О. Ю. Шмидт

Одним из первых ведущих советских исследователей планетарной космогонии был Отто Юльевич Шмидт (1891 -1956). Получив изначально математическое образование, он в конце концов стал руководителем Московской школы алгебраистов, но все же его популярность в СССР объясняется в большей степени его подвигами как исследователя Арктики. Он стал очень знаменитым человеком, героем для целого поколения советских людей. Член Коммунистической партии с 1918 г., Шмидт занимал ряд крупных административных постов, в том числе директора Государственного издательства, редактора Большой Советской Энциклопедии, члена ЦИК СССР. С 1935 г. он академик. Очень разносторонний человек, Шмидт был так же решителен в личных привычках, как и в своих политических взглядах. Без сомнения, наиболее известным его подвигом было плавание на корабле "Челюскин" в 1933 и 1934 гг., в котором он пытался повторить свое сквозное плавание по Северному морскому пути в 1932 г. (первую сквозную навигацию за один сезон). В плавании 1933- 1934 гг. Шмидт и его команда были зажаты во льдах Северного океана на месяцы, в конце концов они вынуждены были перейти с корабля на лед за много километров от берега. Последовавшая грандиозная кампания по их спасению сделала Шмидта международным героем¹.

¹ (После спасения из ледового плена он возвращался через Аляску и Соединенные Штаты, где стал членом Нью-Йоркского клуба путешественников.)

В 20-30-х годах Шмидт читал лекции по истории и философии естествознания, а в своих научных трудах с гордостью рассуждал о значении марксистской философии. Его рукописи, хранящиеся в архиве АН СССР, свидетельствуют, что он очень серьезно изучал работы Ф. Энгельса¹. Говорят (и если это правда, то нужно воздать ему должное), что во время зимовки во льдах Арктики Шмидт организовывал дискуссии по диалектическому материализму, чтобы помочь зимовщикам отвлечься от их драматического положения².

¹ (Шмидт О. Ю. Диалектика и естествознание: примеры перехода количества в качество (на русском языке). Эти заметки написаны в сентябре 1926 г. Архив АН СССР, фонд 496, оп. 1, ед. 212.)

² (См.: Отто Юльевич Шмидт (1891 -1956) // Кузнецов И. В. Люди русской науки: очерки о выдающихся деятелях естествознания и техники, математики, механики, астрономии, физики, химии. М., 1961. С. 404)

Шмидт наиболее известен космогонистам своей теорией о происхождении Земли и планет, опубликованной в 1949 г. в виде четырех лекций¹. Так как Шмидт ограничился рассмотрением Солнечной системы, то он не исследовал какие-либо из крупномасштабных проблем теорий Вселенной, такие, как относительность или красное смещение. Но тем не менее, он рассматривал свою схему в рамках противостояния мировоззрений. В своей первой лекции он писал: "История космогонии становится осмысленной и глубоко поучительной, если рассматривать ее как борьбу материализма с идеализмом, борьбу, которая не прекращается ни на одном этапе"². Как мы объясним позже, Шмидт утверждал, что его теория захвата Солнцем газопылевого облака поддерживалась диалектической концепцией.

¹ (См.: Шмидт О. Ю. Происхождение Земли и планет. М., 1949, 1957, 1962. Также имеется на английском языке: Schmidt О. Ju. A Theorv of Earth's Origin. Moscow, 1958.)

² (Шмидт О. Ю. Четыре лекции о теории происхождения Земли. М., 1957. С. 9.)

Позиция Шмидта в космогонии основывалась на признании значимости небулярных гипотез Канта и Лапласа для современной науки. Согласно этим хорошо известным теориям (которые различались по некоторым аспектам), Солнце и планеты образовались из последовательной конденсации диффузной массы вещества в дискретные тела. Хотя гипотезы Канта и Лапласа завоевали широкую популярность в XIX в., к началу XX в. они испытали серьезные удары вследствие неспособности рассчитать угловой момент. Одной из наиболее странных характеристик Солнечной системы является то, что главные планеты, имеющие менее ¹/₇₅₅ от общей массы системы, тем не менее обладали 90% ее углового момента. С другой стороны, Солнце, обладающее почти всей массой, имеет всего лишь 2% углового момента. Соответствующая дилемма астрономов была описана в 1935 г. X. Н. Расселом: "Никто никогда не предлагал пути, в котором почти весь угловой момент переходил бы в такую незначительную часть массы изолированной системы"¹.

¹ (Russell H. N. The Solar System and Its Origin. N. Y., 1935. P. 95-96.)

