И.С.Шкловский "Разум, Жизнь, Вселенная"| Оглавление |
Введение
Настоящий сборник подготовлен в 80-летию выдающегося астрофизика Иосифа Самуиловича Шкловского.
Он родился 1 июля 1916 г. на Украине в г.Глухове. В 1938 г. после окончания физического факультета Московского гос. университета молодого физика-оптика принимают в аспирантуру на кафедру астрофизики в Гос. астрономический ин-т им.П.К.Штернберга к Н.Н.Парийскому. В дальнейшем с ГАИШем Шкловский был связан всю свою жизнь. В 1967 г. Иосиф Самуилович по поручению Академии Наук участвует в создании Института Космических исследований. С этого времени он работает также в ИКИ, возглавляя Астрономический отдел.
Одним из наиболее важных вопросов и основным методом при исследовании астрономического объекта И.С.Шкловский считал вопрос: "Что это такое?" На протяжении последних 40 лет, сопровождаемых беспрецедентным развитием техники астрономических наблюдений (радиотелескопы, инфракрасная техника, рентгеновская и гамма- астрономия, астрофизика космических лучей), открывались новые классы объектов - радиозвезды, радиогалактики, квазары, плерионы, пульсары, мистериум, космические барстеры, источники гамма-всплесков, фоновое излучение во всех диапазонах и, в частности, реликтовое радиоизлучение (название предложено Иосифом Самуиловичем).
И.С.Шкловский одним из первых осознал необходимость изучения одного и того же астрономического объекта во всех диапазонах электромагнитного излучения. Только в этом случае может быть надежно построена модель объекта и получен окончательный ответ на вопрос: "Что это такое?" Иосиф Самуилович одним из первых проанализировал глубокую связь различных физических процессов, приводящих одновременно к определенным особенностям излучения, характерным для разных областей спектра. В результате этих обобщений была создана современная теория солнечной короны. Комплексное исследование спектров галактических и внегалактических источников привело к открытию и изучению областей ионизованного газа в Галактике, областей с большим содержанием электронов релятивистских энергий, излучающих при движении в магнитных полях.
Кандидатская ("Электронная температура в астрофизике", 1944) и докторская (1949) диссертации И.С.Шкловского посвящены физике солнечной короны. В начале 40-х годов было показано, что спектральные эмиссионные линии солнечной короны обусловлены многократно ионизованными атомами.
Первый цикл работ И.С.Шкловского был посвящен теории ионизации солнечной короны, доказательству ее высокой температуры. Тогда же было обнаружено, что Солнце является мощным источником радиоизлучения. Иосиф Самуилович немедленно откликнулся на это своей работой (1946 г.), в которой показал, что солнечное радиоизлучение содержит две составляющие, имеющие совершенно различную природу - плавно меняющуюся тепловую и спорадическую. Глубокая физическая интуиция позволила ему уже тогда, на основании анализа очень ограниченного по объему материала, правильно указать на плазменные колебания как на физический механизм генерации спорадического радиоизлучения. В разработке этих направлений неоценимую помощь И.С. оказал его многолетний друг и коллега Соломон Борисович Пикельнер.
Этому же вопросу была посвящена его первая монография "Солнечная корона" (1951 г.). Об этом периоде своей жизни Иосиф Самуилович пишет: "Мне очень повезло, что начало моей научной карьеры почти точно совпало с наступлением эпохи "бури и натиска" в науке о небе. Пришла "вторая революция" в астрономию, и я это понял всем своим существом. В этой самой науке я был странной смесью художника и конкистадора. Подобные феномены появляются только в эпохи ломки привычных, устоявшихся представлений и замены их новыми".[*]
Как уже отмечалось, Иосиф Самуилович создал современную теорию солнечной короны, все своеобразие которой объяснялось ее высокой температурой. Он рассчитал излучение короны в непрерывном спектре и в линиях. Оказалось, что корона дает сильное ультрафиолетовое и мягкое рентгеновское излучение, которое объясняет ионизацию нижней ионосферы Земли. Эти работы были выполнены почти за 10 лет до ракетных и спутниковых наблюдений, блестяще подтвердивших все предсказания.
К ранним работам И.С.Шкловского относятся также его исследования в области физики верхней атмосферы Земли. Он объяснил механизм свечения водорода в полярных сияниях, отождествил инфракрасные линии в спектре ночного неба со свечением гидроксила, участвовал в первых экспериментальных исследованиях верхней атмосферы и магнитосферы с помощью ракет и спутников.
