Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

степени дискуссионное сочинение Чарльза Дарвина «Происхождение видов» (1859), несмотря на, казалось бы, полное несходство тематики. Дискуссионный накал резко возрос в 1844 г., когда Чамберс опубликовал анонимный трактат под названием «Следы естественной истории творения». В этом трактате, начинавшемся с описания небулярной гипотезы в стиле Лапласа, он высказывал аргументы в пользу существования эволюционного биологического цикла во всей Вселенной, укорененного в мире химических элементов. Уэвелл, избранный в 1841 г. директором Тринити-колледжа в Кембридже, несмотря на прежнее толерантное отношение к взглядам Чалмерса, резко сменил курс и отреагировал на «Следы» хотя и с некоторым запозданием, но решительно. Опираясь на теологические основания, он настаивал на уникальности человеческой жизни и на ее появлении на Земле исключительно по воле провидения, чудесным образом. Эволюция предавалась анафеме, и ей же, по всей видимости, предавалась жизнь где-либо еще. Он опубликовал свое сочинение тоже анонимно, в 1853 г., но совершенно не позаботился о лучшей маскировке своего авторства. Теперь к этой борьбе подключился Брюстер. Будучи давнишним критиком Уэвелла, он поддержал Чалмерса своим внушительным авторитетом – сначала в гневной рецензии, а в 1854 г. и в полноформатной книге. Для опровержения любезного и благосклонного отношения к нам Бога, он, например, указал на незначительность и периферийность природы человеческого обиталища – Земли. В этом споре приняли участие многие другие, и грянувшая как гром с ясного неба книга Дарвина отнюдь не утихомирила его. В 1833 г. Уэвелл воспользовался аргументом, который чем-то напоминал сегодняшний «антропный принцип» (о нем мы поговорим чуть более подробно на с. 1043), указав на следующее: если бы установленные Богом законы природы были другими, жизнь оказалась бы невозможной. В одной из записных книжек Дарвина есть интригующая запись: «процитировать Уэвелла всерьез, так как он говорит, что продолжительность дня приспособлена к длительности человеческого сна!!! Аналогичным образом приспособлена вся вселенная!!! А не человек к случайностям планеты, вот так высокомерие!!» Ко времени опубликования «Происхождения видов» уже существовало по меньшей мере два десятка книг, написанных для того, чтобы возразить одному только Уэвеллу. Находки Хёггинса и Миллера были не из разряда тех вещей, которые прошли незамеченными, как может показаться сегодня.

Среди многих спектральных открытий, сделанных Хёггинсом и Миллером, отметим совершенное в 1864 г., когда в спектре большой туманности в созвездии Орион они идентифицировали две странные зеленые линии. Хёггинс полагал, что он нашел там новый элемент, неизвестный на Земле, который он назвал «небулий». Спустя пять лет Джон Гершель визуально подтвердил наблюдение, сделанное Уильямом Парсонсом, лордом Россом, непрерывного спектра света Туманности Ориона. На этом основании он постулировал существование единой последовательности туманностей, на одном конце которой находятся туманности с полностью непрерывным спектром, а на другом – с полностью эмиссионным. Это никак не помогло в решении небулярной проблемы, но повысило уровень осведомленности о гораздо большей сложной организации космоса, чем та, которая предполагалась. Будучи не в силах разгадать эту тайну, астрономы и физики часто возвращались к решению небулярного вопроса, и только в 1928 г. А. С. Боуэн показал, что эти линии являлись так называемыми запрещенными линиями кислорода и азота. (Запрещенные линии – обнаруженные в спектрах некоторых туманностей в областях H II, а не в лабораторных спектрах, поскольку мы не можем получать на Земле столь сильно разреженные газы. Боуэн был первым, кто объяснил это явление, и вскоре мы убедимся, насколько это объяснение оказалось важным.) Сам факт введения Хёггинса в заблуждение не должен умалять огромного значения его наблюдения, которое доказало, что наблюдаемые туманности – газовые, а не твердые или жидкие, как, например, иногда предполагалось.

