Современная астрофизика: теории и наблюдения

Проблемы бесконечности Вселенной и принципа антропности далеко не исчерпывают привлекавшие внимание философские проблемы астрономии. Не менее «крутые» дискуссии — правда, преимущественно среди самих астрономов — возникли вокруг эпистемологических проблем астрофизики, особенно в 50—60-е годы. Вызвано это было двумя основными причинами. Во-первых, открытие методами радио- и внеатмосферной астрономии огромного числа нестационарных, вспыхивающих, взрывающихся объектов, заполнивших все небо (часть из них отождествлена с известными оптическими объектами, что представляют собой другие — пока непонятно), поставило проблему интерпретации их природы, выяснения механизмов нестационарности. Во-вторых, изучение множества эмпирических зависимостей между наблюдаемыми состояниями небесных тел (выражаемых, например, известной диаграммой состояний звезд Герцшпрунга-Рессела, классификацией галактик Э.Хаббла и др.) настойчиво требовало построения теории эволюционных процессов во Вселенной. Астрофизика оказалась буквально пронизанной эволюционными идеями, полностью «растворив» в себе проблематику прежней космогонии. Но эпистемологические принципы движения к новому знанию в изучении процессов космической эволюции вызвали острые эпистемологические дискуссии. В этой области возникли две альтернативные исследовательские программы. Условно их назвали классической и неклассической (бюраканской).

В.А.Амбарцумян, сформулировавший принципы неклассического подхода, выдвинул «еретическую» с точки зрения большинства астрофизиков гипотезу, согласно которой классические идеи Канта, Лапласа, Джинса об образовании космических тел и систем путем конденсации диффузного вещества полностью себя исчерпали и должны быть отброшены. Кроме того, он считал, что нестационарные звезды, которые в прошлом считались какими-то аномалиями, уклонениями от плавного, спокойного пути космической эволюции, на самом деле представляют собой закономерные фазы этой эволюции. Количественные изменения переходят на нестационарных стадиях эволюции в качественные изменения. Изучение нестационарных объектов во Вселенной привело В.А.Амбарцумяна к выводу, что эволюционные процессы идут от более плотных состояний небесных тел к менее плотным, что полностью противоречило классическим идеям. В.А.Амбарцумян считал, что необходимо отказаться от «умозрительного» способа построения эволюционных теорий в астрофизике (этим термином он фактически обозначал гипотетико-дедуктивную модель). Необходимо сначала дать качественную интерпретацию нестационарных процессов в мире звезд и галактик, надежно установить их эмпирические закономерности, а уже потом строить обоснованные модели и теории этих процессов. Такой подход он называл «последовательным обобщением эмпирических данных». Нетрудно заметить, что подобный подход близок к подходу В.И.Вернадского, который придавал фактам и эмпирическим закономерностям определяющую роль в естественнонаучном познании.

На основе выдвинутых им принципов В.А.Амбарцумян установил, что процесс звездообразования в Галактике продолжается на наших глазах, а не закончился в какую-то отдаленную эпоху. Этот вывод получил полное подтверждение. Очагами звездообразования являются так называемые звездные ассоциации, в которых возникают группы звезд из тел незвездной природы. Звездные ассоциации рассматривались в рамках бюраканской концепции как динамически неустойчивые системы, а дозвездное вещество — как плотные и сверхплотные тела, распад которых приводит к формированию комплексов молодых звезд и газово-пылевых облаков. Этот момент концепции В.А.Амбарцумяна опровергается фактами, обнаруженными впоследствии. Дальнейшим развитием его концепции явился вывод о существовании нового, ранее не известного астрофизике явления активности ядер галактик. Обнаружение этого феномена В.А.Амбарцумян считал самым серьезным своим достижением. Согласно бюраканской концепции в ядрах галактик находятся плотные или сверхплотные тела, фрагментация которых порождает галактики и элементы их структуры. Вокруг этого представления также разгорелись ожесточенные споры.

Почти все астрофизики (В.Г.Фесенков, А.И.Лебединский, Л.Э.Гуревич, И.С.Шкловский и др.) выступили решительно против гипотез, лежащих в основе бюраканской концепции. Они считали, что классические идеи Канта-Лапласа-Джинса «проверены временем» и любая эволюционная концепция должна основываться только на них. Не вызвали сочувствия и предложения отказаться от гипотетико-дедуктивного способа построения теорий эволюционных процессов во Вселенной. Он рассматривался как единственно возможный и адекватный духу современной астрофизики.

