А как вы относитесь к предположению о том, что Веберу удалось зарегистрировать гравитационное излучение, исходящее из центра нашей Галактики?
Как я уже сказал, Вебер, видимо, вообще регистрировал не гравитационные волны. Что же касается гравитационного излучения из центра нашей Галактики, то в принципе те физические процессы, которые там происходят, вероятно, могут порождать гравитационное излучение. Но если бы оно действительно оказалось таким, каким его зарегистрирЬвал Вебер, то всего за 100 тысяч лет вся центральная часть нашей звездной системы должна была бы превратиться в гравитационное излучение. Совершенно очевидно, что подобный результат вступает в явное противоречие с многомиллиардным возрастом Галактики.
Каковы же перспективы дальнейших исследований в области изучения гравитационных волн?
В настоящее время в разных странах, в том числе и в Советском Союзе, ведутся интенсивные работы по созданию новых, более чувствительных приемников гравитационного излучения. Я думаю, в ближайшем будущем в этой области появятся новые результаты, которые значительно расширят наши знания о фундаментальных закономерностях мироздания.
ПОЯСНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ
Античастицы. - В конце 20-х годов текущего столетия знаменитый английский физик Поль Дирак разработал теорию движения электронов в атомах. Из этой теории вытекало, что элементарные частицы могут отличаться не только массой, но и своими электрическими и магнитными свойствами. В частности, его теория предсказывала существование "антиэлектронов" - частиц с массой электрона, но обладающих положительным зарядом.
Прошло всего четыре года, и в 1932 г. при изучении космических лучей американский физик К- Андерсон обнаружил частицу, свойства которой совпадали со свойствами "антиэлектронов" Дирака. Новая частица получила название позитрона. В настоящее время физикам известны антинейтроны, антипротоны и многие другие античастицы. Любопытно, что частицы и античастицы не могут сосуществовать. При соприкосновении друг с другом они аннигилируют - взаимно уничтожаются с выделением большого количества энергии, пол-нoстью превращаясь в излучение.
Атом водорода. - Водород - простейший и в то же время самый распространенный химический элемент во Вселенной. Атом водорода состоит из положительно заряжённого ядра - протона и движущегося вокруг него электрона. Электрические заряды электрона и протона одинаковы, но противоположны по знаку. Масса протона в 1836 раз больше массы электрона. Масса атома водорода в граммах составляет 1,67*10-24 грамм.
Масса электрона - 9,1*10-28 грамм. Диаметр атома водорода не может быть точно определен, его граница размыта, приблизительно он равен 10-8 сантиметра. Эта единица, равная одной стомиллионной доле сантиметра, в честь шведского ученого Андерса Ангстрема названа ангстремом.
Радиус протона примерно в 100 тысяч раз меньше радиуса атома водорода. Он составляет 1,3*10-13 сантиметра. Длина 10-13 сантиметра принята за ядерную единицу длины. Она получила название ферми в честь знаменитого итальянского физика Энрико Ферми. Плотность вещества в протоне фантастически велика - около 200 миллионов тонн в кубическом сантиметре. Приблизительно такова же плотность вещества во всех атомных ядрах.
Дейтерий. - Кроме обычного водорода в природе существует еще так называемый тяжелый водород, или дейтерий, который был открыт в 1932 г. Электронная оболочка атома дейтерия, так же как и у водорода, состоит из одного электрона, но его ядро - дейтон - примерно вдвое тяжелее и состоит из двух частиц - протона и нейтрона.
Дейтерий применяется в современной ядерной технике как взрывчатое вещество. В будущем он будет использоваться как горючее в термоядерных энергетических установках. Запасы термоядерной энергии дейтерия, имеющиеся в воде земных океанов, примерно в 100 миллионов раз превосходят запасы энергии ископаемого топлива (угля, нефти, газа, торфа).
Инвариантность - неизменяемость. В математике и физике инвариантные величины - величины, не меняющие своего значения, при том или ином классе преобразования играют весьма важную роль.
В широком - философском - смысле инвариантность - это независимость от способа описания.
Камера Вильсона. - В конце прошлого столетия физик Ч. Вильсон, работая на горной обсерватории в Шотландии, обратил внимание на любопытные оптические явления, возникающие при освещении солнечными лучами облаков и тумана. Ученый решил воспроизвести подобное явление в лаборатории и провел несколько экспериментов, получая искусственные облака путем расширения паров. Эти опыты натолкнули Ч. Вильсона на плодотворную идею, которая и легла в основу знаменитой камеры для регистрации элементарных частиц, названной его именем. В камере Вильсона пролетающие частицы оставляют видимые следы из капелек воды в парах, образующихся в результате быстрого расширения. Эти следы можно фотографировать.