После 1900 г. были выдвинуты различные виды "приливных" теорий, чтобы объяснить этот феномен. Сущностью приливных теорий была гипотеза о том, что к Солнцу приближалась какая-то звезда настолько близко (возможно, произошло даже касательное столкновение), что солнечный материал был вытянут в космическое пространство. Из этого вещества позднее сформировались планеты. Согласно версиям Чемберлена и Моултона, выброс материала имел место с противоположных сторон - как Солнца, так и звезды в виде сильнейших приливов; в версиях, выдвинутых Дж. Джинсом и Г. Джеффрисом, сигарообразный поток был растянут между звездой и Солнцем. Сигарообразная форма потока (утолщающаяся в середине) объясняет большие размеры планет Юпитера и Сатурна.

Шмидт полагал, что популярность теории Джинса в планетарной космогонии в 20-30-е годы была связана с социальными факторами. Он отмечал: "Из гипотез XX в. дольше других продержалась гипотеза Джинса. Причина ее популярности лежала не в ее научных достоинствах (их нет) и не в несомненной личной талантливости автора, а в том, что она оказалась наиболее приемлемой для господствующего в буржуазном обществе религиозно-идеалистического мировоззрения"¹. Связью между объяснением Джинса создания планет и буржуазными ценностями, по мнению Шмидта, был упор на редкий характер участвующих в этом событий и связанную с этим сверхъестественную ауру Вселенной, которую использовал Джине. Сближение Солнца и звезды, достаточно близкое для описываемых Джинсом и другими сторонниками приливных теорий, должно быть исключительно редким событием. Ясно, что ученые предпочли бы не основываться на исключительно редких явлениях для объяснения природы; если же редкость явления приближается к уникальности, то явление проявляет тенденцию к выходу за пределы области событий, объясняемых научными законами, которые зависят от повторяемости. Естественно, касание двух звезд не было бы уникальным при условии достаточного времени, но уже одно высказывание о том, что образование Земли есть очень редкое, а не уникальное явление, вызвало бы некоторый дискомфорт у астрономов². Это были годы, когда "возраст" Вселенной многими астрономами оценивался лишь в несколько миллиардов лет; таким образом, планетарные системы были бы действительно очень редкими. Проблема здесь в том, что астрономы называют "затруднением привилегии". Если планетарная система очень особенная, то особенными будут и населяющие ее люди. Постоянно, начиная со времени дискредитации системы Птолемея, любой вид антропоцентризма рассматривался большинством ученых как подозрительный. Шмидт рассматривал теорию Джинса как легкомысленное, возможно даже преднамеренное, возвращение к этой традиции.

¹ (Шмидт О. Ю. Цит. произв. С. 14.)

² (Солнце расположено более чем в четырех световых годах от ближайшей звезды; даже двигаясь с приблизительно равной 20 ^км/_с скоростью, чтобы пройти это расстояние, потребовалось бы около 105 лет. Struve О., Zebergs V. Astronomy of the 20th Century. N. Y., 1962. P. 173.)

Шмидт полагал, что для объяснения происхождения планетарной системы необходимо отбросить приливные теории и разрабатывать неадекватные, но тем не менее многообещающие гипотезы Канта и Лапласа. Основная идея этих систем - образование планет из диффузной материи - казалась ему более заслуживающей доверия, чем сближение и столкновение звезд¹. Он постулировал, что Солнце в своем вращении прошло через облако пыли, газа и другой материи. Это облако имело собственный момент количества движения. В результате взаимодействия различных моментов, по мнению Шмидта, могло возникнуть имеющее место в Солнечной системе особенное распределение материи. Он писал: "если бы Солнце, пройдя сквозь облако или вблизи него, могло "захватить" с собою часть вещества, увлекая его за собою, то Солнце оказалось бы окруженным таким облаком, из которого в дальнейшем образовались планеты. При таком происхождении облака отпадает трудность с распределением момента количества движения. Этот момент явился бы результатом перераспределения момента количества движения Галактики. А именно: тот момент, которым встречное облако обладало по отношению к проходящему Солнцу, сохранился бы в соответствующей доле в захваченной части облака"².

¹ (Другой чертой системы Шмидта было положение о том, что Земля изначально была холодной и нагрелась позже из-за распада радиоактивных элементов.)

² (Шмидт О. Ю. Цит. произв. С. 83.)

Что касается философских соображений, преимущество, которое Шмидт приписывал своей теории, по крайней мере изначально, состояло в большей достоверности заключенных в ней событий, как результате их большей вероятности. Достаточно интересно то, что в дальнейшем изложении Шмидт защищает свою теорию с философских позиций, а не с точки зрения частоты событий. Возможно, он признавал, что описываемые им события могут также показаться чрезвычайно редкими многим астрономам. Выбранные им специфические философские позиции были связаны с диалектической концепцией взаимосвязи всех явлений, что уже упоминалось в обсуждении квантовой механики (см. с. 327). Шмидт продолжал: "Мы привлекаем к объяснению происхождения Солнечной системы материю и силы Галактики. Правильно ли это? Не следует ли образование Солнечной системы объяснить развитием только внутренних сил самой системы?