Его первые работы об ультрафиолетовом и радиоизлучении Солнца вышли в 1946 г., когда внеатмосферная астрономия (в коротковолновой части спектра) и радиоастрономия (в длинноволновой части) еще только делали свои первые шаги. К 1947 г. относилась первая работа Иосифа Самуиловича о галактическом радиоизлучении; в том же году он участвовал в первой послевоенной экспедиции по наблюдению солнечного затмения. Для экспедиции был выделен теплоход "Грибоедов", доставивший участников к берегам Бразилии. В оснащении экспедиции впервые был и радиотелескоп. С 1950 г. Иосиф Самуилович принимал участие в первых наблюдениях в инфракрасном диапазоне с использованием электронно-оптических преобразователей, а в 1953 г. выходит его пионерская работа "Инфракрасное излучение Галактики".
Летом 1948 - 1953 гг. он работал сотрудником в Симеизской обсерватории с академиком Г.А.Шайном. Рядом с обсерваторией на горе Кошке в 1947 - 1948 гг. была развернута наблюдательная база Крымской экспедиции ФИАН, где под руководством профессора С.Э.Хайкина развивались радиоастрономические работы прикладного характера. От страстных и глубоконасыщенных, многочасовых лекций Иосифа Самуиловича, посвященных результатам мировых радиоастрономических достижений и новым астрофизическим проблемам, которые он читал для сотрудников экспедиции, оставалось незабываемое яркое впечатление.
Рассказчик Иосиф Самуилович был удивительный, слушать его было истинным удовольствием. В этих лекциях было все о тогдашней радиоастрономии - ее история, основные принципы работы радиотелескопов, наблюдательные факты, физические процессы генерации космического радиоизлучения. Изложение было сбалансированным, ясным, не скомканным и не растянутым, смысл воспринимался сразу. Но все-таки главное было в содержании. Иосиф Самуилович привел слушателей в новую астрофизику - всеволновую. С радиоволн в астрономии только началось освоение новых диапазонов, "пожар" быстро перекинулся и на другие, вслед за радиоастрономией родилась инфракрасная, ультрафиолетовая, рентгеновская, гамма- астрономия. Иосиф Самуилович с увлечением готовил своих слушателей к этой революции, и многие из них стали впоследствии ее активными участниками.
Зимой 1952 - 1953 гг. (вероятно, одним из первых в мире) Иосиф Самуилович прочел в МГУ курс лекций "Радиоастрономия". Слушателями были не только студенты разных курсов, но и многие научные сотрудники различных институтов. Перед слушателями открывался новый мир: оказывается, радиоволны излучаются не только радиостанциями, а практически всеми астрономическими объектами во Вселенной. И Солнце, и Луна, и планеты, и звезды, и галактики, и какие-то еще неизвестные источники посылают нам радиосигналы, свойства которых строго связаны с необычными физическими процессами и позволяют определить важнейшие параметры областей генерации радиоволн.
Иосиф Самуилович читал свой великолепный курс в конференц-зале старого здания ГАИШ - небольшом, уютном, с маленькой выставкой старинных астрономических инструментов в углу. Зал этот был полон до отказа. Не нужно думать, что все присутствующие были студенты. Студентов-астрофизиков в МГУ немного и сейчас, а тогда было еще меньше. На двух курсах - на 4-м и 3-м - набиралось чуть больше десятка. Основную же массу составляли научные сотрудники. Здесь были представлены ГАИШ, ФИАН, Астросовет и другие научные учреждения - вся астрономическая Москва. Наиболее известно имя И.С.Шкловского как исследователя дальнего космоса. В области радиоастрономии Иосифу Самуиловичу принадлежат фундаментальные идеи по расшифровке и интерпретации непрерывных спектров радиоисточников. Им был разработан метод разделения тепловой (горячая плазма) и нетепловой (релятивистские электроны) составляющих космического радиоизлучения, что позволило локализовать соответствующие области в Галактике.
Большой цикл работ И.С.Шкловского связан с применением теории синхронного излучения к данным астрономических наблюдений. Исключительное значение имела его работа, объединяющая единым механизмом излучения радио- и оптический спектры Крабовидной туманности - остатка взрыва Сверхновой 1054 г.