Масса и энергия. - Из теории относительности следует, что полное количество энергии, содержащейся в некотором количестве материи, равно произведению массы этой материи на квадрат скорости света в вакууме. Поэтому в физике высоких энергий массы измеряются в единицах энергии - так называемых миллионах электрон-вольт (мэв). В этих единицах массы электрона и позитрона равны примерно 0,5 мэв, а массы протона и нейтрона - 940 мэв. Иногда используется более крупная единица, равная одному миллиарду электрон-вольт (гэв), - гигаэлектрон-вольт. Масса одного грамма вещества выражается астрономическим числом - 6*1023 гэв.
Мезоны. - Изучая взаимодействия частиц, входящих в состав атомного ядра, японский физик Юкава пришел к выводу, что их взаимное притяжение является результатом непрекращающегося обмена особыми частицами - мезонами. Юкава предсказал также, что масса мезона должна примерно в 200 раз превосходить массу электрона. Впоследствии были открыты три мезона с близкими массами, но с разными электрическими зарядами: положительный, отрицательный и нейтральный. Эти ядерные мезоны получили название пи-мезонов. Кроме того, открыты еще два мю-мезона - положительный и отрицательный. Они возникают при распаде соответственно положительного и отрицательного пи-мезонов.
Нейтрон и нейтрино. - Нейтрон - частица с массой 1838,6 электронной массы - был открыт в 1932 г. английским ученым Д. Чедвиком. Вне атомного ядра нейтрон не стабилен. Средняя продолжительность его жизни 17 минут. Затем нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино (распад).
В свое время физики обнаружили, что нейтрон может самопроизвольно распадаться на протон и электрон. Однако при этом обнаружилось странное нарушение закона сохранения энергии. Общая энергия продуктов реакции оказалась меньше, чем следовало из теоретических расчетов. Известный швейцарский физик В. Паули высказал предположение о том, что недостающую энергию уносит с собой неизвестная частица. Однако обнаружить эту частицу, названную по предложению Э. Ферми нейтрино (что одновременно означает "маленький" и "нейтральный"), удалось лишь сравнительно недавно.
Главная отличительная особенность нейтрино - удивительная способность беспрепятственно проходить сквозь громадные толщи вещества. Длина свободного пробега нейтрино в космосе сравнима с радиусом доступной современным исследователям области Вселенной.
Пузырьковая камера. - Одно из наиболее эффективных устройств для регистрации явлений, вызываемых частицами высоких энергий. Принцип ее работы сходен с принципом работы камеры Вильсона. Жидкость, наполняющая камеру, перегревается и приобретает способность легко вскипать. Благодаря этому вдоль пути, пройденного заряженной частицей, образуется видимый след, состоящий из пузырьков газа.
Поле. - Особая форма существования материи. Представим себе мощный радиопередатчик, излучающий электромагнитные волны. Где бы мы ни помещали антенну нашего приемника, они будут возбуждать в ней движение электронов, электрические токи, которые после соответствующего усиления и преобразования создают звук в динамике. Энергия, излучаемая передатчиком, заполнила определенную область пространства. Но энергия - это свойство материи, которое не может существовать отдельно, независимо от самой материи. Она всегда должна иметь материального носителя. В данном случае носителем энергии является электромагнитное поле. О материальной природе электромагнитного поля говорит и то обстоятельство, что оно способно оказывать на помещенные в него объекты не только электрическое, магнитное, но и прямое механическое воздействие. Так, электромагнитные (например, световые) волны производят определенное давление на преграды, а излучатели таких волн испытывают реактивный эффект, получая ускорение в противоположном направлении, как если бы выбрасывали обычные частицы вещества.
Типы взаимодействий. - Современной физике известны четыре типа взаимодействий между элементарными частицами.
Взаимодействие большой интенсивности, обусловленное обменом пи-мезонами и удерживающее в атомном ядре протоны и нейтроны, называется сильным взаимодействием.
Несколько слабее - электромагнитное взаимодействие, притяжение и отталкивание разноименных и одноименных зарядов.
Третий тип - слабые взаимодействия, возникающие при распадах и столкновениях частиц со средними и малыми массами.
Последний тип взаимодействия - притяжение масс, или гравитация. Однако в микромире гравитационные силы почти не играют никакой роли, так как они во много раз слабее других сил.
II. К истокам живого
Наука о живом
Живая природа всегда поражала человека своим многообразием, сложностью, целесообразностью, беспрерывным и быстрым изменением. От невидимого мира и микроорганизмов, бесчисленных простейших, лишайников, мхов, трав, кустарников и деревьев до мира животных - насекомых, рыб, земноводных, птиц, млекопитающих - такова цепь жизни, которая тянется к венцу природы - человеку, единственному из биологических существ, способному изучать и осмысливать закономерности природы.
