(публикации и примечания Н. К. Гаврюшина)
// Историко-астрономические исследования. Вып. XIII. М.: Наука, 1977, с.391-397.
Датированная 8 октября 1932 г. статья «Когда погаснет Солнце» подводит итог многолетним исследованиям К. Э. Циолковского по одной на центральных астрофизических проблем. Впервые он обратился к этой проблеме в опубликованной в 1893 г. статье [1]. В русской научной литературе этого периода можно назвать, пожалуй, только одну работу но проблемам тяготения [2], которая могла оказать влияние на формирование замысла Циолковского, но пока мы не располагаем никакими свидетельствами, подтверждающими данное предположение. Считая, вслед за Гельмгольцем, важнейшим источником энергии лучеиспускания звезды ее постепенное сжатие, Циолковский в статье [1] высказывает мысль, что «не только Солнце, звезду или планету, но даже всякое земное маленькое тело можно было бы считать неисчерпаемым источником энергии, если бы допустить, что оно в состоянии бесконечно уплотняться» [1, стр. 30]. Позднее он возвращается к этой проблеме в статье [3] и в ряде других работ.
В настоящей статье, критически рассматривая все предшествующие теории лучеиспускания звезд, включая и разделявшиеся прежде им самим, Циолковский приходит к выводу, что источник солнечной энергии следует искать в ядерных реакциях. Высказывавшаяся еще в начало века [4, стр. 47—48] эта идея более обстоятельно была обоснована в 1929 г. Р. Аткинсоном и Ф. Хаутормансом [5, стр. 102], но независимо от того, знал об этом Циолковский или нет, можно утверждать, что в данной области знания он находился на уровне последних научных достижений: для сравнения укажем, что известный физик Г. Бете, по свидетельству Г. Гамова [5, стр. 112], впервые узнал о значении ядерных реакций для производства солнечной энергии на Вашингтонской конференции по теоретической физике 1938 г.!
Отсутствие у Циолковского более подробной разработки данной темы вряд ли можно объяснить недостаточной заинтересованностью в ней ученого или популярным характером статьи. Дело скорой и том, что опыт прошедшего на глазах Циолковского бурною научного развития конца XIX — начала XX вв., когда пошло теории и экспериментальные данные непрерывно сменяла друг друга, заставлял его все более критически относиться к «науке момента». «Наука, - писал он,—существует мгновение и каждую минуту двигается вперед. Можно ли сказать, что она нам даст через тысячи, через миллионы лет» [б, л. 72]. Это с годами крепнувшее убеждений ориентировало мыслителя скорее на поиски более общих природных закономерностей, чем на разработку частных деталей, которым все равно вскоре предстояло быть пересмотренными. Всегда стремившийся к конкретному объединению атомистики и космологии (еще в работе [7, стр. 53, 58—59 и др.] он пытался из анализа свойств микрочастиц делать космологические выводы), Циолковский и в одной из последних своих астрономических работ делал шаги в направлении синтеза естествознания и философии.
Текст работы «Когда погаснет Солнце» печатается по машинописной копии с карандашными правками автора, хранящейся в Архиве АН СССР (ААН) (ф. 555, оп. 1, ед. хр. 278). Незначительные корректурные изменения не оговариваются. Первоначально работа имела подзаголовок «Небесные огни». На одном из пяти машинописных экземпляров — вариант названия: «Когда потухнет Солнце» (л.1).
Как важно для людей свечение Солнца! Без него не было бы ни животных, ни человека. Стало быть, не было бы и разума — распорядителя Вселенной [1] 1).
1) Примечания даны и конце статьи.
Продолжительность лучеиспускания Солнца определяет и величину прогресса животных и растений. Все совершенствуется, все идет вперед. Настоящий момент — только одна на ступеней бесконечной лестницы развития. Прекратись свечение Солнца — все приостановится и замрет. Вся лестница организмов, как бы велика она ни была, рухнет.
Сколько же времени может еще лучеиспускать Солнце? Ясно, что это вопрос животрепещущий.
Мы знаем, что Солнце состоит из тех же веществ, как и Земля. Только вещества эти находится в разложенном состоянии. Их химическое соединение могло бы дать немало энергии, т. е. материала для лучеиспускания. Возьмем в пример величину тепла горения самых сильных химических процессов. Тогда простой расчет нам покажет, что этих химических процессов хватит только на несколько тысяч лет лучеиспускания. Еще ранее Солнце должно уже ослабеть и сделаться негодным для Земли, т. е. оно не будет давать достаточно тепла. Но, как известно, Солнце существовало уже сотни миллионов лет в своем блестящем состоянии. Поэтому погибнуть оно так скоро, очевидно, не может.