Вот как он сам рассказывает об этом: "В один из солнечных апрельских дней 1953 г. я довольно долго стоял на Пушкинской площади, ожидая трамвай N 17. Он должен был отвезти меня в Останкино, где я вместе с женой и двумя детьми ютился в бараке, в одной комнате (как принято говорить, "без всяких удобств"). В ожидании трамвая я обратил внимание на стенд с газетой, где прочел заметку, которая очень меня обрадовала (она касалась закрытия "дела врачей"). Подошел трамвай, конечно, переполненный. Когда я, будучи почти в сомнамбулическом состоянии, "ввинтился" в трамвай, меня как молнией ожгло: я понял природу оптического излучения Крабовидной туманности с непрерывным спектром: если нельзя считать радиоизлучение "Краба" продолжением оптического (теплового) спектра (как это я пытался раньше сделать, исходя из модели Минковского), то можно и даже необходимо считать оптический спектр продолжением синхротронного радиоспектра!!![*]
Иосиф Самуилович объяснил синхротронным механизмом излучение выброс из галактики М 87 и предсказал его поляризацию (1954 г.), впервые правильно оценил полную энергию релятивистских частиц и магнитных полей в радиогалактиках (1953 - 1956 гг.).
Он предсказал эффект и создал теорию векового уменьшения потока радиоизлучения расширяющихся облаков релятивистских частиц - остатков вспышек Сверхновых (1960 г.). Этот эффект вскоре был подтвержден экспериментально. В 1965 г. Иосиф Самуилович применил идеи о расширяющихся облаках релятивистских частиц к радиоизлучению квазаров.
Понимая важность новых методов наблюдений в астрономии, связанных с освоением новых диапазонов, И.С.Шкловский создает в 1953 г. в ГАИШе отдел радиоастрономии, который практически с самого начала становится отделом всеволновой астрономии. Одновременно с радиоастрономическими наблюдениями проводятся с первых лет и наблюдения в оптическом и инфракрасном диапазонах, причем Иосиф Самуилович сам непосредственно принимает активное участие и в организации первых наблюдений радиолинии межзвездного водорода 21 см в Физическом институте АН СССР (ФИАН), и в проведении первых инфракрасных наблюдений электронно- оптическими преобразователями в Крымской астрофизической обсерватории (КрАО) АН СССР и Геофизическом отделении ФИАН (ГЕОФИАН) (еще с 1948 г.). С самого начала, с 1957 г., Иосиф Самуилович активно участвует в становлении и развитии космических исследований, понимая, что только с их помощью астрономия может стать действительно всеволновой.
В 1959 г. появляется статья И.С.Шкловского об интерпретации первых наблюдений галактических объектов в дальнем ультрафиолетовом диапазоне. С 1964 г. Иосиф Самуилович начал активно работать также в области рентгеновской астрономии. Важнейшим достижением в этой области является работа И.С.Шкловского, позволяющая по данным наблюдений в радио- и рентгеновском диапазонах определить отдельно содержание релятивистских протонов и электронов.
Особенно важное значение имела работа И.С.Шкловского о новом методе определения расстояний до планетарных туманностей, а также возможность определения их основных параметров, используя эволюционную картину расширения планетарной туманности и уменьшения ее оптической толщи. "Лучшей своей работой, - отмечал И.С.Шкловский, - я считаю цикл из двух статей о планетарных туманностях, напечатанный в 1955 г. в "Астрономическом журнале". Там я чисто астрономическими методами доказал, что планетарные туманности есть закономерный этап эволюции красных гигантов и что ядра этих туманностей быстро эволюционируют в белые карлики (причем основная часть последних образуется именно таким образом)". В последние годы Иосиф Самуилович вернулся к проблеме планетарных туманностей: им была выдвинута новая идея о том, что ядра некоторых из них могут быть предсверхновыми звездами, теряющими в результате остывания устойчивость, а это могло приводить к взрыву Сверхновой (первого типа).
В течение многих лет не ослабевает у него интерес к поздним стадиям звездной эволюции, и в особенности к физике взрывов Сверхновых, образованию нейтронных звезд и расширяющимся оболочкам - остаткам взрыва Сверхновых. Большое внимание Иосиф Самуилович в последние годы уделял проблеме, связанной с возможностью асимметрии взрывов Сверхновых. Большие скорости пульсаров, т.е. нейтронных звезд, подтверждают это. Отсюда важное новое предсказание - старые нейтронные звезды могут уходить далеко от галактики и образуют протяженное гало. Возможно, с этими объектами связаны неотождествленные пока источники гамма-всплесков (это одна из последних работ И.С.Шкловского).
