Строение Вселенной и происхождение небесных тел

Размышляя об устройстве Вселенной, космологи XVIII в. сначала следовали Рене Декарту, а затем Исааку Ньютону.

В 20-х гг. XVIII в. Эмануэль Сведенборг (1688-1772), шведский философ и физик, следуя Декарту, предложил гипотезу, согласно которой все структуры в природе образуются по одним и тем же принципам. Атомы и звёзды, например, образуются благодаря присущему материи вихревому движению. Атом, по мнению Сведенборга, - сложная система частиц, похожая на Солнечную систему. Он первым высказал мысль, что Млечный Путь - это реальная плоская система звёзд. Сведенборг, правда, не признавал тяготение Ньютона и считал, что звёзды удерживаются магнитными силами. Его гипотеза о природе Млечного Пути была ошибочной, но она оказалась первой динамической моделью этой звёздной системы.

Иммануил Кант (1724-1804), величайший философ Нового времени, которого можно было бы назвать Коперником философии, начал свой путь в науке как астроном-теоретик, ньютонианец. Он первым поставил задачу мысленно проследить все возможные проявления всемирного тяготения во Вселенной, продумать и объяснить с этой точки зрения всё, что наблюдают астрономы, и понять, как устроена и развивается Вселенная. Так родились космогония и космология Нового времени.

В ранней работе "Претерпела ли Земля в своём вращении вокруг оси... некоторые изменения со времени своего существования" (1754 г.) Кант обращает внимание на то, что лунно-солнечные приливы в океане должны систематически тормозить вращение Земли, а это значит, что во Вселенной, по Канту, существуют необратимые процессы, она становится иной, имеет свою историю. Он вернул в науку взгляд античных философов на Вселенную как на развивающуюся структуру.

Главный астрономический труд Канта "Всеобщая естественная история и теория неба" (1755 г.) в наши дни читается легко и с интересом, но в XVIII в. астрономам-наблюдателям и небесным механикам он показался слишком умозрительным и не был принят. Однако в дальнейшем история познания Вселенной и способы осмысления научных открытий пошли по пути, проложенному Кантом.

Вселенная, по Канту, бесконечна. Она имеет иерархическую структуру: планеты и кометы составляют Солнечную систему; Солнце и звёзды входят в Млечный Путь; другие звёздные миры и Млечный Путь образуют ещё более крупную систему.

Кант отметил, что со стороны кольцо Млечного Пути будет выглядеть как диск, а овальные и круглые туманности (вроде туманности Андромеды) он классифицировал как далёкие млечные пути (мы бы сказали, галактики). Он указал на дискообразность галактик как на результат их вращения и действия в них тяготения и провёл глубокую аналогию между Солнечной системой и системой Млечного Пути, одинаково управляемых тяготением. Его вывод звучал поразительно современно: подобно тому, как Солнечная система заключает в себе планетный диск и клубок кометных орбит, так и система звёзд (галактика) имеет два типа "населения" - звёзды диска, слитые в молочную полосу, и яркие звёзды сферической составляющей, рассеянные по всему небу.

Великий мыслитель высказал парадоксальную идею о том, что многие земные структуры устроены гораздо сложнее, чем небесные тела и Вселенная, а следовательно, более трудны для познания. Легче изучить Солнце, чем гусеницу. "Я не говорю: "Дайте мне материю, и я создам гусеницу"; я говорю: "Дайте мне материю, и я построю Вселенную", потому что это более простая и современная задача", - писал Кант. Пришла пора изучать природу и историю неба.

Кант полагал, что в начальном состоянии Вселенная была заполнена разреженной материей. Между частицами материи действуют силы ньютоновского тяготения, приводящие их в вихревое движение. В вихрях частицы отталкиваются силами химической природы. Материя сотворена Богом, и она должна быть структурно "так богата, так совершенна, что развитие всей её сложности может разворачиваться по плану, который заключает в себе всё, что только может быть, и который бесконечен и недоступен никакому измерению".

Формирование звёздных и планетных систем Вселенной началось, когда благодаря химическим силам создались начальные уплотнения в первичной материи. Дальше Кант рассматривал возникновение и развитие различных систем небесных тел только на примере Солнечной системы.

Постепенно под действием тяготения масса центрального сгустка растёт. Сгусток становится зародышем Солнечной системы. Вращающаяся туманность постепенно уплотняется и разбивается на центральную часть - будущее Солнце - и на кольца - будущие планеты. Молодое Солнце сжимается тяготением и превращается в источник энергии. Оно может затухать и вновь вспыхивать. Кольца состоят из холодных тел типа метеоритов. Эволюция каждого кольца определяется взаимным тяготением камней, тяготением Солнца и действием солнечного излучения.

Гипотеза в те времена ещё не имела наблюдательной основы и потому представляется удивительным прозрением Канта. Он полагал, что после образования планет из вещества колец часть его остаётся в межпланетном пространстве. Это вещество отражает солнечное излучение и создаёт явления зодиакального света. Кант допускал существование планет за орбитой Сатурна и протяжённого облака комет, которое окружает Солнечную систему.

Сочинение Канта не привлекло внимания астрономов и осталось неизвестным и Лапласу, который в своём "Изложении системы мира" независимо от Канта повторил некоторые его идеи, правда используя наблюдения Гершеля и свои расчёты движения планет.

В зрелом возрасте Кант не возвращался к астрономии, но постоянно имел её в виду, создавая свою философскую систему. В философии, по словам выдающегося русского мыслителя Владимира Сергеевича Соловьёва, "Кант открыл зависимость мира явлений от человеческого ума и безусловную независимость нашего нравственного мира".

Во второй половине XVIII столетия в Германии работал физик и астроном Иоганн Генрих Ламберт (1728-1777). Он заложил основы фотометрии; доказал, что яркость поверхности, идеально рассеивающей свет, не зависит от направления; определил ослабление света в земной атмосфере, сравнив блеск Солнца и звёзд; оценил расстояние до Сириуса в 8 световых лет (современное значение 8,7 светового года); рассчитал орбиты некоторых комет. Свои представления о строении Вселенной Ламберт изложил в "Космологических письмах об устройстве Мироздания" (1761 г.). Вселенная у него, как и у Канта, имеет иерархическое строение: планеты со спутниками, звёзды с планетами. Млечный Путь как звёздная система. Системы, подобные Млечному Пути, из-за удалённости видны как туманности. В Млечном Пути Ламберт выделил звёздные сгущения (прообраз звёздных скоплений). У каждой системы есть центр тяготения и вращения. Он полагал, что Млечный Путь неустойчив и должен изменяться.

Ламберт предсказал существование двойных и кратных звёзд (и ввёл эти понятия). Он обратил внимание на то, что по возмущениям в движении небесного тела можно обнаружить другое массивное невидимое тело. Такие тела могли находиться в центрах тяготения систем или даже всей иерархической Вселенной.

Открытия астрономов XVIII в. заставили расстаться с представлениями о вечной и неизменной Вселенной. К началу XIX в. возродились представления античных философов об эволюционирующей Вселенной, но теперь уже существовал математический аппарат для описания этой эволюции - динамические законы Ньютона и закон всемирного тяготения.