Псевдооткрытие небулия Хёггинсом резко отличается от весьма реального открытия элемента гелия, обнаруженного на Солнце Норманом Локьером. Открытие земного гелия затянулось до 1895 г., когда его выделил сэр Уильям Рамзай. Как ни странно, именно Локьер сумел извлечь из небулия наиболее спекулятивный капитал, поскольку он полагал, что этот элемент подтверждает его теорию небесной эволюции. Между ним и Хёггинсом существовали большие трения по вопросу, соответствуют ли зеленые линии части лабораторного спектра магниевой вспышки. На сей раз Хёггинс оказался прав – отнюдь нет. Однако был и другой вопрос – не являются ли «зеленые туманности» Хёггинса питательной средой для звезд, если следовать старой догадке, развиваемой, например, Уильямом Гершелем. И опять Локьер ухватился за это замечание и включил его в свою так называемую диссоциационную гипотезу звездной эволюции. Хёггинс проявил большую осторожность. Он знал, что спектры звезд содержат признаки многих химических элементов, а спектры газовых туманностей – лишь очень малую их часть. Не пройдет и нескольких десятилетий, как будущая теория звездной эволюции сумеет объяснить эти спектральные различия.

Создается впечатление, что Хёггинс был счастлив перейти от спектров ярких объектов к другим и сосредоточиться на таких слабых объектах, как кометы и звезды, включая новую 1866 г. В 1866 г. он предложил одно из наиболее полезных новшеств в применении спектроскопии в астрономии. В 1841 г. австрийский физик Кристиан Доплер привел теоретическое обоснование изменения длины волны источника, движущегося относительно наблюдателя, – изменение тона у источника звука или цвета у источника света. А. И. Л. Физо (больше известный как физик, чем как астроном) увидел возможности использования темных фраунгоферовых линий для создания цветовых реперов, и Хёггинс обладал достаточным знанием их общей структуры, чтобы произвести сравнение между лабораторным источником света и слабыми спектрами звезд. В 1868 г. он впервые измерил скорость звезды, использовав для этого эффект Доплера. Он оценил скорость Сириуса в 29,4 мили в секунду по направлению от Солнца – по направлению от, так как он зарегистрировал смещение спектра в красную сторону, что свидетельствовало о понижении частоты и, соответственно, увеличении длины волны. Это значение, полученное визуально, оказалось завышенным, и позднее он заменил его меньшей величиной, но применение эффекта Доплера в астрономии доказало свое первостепенное значение, особенно в космологии, когда он в итоге был применен при изучении света, идущего от галактик в целом.

В 1863 г. Хёггинс попытался сфотографировать спектр Сириуса, но сначала получаемое им представляло собой только пучки света на пластинках. В 1872 г. Генри Дрэпер получил в Нью-Йорке фотографию спектра Веги (α Лиры) с четырьмя линиями; а затем, в 1875 г., Хёггинс начал получать для таких ярких звезд, как Сириус и Вега, все более и более качественные результаты. Он был первым, кто стал использовать новый фотографический процесс на «сухой пластинке» с сенсибилизированным желатином вместо старого мокрого коллодионного способа. Четырьмя годами позже ему уже удавалось регистрировать спектр в ультрафиолетовой области. Эти и другие линии, часть которых ранее получил Г. В. Фогель в Берлине, а другую часть позже М. А. Корню в Париже, позволили ему заключить, что белые звезды обладают огромным количеством водорода. Это было важным открытием, положившим начало общего роста интереса к факту подавляющего перевеса водорода во Вселенной над всеми другими элементами.

1875 г. стал важной переломной точкой в жизни Хёггинса не только касательно астрофизики, поскольку в этом году он женился на Маргарет Линдсей Мюррей из Дублина. Несмотря на возраст – она была моложе его почти в два раза, – Маргарет быстро стала его неоценимым интеллектуальным партнером как в астрономических наблюдениях, так и в публикации их совместных находок. Они вместе работали со спектрами звезд; делать это в одиночку было весьма непросто: требовалось наблюдать спектр, удерживая изображение движущейся звезды на щели спектроскопа, ширина которой составляла менее одной десятой миллиметра, в течение всей экспозиции, длившейся около часа. Работая совместно, они получили где-то в 1889 г. фотографическое изображение спектра планеты Уран. Анджело Секки впервые визуально наблюдал спектр Урана в 1869 г., а в следующие десятилетия аналогичные наблюдения повторили и другие; нашлись астрономы, полагавшие, будто