Другое важное направление, связанное с трудами И.С.Шкловского, - развитие исследований спектральных линий в радиодиапазоне. Еще в 1948 г., основываясь на пионерской работе голландского астрофизика Ван де Холста, он рассчитал вероятность спонтанного перехода сверхтонкого расщепления между энергетическими подуровнями основного состояния атомарного водорода - радиолинии с длиной волны 21 см. Иосиф Самуилович вычислил ожидаемую интенсивность излучения этой линии и показал возможность ее наблюдения. Так была подготовлена программа для изучения основного элемента во Вселенной - водорода в областях с низкой температурой.
Кроме линий водорода, И.С.Шкловский предсказал возможность наблюдения многих молекул, существующих в межзвездной среде. Предсказанные им четыре линии межзвездного OH на волнах около 18 см были обнаружены в межзвездной среде через 10 лет, линия CH - через 17 лет. В связи с работами по радиоспектроскопии важно вспомнить статьи, где И.С.Шкловский впервые рассмотрел возможность мазерного излучения, согласно которой объекты, излучающие исключительно сильные радиолинии благодаря инверсной населенности энергетических уровней молекул (космические мазеры), вероятно, исходят из районов, где рождаются молодые звезды и новые планетные системы. Эти идеи превратились в дальнейшем в одно из главных направлений развития современной астрофизики.
Иосиф Самуилович всегда уделял большое внимание проблемам природы ядер галактик и квазаров. Он был непременным участником дискуссий о природе радиогалактик. С его "подачи" П.Н.Холопов отождествил в конце 50-х годов южную радиогалактику Печь А. В 1963 г., сразу после открытия квазаров, он предложил астрономам ГАИШ (А.С.Шарову и Ю.Н.Ефремову) поискать оптическую переменность объекта 3C 273 по старым пластинкам - и впервые была открыта глобальная переменность внегалактических объектов. В 1965 г. И.С.Шкловский выдвинул идею о качественно единой природе активности ядер галактик и квазаров.
Одной из последних его идей является предположение о возможности выброса ядра галактики (сверхмассивной черной дыры) в результате асимметрии взрывных процессов вокруг нее. Это позволяет объяснить отсутствие сильной активности (и соответственно черных дыр) в ядрах некоторых галактик.
В 1965 г. был открыт новый вид фонового радиоизлучения, имеющего максимальную интенсивность в миллиметровом диапазоне длин волн. Он был отождествлен в дальнейшем с космологическим излучением, возникшим на ранних этапах расширения Вселенной и соответствующим сверхгорячему и сверхплотному ее состоянию. Однако непосредственно из экспериментов по измерению реликтового фона не следовало, что излучение приходит из очень далекого космоса. Важную роль здесь сыграла работа И.С.Шкловского (1966 г.), объясняющая аномальную населенность энергетических уровней молекулы циана воздействием миллиметрового фонового излучения.
Молекулы циана входят в состав межзвездных облаков и обуславливают оптические линии поглощения в спектрах звезд. Относительная интенсивность этих линий зависит от интенсивности излучения в миллиметровом диапазоне длин волн. Этим впервые было надежно доказано, что излучение возникает далеко за пределами Земли, и предложен метод индикации интенсивности радиоизлучения по интенсивности оптических спектральных линий.
Велика и еще далеко не оценена по заслугам роль И.С.Шкловского в философском осмыслении последних достижений современной науки (в том числе астрофизики) и связанной с этим проблемы существования внеземных цивилизаций, проблемы понимания места человечества в Космосе и его роли в преобразовании окружающего мира. Только небольшую часть своих взглядов он успел изложить в ряде статей и замечательной книге "Вселенная, жизнь, разум".
Большой талант Иосифа Самуиловича как ученого и философа, оригинальность мыслей и простота их изложения, темперамент оратора и благожелательность к жаждущим знаний, многочисленные выступления перед специалистами и широкой аудиторией снискали ему широчайшую известность как в научных кругах, так и среди учащейся молодежи, студентов, аспирантов.
Наиболее характерными чертами И.С.Шкловского как ученого были беспредельный интерес к фактам, поиск главного, любовь к простоте в понимании явлений природы, стремление быть всегда на переднем крае науки. Он любил и хорошо знал историю. Среди его друзей были специалисты-историки, с которыми он, как равный, обсуждал исторические события. Нередко историки получали от него новое освещение фактов. Его блестящая память хранила цифры и даты, которые он умел по-новому сопоставлять и анализировать. Он говорил: "Я люблю число". Любовь к числу в астрофизике проявлялась в блестящем умении оперировать "порядками величин".