На протяжении тысячелетий жизнь, ее зарождение и развитие, удивительная приспособляемость, наконец, сам человек с его разумом - все это казалось людям таинственным, необъяснимым, сверхъестественным. Загадка жизни всегда была прибежищем идеализма и религии. У всех религий имеется своя трактовка происхождения и сущности жизни.
Согласно христианско-иудейской Библии, бог создал все живые существа одним словом. В другом варианте библейской легенды он творит человека из "праха земного", вдувая ему в уста "дыхание жизни" (Бытие, гл. 2, ст. 7). В Коране сказано: "Хвала Аллаху!.. Он - тот, кто сотворил вас из глины..." (Сура 6, ст. 1 - 2). В другом месте этой священной книги мусульман утверждается: "О Боже, царь царства!.. Ты... выводишь живое из мертвого, и выводишь мертвое из живого..." (Сура 3, ст. 25 - 26).
Немало столетий прошло, пока человек накопил достаточно знаний для научного понимания мира живой природы. Для этого понадобилось развитие физики и химии, познание законов строения живых организмов, деятельности их органов и тканей, умение заглянуть внутрь организмов, проникнуть в мельчайшую их структуру. Пытливая мысль и эксперименты многих и многих поколений естествоиспытателей привели к заключению о постоянном развитии всего многообразия растительных и животных видов в процессе смены бесчисленных поколений белковых тел.
Какой сложной психологической перестройки потребовал такой взгляд даже от выдающихся умов! Еще в середине XVIII в. молодой Дени Дидро писал, что, склоняясь к неверию, возвращается к мысли о бытии бога, как только вспоминает о целесообразности живого: "Разве божество не запечатлено столь же ясно в глазу насекомого, как способность мыслить в произведениях великого Ньютона?" Но уже вскоре религиозному представлению о целесообразности живого был нанесен решающий удар - Чарльз Дарвин создал теорию происхождения видов путем естественного отбора. "Дарвин положил конец воззрению на виды животных и растений, как на ничем не связанные, случайные, "богом созданные" и неизменяемые, и впервые поставил биологию на вполне научную почву" [В. И. Ленин. Полн. собр. соч., т. 1, стр. 139], отмечал В. И. Ленин.
В наши дни мысль о последовательном развитии животного и растительного мира под воздействием естественных факторов, изменчивости и наследственности стала хрестоматийной. Современная биология идет гораздо дальше - в глубь живой материи, изучает самые сокровенные ее структуры. Сегодня это обширная область знаний, она включает много специальных направлений, изучающих жизнь во всех ее проявлениях, во всем бесконечном многообразии.
Еще совсем недавно биология не считалась достаточно точной наукой, нередко ее выводы, хотя и базировались на эксперименте, носили общий, весьма предположительный характер. Но уже Ф. Энгельс, констатировавший, что применение математики в биологии равно нулю [См. К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч.. т. 20, стр. 587], высказал идею о формах движения материи, начиная от самой простейшей - механической и кончая наиболее сложными - биологической и социальной как неотъемлемых ее структурах. Согласно его точке зрения, биологическая форма движения - такое же естественное свойство материи, как и физическая или химическая. "Материя, - говорил Ф. Энгельс, - во всех своих превращениях остается вечно одной и той же... ни один из ее атрибутов никогда не может быть утрачен..." [Там же, стр. 363].
Так философия диалектического материализма, обобщая данные естествознания, раскрыла качество жизни как одно из свойств материального мира, не сводимое к низшим формам движения, но органически из них вытекающее при определенных условиях на тех или иных этапах развития Вселенной. Так было покончено с религиозной фетишизацией явления жизни, а биологические процессы оказались вовлеченными в круг феноменов, исследуемых с такой же точностью, как и в других естественных науках.
Эти теоретические предпосылки все в большей степени реализуются современной наукой. Сегодня уже совершенно точно известно: биологическая форма движения вырастает на плечах физико-химических взаимодействий, осуществляющихся в живом организме и свойственных только ему. И исследование этих процессов ведется методами, принятыми в физике и химии микромира при помощи самой совершенной электронной аппаратуры, с применением математики и электронно-вычислительных машин.
Использование этих методов и средств позволило перенести фронт исследования жизни в сферу самых "интимных" ее процессов. И если еще совсем недавно фронт познания биологической формы движения проходил по рубежу, главными вехами которого были проблемы происхождения видов, целесообразности, тайны психики, то сегодня материалистическая наука здесь уже подходит к рубежам, механизм познания которых позволит узнать самую суть живого, управлять жизнедеятельностью, даже синтезировать живую материю.