Обратимся к другой причине лучеиспускания. Светило имеет очень высокую температуру, доходящую до 5—6 тысяч градусов. Но и это дало бы только примерно 1000 лет лучеиспускания. Однако температура Солнца такова только на его поверхности. Она возрастает с углублением, как и температура Земли. Ученые насчитывают миллионы град[усов] в центре Солнца. Если принять это в расчет и взять среднюю температуру, то для остывания светила понадобилось бы уже сотни тысяч лет. Но и это невероятно мало.
Есть еще могучий источник энергии небесных тел. Это их сжатие, происходящее от различных причин. Напр[имер], от усложнения материи и происходящего от того уменьшения упругости и уплотнения. При падении масс Солнца, при уменьшении его поперечника должна выделяться невообразимо громадная энергия [2]. Ее легко подсчитать. Оказывается, что сокращение солнечного диаметра вдвое выделяет столько работы, что ее хватит чуть ли не на десяток миллионов лет непрерывного лучеиспускания. Понятно, что механическая энергия работы падения масс небесного светила его нагревает и в форме тепла выделяется в эфирное пространство.
От этого диаметр Солнца уменьшается и скорость обращения его вокруг оси увеличивается. Однако и то и другое так мало и так трудно определимо, что не может быть обнаружено в течение сотен лет наблюдения. Поэтому последнее мнение о том, что лучеиспускание светила имеет источником механическую работу солнечного сокращения, держалось довольно долго.
Но и этот срок незначителен. Множество геологических, физических, радиологических и астрономических явлений с несомненностью указывает, что Солнце в своем виде существовало и еще будет существовать биллионы 1) лет.
1) В русской литературе биллион означает тысячу миллионов или миллиард (109). (Прим. ред.).
Как же понять это, как объяснить научные противоречия?
Только я самое последнее время они устранены благодаря новым потрясающим открытиям о радиоактивности элементов. Подразумеваю 92 простых тела, которые оказались не элементарными, а состоящими из водорода2). Некоторые из них на наших глазах разлагаются на более простые, выделяя гелий.
2) Циолковский, очевидно, имеет в виду, что в состав всех элементов входят протон и электрон (Прим. ред.)
При этом образуется колоссальное количество тепла. Так радий, выделяя гелий, при разложении дает теплоты в 400 000 раз больше, чем самая ярая химическая реакция. Значит, если последней хватает на тысячи лет лучеиспускания, то радиевое Солнце дало бы миллиарды лет солнечного сияния[3].
Но и этого мало. Астрономия указывает на биллионы лет прошедшего существования Солнца в его могущественном образе Аполлона.
Дело в том, что другие элементы выделяют гораздо больше энергии. Величина ее, вообще, не определена наукой. Но одно известно, что чем глубже распадение вещества (или «атома»), тем энергии выделяется больше. Лучеиспускание светил есть распадение материи весьма глубокое, даже пока непостижимо глубокое, может быть, обращение материи в эфир [4].
Считается, что «полная» энергия распада вещества равна его массе, умноженной на квадрат скорости света [5]. Таким образом, на килограмм материи энергия распада будет равна 10 000 биллионов килограммометров. Выходит, что она больше энергии радия в 16 000 раз. Ее хватит на лучеиспускании светила в течение десятка биллионов лет.
Мои астрономические вычисления для прошедшего солнечного сияния дают еще больше, но уже но очень далеко от этого. Это объясняется тем, что тогда масса Солнца была во много раз больше теперешней и сияние его было слабее и потому могло продолжаться дольше.
И сущности, внутриатомная энергия неизвестна и он[а] может быть еще больше того гипотетического предела, на который указывает наука. Время бесконечно, и потому сложность Вселенной и ее атомов такова же [6]. Чем дальше погрузиться в глубину атома, тем меньше встретим частицы и тем скорость их и энергия больше [7]. Не есть ли предел для нее бесконечность!
[1] Как известно, для Циолковского было характерно твердое убеждение, что «во Вселенной господствовал, господствует и будет господствовать разум и высшие общественные организации» [8, стр. 25]. Это убеждение в значении разума как «фактора эволюции космоса» сближало позицию К. Э. Циолковского с идеями В. И. Вернадского [9], [10].
[2] На полях рукописи (л. 3) приписка карандашом: «которая выделяется и виде тепла».