И.С.Шкловский всю жизнь работал стремительно и напряженно. Каждое сообщение о новых наблюденных фактах он оценивал со своих позиций и делал соответствующие выводы, которые обычно скоро подтверждались. Научные педанты не прощали ему смелости и риска. Его острое слово, разящее как пушкинская эпиграмма, направленное против рутинеров, создавало ему и немало врагов.
Наиболее характерными чертами Иосифа Самуиловича как ученого были беспредельный интерес к фактам, поиск главного, любовь к простоте в понимании явлений природы, стремление всегда быть на переднем крае.
Обаяние личности И.С.Шкловского было чрезвычайно велико. Он мог ошибаться, но всегда оставался искренним. Глубокий аналитический ум, неиссякаемый юмор, доброта, живой общительный характер были его особо притягательными чертами. И.С.Шкловский опубликовал 9 книг и более 300 научных статей.
Он с благодарностью вспоминал людей, сыгравших большую роль в его судьбе. Свою первую книгу "Солнечная корона" он посвятил матери, книгу "Космическое радиоизлучение" - директору Крымской обсерватории, академику Г.А.Шайну, книгу "Звезды: их рождение, жизнь и смерть" - ректору МГУ академику И.Г.Петровскому, книгу "Сверхновые звезды" - своему другу и коллеге по КрАО и ГАИШ профессору С.Б.Пикельнеру.
Он завоевал признание среди астрономов мира как один из самых блестящих лидеров мировой астрофизики. Иосиф Самуилович был избран членом Лондонского королевского астрономического общества, Американской академии наук и искусств, Национальной академии наук США, почетным членом Королевского Астрономического общества Канады, почетным доктором Парижской обсерватории, награжден золотой Брюсовской медалью Тихоокеанского астрономического общества.
И.С.Шкловский принимал участие во многих международных конференциях, где неизменно оказывался в центре всеобщего внимания и всегда был "душой астрономического общества".
И.С.Шкловскому принадлежит заслуга создания крупной школы современной астрофизики. Он организовал и бессменно руководил отделом радиоастрономии (а фактически всеволновой астрономии) ГАИШ МГУ, организовал аналогичный отдел в Академии наук, в Институте Космических Исследований, который затем был преобразован в Астрокосмический центр ФИАН. Многие годы И.С.Шкловский был душой и совестью этих организаций. Многие астрономические учреждения как нашей страны, так и за рубежом испытали сильнейшее влияние его таланта.
И.С.Шкловский был чрезвычайно разносторонне эрудированной и активной личностью. Частично его взгляды на жизнь и общество отразились в написанных им в последние годы новеллах, распространявшихся в виде самиздата в начале 80-х годов. Их официальное издание стало возможным уже после его кончины в нашу новую эпоху. Так появились сборники рассказов "Эшелон", изданный в 1991 г. в Москве, и "Five Billion Vodka Buttles to the Moon" - в том же году в США.
Прошло много лет, жизнь в нашей стране и в мире сильно изменилась. Много в астрономии из таинственного стало привычным и понятным. Очень большой вклад в это внес И.С.Шкловский. Помня об этом, его друзья и коллеги составили настоящий сборник, как дань уважения не только к его научным заслугам, но и к человеческим качествам. Он был человеком доступным для многих людей, добрым и отзывчивым. Человеком, как он говорил в шутку, который "по возможности не кривил душой".
В 1966 г. И.С.Шкловский был избран членом-корреспондентом АН СССР. Становление всеволновой астрономии, связанное с поразительными успехами первых лет космических исследований, привело к быстрому росту коллектива, которым руководил Иосиф Самуилович. В 1967 г. он основал и возглавил новый отдел, отдел астрофизики, во вновь созданном Институте космических исследований АН СССР, куда была переведена часть его учеников. Начиная с эпохи первых спутников, Иосиф Самуилович был связан с космическими исследованиями. Им была предложена красивая идея искусственной кометы, за которую он получил Ленинскую премию.
Научное наследие И.С.Шкловского, содержащееся в более чем 300
статьях в научных журналах, охватывает почти все области современной
астрофизики. Почти каждая работа содержит новую четкую физическую
идею. Характерной особенностью его работ является доведение теории
до расчета ожидаемых эффектов и оценки возможности наблюдательной
проверки.
Примечания
* "Из истории развития радиоастрономии в СССР"
в настоящем сборнике
| В начало страницы | | | Оглавление |
|
Публикации с ключевыми словами:
персоналии - Шкловский
Публикации со словами: персоналии - Шкловский | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