Учение о всеобщей связи явлений - одно из основных в диалектике и всем нам хорошо известно. Проблема взаимоотношений внутреннего и внешнего решается материалистической диалектикой конкретно, с учетом всех связей, которыми обладает данное явление... Это-то обстоятельство и делает гипотезу захвата заманчивой, несмотря на то что с нею связаны свои затруднения, о которых мы скажем дальше"¹.

¹ (Шмидт О. Ю. Цит. произв. С. 83-84.)

Эта апелляция к взаимосвязи явлений для поддержки отдельного тезиса планетарной космогонии была намного более слабым аргументом, чем изначальная критика Шмидтом теории Джинса на основе ее невероятности. Должен ли естествоиспытатель изучать отдельную сферу активности в изоляции, есть обычно результат рассмотрения влияния большей внешней области, а не простое заявление, что это должно или не должно приниматься во внимание. Хорошо известно, например, то, что всякая проблема влияния гравитации на любое отдельное тело во Вселенной является в действительности проблемой "n тел" и изначально не имеет решения. Однако естествоиспытатель решает, до какой степени он может не принимать другие тела во внимание. Соответственно, поддержка вышеизложенных аргументов Шмидта, которую большинство ученых могло бы учесть, заключается не в том, что он имел желание рассматривать большую область, а в том, что такое рассмотрение в данном отдельном случае выливается в более правдоподобные объяснения планетарной системы. Достоверность второй половины предыдущего предложения не нуждается в детальном обсуждении.

До того как вернуться к важной проблеме вероятности событий, необходимо отметить, что система Шмидта в описанном виде все еще не является полной. Будучи математиком, он ясно понимал, что Солнце не могло захватить газопылевое облако в описанном виде. Для происхождения захвата результирующее движение должно было бы быть эллиптическим, то есть орбиты должны были образоваться вокруг Солнца. Однако в случае с двумя изолированными телами результирующее движение было бы гиперболическим, и захвата бы не произошло. Для достижения необходимого захвата Шмидт ввел гипотезу о взаимодействии трех тел; другими словами, можно представить сценарий, по которому Солнце входит в газопылевое облако одновременно с другой звездой. Даже в этом случае возможность захвата оставалась проблематичной, это было важной чертой известной "проблемы трех тел", занимавшей математиков на протяжении нескольких веков. Было доказано, что невозможно общее алгебраическое решение этой проблемы, но в отдельных случаях, когда известны начальные условия, численные решения возможны, хотя они были чрезвычайно трудоемкими до широкого применения компьютеров. В 1947 г. Шмидт получил такое численное решение, которое убедило его в возможности захвата в ситуации с тремя телами¹. Это заключение было поддержано Г. Ф. Хильми².

¹ (См.: Шмидт О. Ю. О возможности захвата в небесной механике // Доклады АН СССР. 1947. Т. 57. С. 213-216; Шмидт О. Ю., Хильми Г. Ф. Проблема захвата в задаче о трех телах // Успехи математических наук. 1948. № 26. С. 157-159.)

² (Хильми Г. Ф. О возможности захвата в проблеме трех тел // Доклады АН СССР. 1948. Т. 62. С. 39-42; см. также библиографию, данную в: Шмидт О. Ю. Происхождение Земли и планет. М., 1962. С. 93.)

Оставалась проблема вероятности событий, возможно, одного из главных преимуществ системы Шмидта над системой Джинса с философской точки зрения. Однако большинство исследователей отметит, что схема Шмидта также требовала чрезвычайно маловероятных происшествий. Однако Шмидт указывал, что, если захват возможен в ситуации с тремя телами, он также возможен и в приближенной схеме с любым их количеством больше двух, при условии определенных расстояний и скоростей. Более того, его сторонники выдвинули другие варианты захвата, включая воздействие столкновений и давления света¹. Тем не менее основной вопрос об исключительности стадии рождения планетарных систем остался для Шмидта главной проблемой. Согласно его собственным философским убеждениям, возведенная им конструкция была довольно неуклюжей, хотя и превосходящей альтернативные.

¹ (См. работы В. В. Радзиевского и Т. А. Агекяна, которые используются в книге О. Ю. Шмидта. Четыре лекции о теории происхождения Земли. М., 1957.)

Последняя часть жизни Шмидта была нескончаемой болезнью; прикованный туберкулезом к постели, он старался улучшить свою систему. В последние годы он обратился к механизму захвата на основе неупругих столкновений частиц как наиболее многообещающему направлению, но основные черты его системы остались неизменными.