Но некоторые современные биологи делают попытки свести представления о живой системе к "простым" исходным элементам или структурам. Это приводит к механистическому подходу в изучении живого, при котором единство мира превращается в его единообразие. Известный французский биолог, сделавший ряд выдающихся открытий в молекулярной биологии, лауреат Нобелевской премии Ж-Мо-но в своей книге "Случайность и необходимость. Исследование натурфилософских проблем современной биологии" сравнивает клетку с машиной, отрицает эволюцию внутри структуры и эволюцию самих структур, считая, что основной базой в биологии служит не принцип эволюции, а генетический код, изолированный, неспособный получать информацию извне.
На почве метафизически ограниченного ме" ханистического мышления естествоиспытателей в их философских выводах возникает идеализм. Возрождение представлений о "жизненной силе", о "тенденции к самоусовершенствованию" (развитие живого нельзя объяснить только посредством мутаций, возможно, возникновение жизни обязано принципу "тенденции к самоусовершенствованию" - по мнению известного американского биолога А. Сент-Дьердьи) - это дань идеализму в современной биологии. Это теневая сторона успехов быстро развивающейся науки.
Применение методов физики, химии, кибернетики в исследованиях живых систем привело к появлению представления о "живых молекулах" первоначальных единицах живого, обнаруживающих особые "витальные свойства".
Это тоже возвращение к идеям о "жизненной силе", к витализму.
На протяжении веков в сознании естествоиспытателей воздвигался мировоззренческий и психологический барьер - убеждение, что между неорганическим и органическим миром существует непроходимая пропасть: мол, биологические закономерности или не имеют ничего общего с законами физики и химии, или содержат в себе нечто к ним несводимое, - "жизненную силу".
Успехи молекулярной биологии не оставляют места для таких представлений. Само появление этой науки стало возможным лишь в результате преодоления метафизической концепции, лежащей в основе и механицизма, и витализма. Согласно молекулярной биологии, качественно новый уровень организации материи - жизнь возникает не в результате добавления нематериальных факторов извне, а на основе уже предшествующих элементов, соединенных в новую целостность, благодаря новому типу противоречивых связей и отношений между этими элементами.
Современные разновидности идеализма в биологии отражают реальные противоречия и трудности процесса познания явлений жизни. Это - главная причина, почему под влиянием религиозных представлений или идеалистической философии находится ряд известных ученых-биологов - Г. Шрамм (ФРГ), А. Портман (Швейцария), Э. Синнот (США), не говоря уже о тех, кто является дипломированными теологами, совмещающими теологию с занятиями наукой, - И. Хаасе, Ф. Дессауэре (ФРГ), Д. Бландино (Италия).
В течение нескольких последних десятилетий в науке достигнуты рубежи, отметающие прежние представления о сущности жизни. С помощью молекулярной биологии исследователи перешли от изучения целых организмов, органов и тканей к изучению мира клетки, ее органелл - митохондрий, рибосом, отдельных молекул. Был сделан ряд выдающихся открытий, позволивших поднять науку о жизни до уровня точных наук. Эти открытия повлияли на систему всего биологического знания в целом и на ряд его отраслей, в частности на развитие генетики. Так как генетика - наука о наследственности и изменчивости, а эволюционная теория Ч. Дарвина изучает суммарное действие трех основных факторов эволюции - наследственности, изменчивости и естественного отбора, то становится видна внутренняя связь между эволюционной биологией и генетикой, вытекающая из общности предмета исследования. Таким образом, молекулярная биология способствовала дальнейшему развитию дарвиновского эволюционного учения,, то есть с развитием ее появился новый уровень познания эволюции.
Современная генетика понимает эволюцию как появление резких, полезных для вида, наследственных изменений - мутаций, подхваченных естественным отбором. В естественных условиях мутации редки, но необходимо учесть огромное количество живых организмов почти в каждом из видов и миллиарды лет, в течение которых эволюция происходила и происходит, причем совсем не в тех пределах, которые "придумал господь бог" при "сотворении мира".
Один из крупнейших естествоиспытателей, Джон Бернал, писал: "Благодаря успехам биохимии и молекулярной биологии удалось понять, что жизнь на Земле почти наверняка представляет собой единство. Не только все организмы генетически родственны друг другу, как это предположил Дарвин, но и самые молекулы, из которых они построены, представляют собой комбинации небольших молекул абиогенного происхождения - потомков тех первичных молекул, которые присутствовали в "первичном бульоне", или, что кажется более вероятным, тех полимеров, которые возникли из этих молекул на втором этапе, когда впервые появился решающий по своей важности процесс молекулярной репликации" [Дж. Бернал. Возникновение жизни. М., 1969, стр. 204].