В сущности это был вполне нормальный эпистемологический спор, подобный многим другим, возникающий время от времени в различных разделах современного естествознания. Но идеологизированная наука его заметно деформировала. На нескольких астрофизических совещаниях, состоявшихся в начале 50-х годов, советские астрофизики принялись обличать друг друга в идеологических, мировоззренческих ошибках в решении самых специальных эволюционных проблем. «Идеализмом» называли, например, идею аккреции, то есть выпадения вещества на звезды. Несмотря на кратковременность подобного рода полемики она оставила глубокий след, вызывая естественную неприязнь к философской аргументации. Отдаленные отзвуки идеологических обвинений в астрофизике встречались и спустя долгое время после скончания идеологизированной науки. Например, И.С.Шкловский так высказывался о бюраканской концепции в 1979 году: «...пышным цветом расцветали всякого рода псевдонаучные “теории” звездообразования, в частности, и в нашей стране, где они развивались параллельно с пресловутыми “концепциями” Лысенко, Бошьяна и пр., оказавшись, впрочем, значительно более живучими»¹⁴⁴.

Хотя идеологизированные обсуждения эволюционных аспектов в астрофизике сравнительно быстро себя исчерпали, но стоявшие за ними эпистемологические проблемы (скажем, об идеалах и нормах построения и обоснования теорий эволюционных процессов во Вселенной) оставались открытыми и по-прежнему вызывали споры. С начала 60-ых годов к этим эпистемологическим дискуссиям подключился и автор, которому довелось длительное время сотрудничать с В.А.Амбарцумяном в уточнении и, отчасти, разработке принципов альтернативных исследовательских программ в астрофизике. Знакомство наше произошло при обстоятельствах не совсем обычных. Вместе с известным астрофизиком проф. С.К.Всехсвятским мы готовили популярную книгу «Рождение миров. Философские проблемы современной космогонии», в которой подробно и «на равных» излагались научные и эпистемологические основания обеих конкурирующих программ. В издательстве опасались (далеко не без повода!), что проявленное нами внимание к неклассической исследовательской программе может быть негативно оценено потенциальными рецензентами, которые «зарежут» рукопись. Нам было предложено обратиться за рецензией к самому В.А.Амбарцумяну, который слыл, однако, человеком практически недоступным. Помогла счастливая случайность. Во время одного из приездов В.А. в Москву мое знакомство с ним все же состоялось. Мы проговорили, как помнится, около трех часов — обо всем на свете, меньше всего о рукописи. В.А. написал не только чрезвычайно положительный отзыв, но и предисловие, с которым наша книга быстро и без каких-либо препятствий была опубликована. Затем появилось несколько зарубежных переводов.

За исключением двух-трех неудачных фраз она круто порывала с духом идеологизированной науки. Эпистемологические проблемы четко отделялись в книге от мировоззренческих, которые действительно решали альтернативным образом Дж. Джинс и А.Эддингтон, с одной стороны, В.А.Амбарцумян, И.С.Шкловский, А.И.Лебединский, Л.Э.Гуревич — с другой.

Так началось наше сотрудничество, продолжавшееся вплоть до середины 80-х годов. Мне пришлось помогать В.А.Амбарцумяну в подготовке пленарного доклада на XIV всемирном философском конгрессе (Вена, 1968 год) «Философия и современное естествознание»¹⁴⁵, что было отмечено в тексте доклада. Кроме того, было опубликовано несколько десятков статей на разных языках по эпистемологическим проблемам астрофизики. Запомнился наш совместный доклад на симпозиуме 1972 года. Он был огромным по объему и охватывал всю философскую проблематику науки о Вселенной. Происходил симпозиум в большом конференц-зале Института философии. Голос у В.А. был тихий, микрофон не работал, и даже в нескольких шагах от докладчика ничего слышно не было. Тем не менее все мы — и академик П.Н.Федосеев, открывший симпозиум, и член-корреспондент АН СССР М.Э.Омельяновский, своим авторитетом серьезно поддержавший его организацию, и «простые смертные», собравшиеся в зале, на протяжении около полутора часов делали вид, что с большим вниманием слушаем доклад! Сказалось огромное уважение к выдающемуся астроному современности.

