проблеме.
Целый комплекс проблем в астрономии по сей день связан с процессами переноса во Вселенной различных видов энергии, в том числе лучистой, световой. Собственно, вещество и энергия — это две фундаментальные составляющие, фундаментальные компоненты всего мироздания. Чтобы дать некоторое представление об огромности этих слагаемых, скажу, что мощность излучения Солнца, например, равна поистине астрономической величине: 3,86 • 1023 кВт. Ее достаточно, чтобы всю воду Мирового океана на Земле можно было бы вскипятить буквально за одну секунду. Причем интенсивность этого потока существенно не изменилась, по научным расчетам, за последние полтора миллиарда лет и сохранится на том же уровне еще ряд миллиардов лет. Поток этот более чем в 2 млрд раз превышает то количество энергии, которое приходит к Земле от Солнца. Вся остальная его часть рассеивается в пространстве. Так сколько же энергии излучают там бесчисленные миллиарды звезд?
Фото: vambartsumian.org
В силу закона сохранения энергии звезда, для того чтобы излучать в течение миллиардов лет постоянный по величине (или меняющийся) поток энергии, должна откуда-то эту энергию заимствовать. Всегда предполагалось, что эти источники находятся в центральных областях звезды. Но неизвестно, как эта энергия переносится из центральных областей во внешние слои.
Этим вопросом я заинтересовался, будучи аспирантом Пулковской обсерватории. Тогда с благословения А.А. Белопольского вместе с Н.А. Козыревым (талантливым исследователем) мы занялись анализом лучистого переноса энергии в атмосферах звезд и планет. И пусть не сразу, но пришли к мнению: старые методы слишком громоздки. У меня было ощущение, что решение здесь возможно лишь при изыскании новых путей. Правда, уже перед самой войной при рассмотрении одной частной проблемы я, можно сказать, нащупал краешек возможного ответа. Мне удалось тогда отказаться от решения традиционных, крайне сложных и громоздких интегральных уравнений и в одном частном случае применить более простые — функциональные. Это был лишь проблеск ответа, который удалось сформулировать несколько лет спустя, в 1941–1942 гг.
Тогда я руководил научным филиалом Ленинградского университета, который был эвакуирован в г. Елабугу (Татарская АССР), и с группой сотрудников приступил к изучению процессов рассеяния (и поглощения) света атмосферами планет. Конечно, планетную атмосферу, ее структуру, процессы прохождения через нее света и тогда и теперь моделировали математическими методами. Пользовались интегральными уравнениями, решения которых не только громоздки, но зачастую еще и приближены. При этом изучали положение дел в каждом из слоев атмосферы, учитывая его взаимодействие со всеми другими слоями. Решать нужно было проблему многократного рассеяния, анализируя совместно положение дел во всех слоях и на всех глубинах. И вот тогда у меня появилась идея: а нельзя ли обойтись без того, чтобы изучать положение дел внутри среды? Представьте себе, что от огромной головки сыра вы отрезаете или добавляете к ней чрезвычайно тонкий слой? Скажется ли это заметным образом на свойствах и качествах всей головки? Ведь тонкий слой по всем характеристикам совпадает со структурой и качеством всей массы сыра, в том числе и с глубинными его слоями. И значит, «проработав» верхний, тонкий, гипотетический слой, мы смоделируем и точную картину процессов, которые будут при прочих равных условиях эксперимента совершаться и «внутри» среды. Вот это условие, это допущение принесло нам на редкость красивые, я бы даже сказал, методологически и математически изящные, результаты. Конечно, я очень упрощенно изложил здесь метод, который сегодня широко применяется не только астрономами, но и физиками, математиками, химиками и который получил название «принцип инвариантности».
Не повторять старое применительно к качественно новым проблемам, а искать к ним непременно новые пути и средства — вот определяющий принцип, который я стремился воплотить в деятельности организованной в 1946 г. Бюраканской обсерватории.
Источник: В.А. Амбарцумян. «Загадки Вселенной». — Москва : Издательство «Педагогика», 1987. — (Серия «Учёные — школьнику»).