[3] Аналогичные мысли высказывались Циолковским и в 1928 г.: «Примерно 32 года назад (Беккерель и много раньше Ниепс) открыты были радиоактивные явления. Потом оказалось, что некоторые простые тела с большой массой атома (радий, уран, торий и много других) отделяли от себя частицы и обращались в другие простые тела с меньшей массой атома. Одним словом, обнаружилось, что атомы не постоянны, не вечны, но делимы и превращаются один в другой. В солнцах они распадаются и дают более легкие элементы, пока не превратятся в эфир, отчего масса солнц убывает. В газообразных же туманностях происходят обратные явления: из легких атомов образуются тяжелые, потому что из газообразных туманностей образуются со временем солнца, которые уже содержат тяжелые вещества» [11, стр. 23—24].
[4] Эфир как тонкая первоматерия, противопоставляемый материи более плотной, оставался одним из центральных представлений у многих естествоиспытателей начала века. Циолковский всегда решительно отстаивал его существование.
[5] По видимому, эта фраза является симптомом более благоприятного отношения Циолковского к теории Эйнштейна, которую в 10-х—20-х гг. он не принимал, активно отстаивая механическую концепцию мироздания. См. [7], [12]. Правда, в таком же позитивном контексте эта формула упоминается уже в работе 1928 г.: «внутриатомная энергия вещества (недоступная пока) выражается половиною (sic!) произведения из его массы на квадрат скорости света» [11, стр. 25].
[6] Циолковский придерживался мысли о постепенном уплотнении и усложнения материи в процессе эволюции космоса, допуская при этом сосуществование материи и образуемых ею органических существ разной плотности и разных эпох. Ему, в частности, весьма импонировала мысль Канта о том, что «совершенство духовного и материального мира на планетах с правильной последовательностью возрастает и распространяется по мере их удаления от Солнца» [13, стр. 254]; [14, л. 34]; [15, стр. 57].
[7] Весьма характерная для Циолковского мысль. В «Этике» 1903 г. он писал: «Чем меньше молекула, тем скорость ее центра тяжести больше. Поэтому, при бесконечной делимости материи, истинные атомы не только бесконечно малы, но обладают бесконечной скоростью движения. Поэтому всякая конечная масса вещества, и сущности, обладает бесконечной кинетической энергией».
1. Циолковский К. Э., Тяготение как источник мировой энергии, Собр. соч., т. IV, М., 1964, стр. 16-32.
2. Ярковский И. О., Всемирное тяготение как средство образования весомой материи внутри небесных тел, М., 1889.
3. Циолковский К. Э., Продолжительность лучеиспускания Солнца, Собр. соч., т. IV, M., 1964, стр. 33—47.
4. Лебон Г., Эволюция материи, СПб., 1911.
5. Gamow G., The Birth and Death of the Sun, N. Y., 1945.
6. Циолковский К. Э., Первопричина, ААН СССР, ф. 555, оп. 1, ед. хр. 393.
7. Циолковский К. Э., Кинетическая теория света, «Известия Калужского общества изучения природы», кн. 3, Калуга, 1919.
8. Циолковский К. Э., Монизм вселенной, Калуга, 1931.
9. Вернадский В. П., Химическое строение биосферы Земли и ее окружения, М., 1965.
10. Огурцов А. П., К. Э. Циолковский и В. И. Вернадский. Сравнительный анализ философских идей — Труды X Чтений К. Э. Циолковского. Секция «Исследование научного творчества К. Э. Циолковского», М., 1977.
11. Циолковский К. Э., Любовь к самому себе, или истинное себялюбие, Калуга, 1928.
12. Циолковский К. Э., Гипотеза Бора и строение атома (1923, 1927), ААН, ф. 555, оп. 1, ед. хр. 323.
13. Кант И., Всеобщая естественная история и теория неба, Собр. cоч., т. 1, М., 1963.
14. Циолковский К. Э., Записные книжки, ААН, ф. 555, оп. 2, ед. хр. 44.
15. Гаврюшин Н. К., Историко-философские взгляды К. Э. Циолковского.— Труды IX Чтений К. Э. Циолковского. Секции «К. Э. Циолковский и философские проблемы освоения космоса», М., 1975, стр. 48—60.
16. Циолковский К. Э., Этика, или естественные основы нравственности, ААН, ф. 555, оп. 1, ед. хр. 372.
17. Гаврюшин Н. К., Циолковский и атомистика.— Труды VII Чтений К. Э. Циолковского. Секция «Исследование научного творчества К. Э. Циолковского», М., 1973, стр. 36—50.