При подготовке текста этого доклада автор обратил внимание В.А.Амбарцумяна на некорректность его убеждения в бесперспективности гипотетико-дедуктивного подхода к построению научной теории и уязвимость постоянного противопоставления эмпирического и теоретического знания. Кроме того, я смог доказать, что его собственный подход к эволюционным проблемам астрофизики вовсе не был «чисто эмпирическим», как он считал. И классический, и неклассический подходы основываются на определенных предпосылках, но суть дела в том, что предпосылки эти существенно различаются между собой. Это — различия в идеалах и нормах описания и объяснения астрофизических явлений (классический подход настаивал на универсальной применимости фундаментальных теорий и законов современной физики, тогда как, согласно В.А.Амбарцумяну, для объяснения нестационарных феноменов может оказаться необходимой формулировка новых фундаментальных физических законов. Особенно это касается активных ядер галактик), далее в идеалах и нормах построения научной теории (решающую роль эмпирических знаний признавали все, но теории строились разными способами), идеалах и нормах доказательности нового знания (необходимо или нет появление специфических для теории предсказания принципиально новых явлений или достаточно объяснения уже известных). Но главное различие состояло в том, что В.А.Амбарцумяном фактически был предложен эскиз новой научной картины мира, в которой одинаково существенны релятивистские и квантовые явления. В то время необходимость такой картины мира далеко не была очевидной, но сейчас многие выдающиеся физики направляют свои усилия на построение Теории Великого Объединения. Потребуется она или нет для объяснения нестационарных процессов в наблюдаемой области Вселенной — покажет будущее.

Сейчас все эти споры вокруг двух исследовательских программ в эволюционной астрофизике прочно забыты — точнее, их как бы не принято упоминать. Эволюционные идеи В.А.Амбарцумяна так и остались на уровне эмпирических интерпретаций и научной картины мира, теоретической разработки они почти не получили. Напротив, исследовательская программа, основанная на традиционных космогонических идеях (кстати, это идеи не только Канта-Лапласа-Джинса, но также Бюффона, который допускал важнейшую роль в космогонических процессах столкновений и тому подобных процессов), привела к разработке теории эволюции звезд и звездных систем, получившей ряд серьезных эмпирических подтверждений и превратившейся в новую парадигму. Процессы звездообразования, происходящие, в соответствии с классической концепцией, путем конденсации диффузного вещества, теперь почти непосредственно наблюдаются с помощью новых астрономических инструментов. Нестационарные явления, которые В.А.Амбарцумян объяснял механизмами взрыва, фрагментации сверхплотного вещества, получают сейчас диаметрально противоположное объяснение — на основе механизмов коллапса (быстрого сжатия) и аккреции, то есть падения вещества на сверхмассивные объекты, существование которых в ядрах галактик допускает большинство астрофизиков, а также на основе механизма столкновений ранее независимых космических систем. Произошел успешный во многих отношениях «реванш» классической программы, который привел к переоценке событий недавнего прошлого. Это лишь подтверждает мысли Томаса Куна о «переписывании истории» в науке с позиций новых парадигм.

Но следует ли отсюда, что реванш классических идей является окончательным и бесповоротным? Однозначного ответа на этот вопрос пока все же нет. Сомнения порождаются тремя обстоятельствами. Во-первых, современные эволюционные теории в астрофизике пока не имеют достаточного числа подтвержденных на их основе предсказаний, то есть не выполняется принятый в науке критерий доказательности знания. Напротив, некоторые предсказания не оправдываются (например, поток солнечных нейтрино оказался существенно меньше предсказываемого теорией). Во-вторых, несмотря на сорокапятилетние исследования активных процессов в галактиках, многие из них пока не имеют достаточно надежного объяснения. Что происходит в ядрах галактик, мы, по существу, не знаем до сих пор. В-третьих, не увенчались пока успехом многочисленные и весьма изощренные попытки разрешить «парадокс массы». В соответствии с новой парадигмой эволюционных процессов во Вселенной скопления галактик должны быть стационарными. Но для этого необходимо допустить, что 95-98% массы вещества Вселенной находится в невидимом состоянии («скрытая масса»). Но все попытки понять физическую природу скрытых масс пока «повисают в воздухе».

Все эти никак не рассеивающиеся «облачка» заметно омрачают небосклон современной астрофизики. Возможно, они уйдут — и тогда классическая эволюционная программа запишет в свой актив новые успехи. Но не исключены полностью и другие варианты...