Спіралі былі выразна заўважаныя з сярэдзіны 1800-х гадоў і пераважалі на начным небе. Але іх характар ​​быў загадкай, і дэмакратычная спроба ўрэгуляваць пытанне выклікала толькі больш пытанняў. (Крэдыт малюнкаў: ESO / P. Grosbøl, праз http://www.eso.org/public/images/eso1042a/)

Дэмакратыя супраць мерытакратыя: Навуку не хвалюе ваш голас

Некаторыя рэчы прытрымліваюцца больш высокага ўзроўню, чым правіла мафіі.

"Дадзеныя, якія існуюць у цяперашні час, настойліва сцвярджаюць, што спіралі - гэта асобныя галактыкі, альбо астраўныя сусветы, супастаўныя з нашай уласнай галактыкай па памерах і колькасці кампанентаў". -Хебер Керціс, 1920 год

З, мабыць, самымі гарманічнымі выбарамі з-за нас грамадзянскай вайны, прыйшоў час ісці далей. Хоць ва ўсіх нас ёсць меркаванні пра тое, як усё павінна быць і павінна развівацца, для некаторых высноў патрабуюцца больш трывалыя асновы для іх высноў, чым усенароднае галасаванне. Напрыклад, у навуцы, аднаго доказаў часам можа быць дастаткова, каб перавярнуць дзесяцігоддзі ці нават шматвяковыя думкі. Незалежна ад таго, згодныя яны альбо не згодныя, прымаюць яны гэта ці не, навуковыя ісціны ніколі не могуць быць адменены дзеяннямі чалавека. Часам менавіта гэтыя незвычайныя, супярэчлівыя доказы - гэта менавіта тое, што трэба, каб пакласці канец горшай навуцы з усіх: навуцы шляхам дэмакратыі.

Прырода спіральных туманнасцей, як галактыка Сланечнік, М63, была невядомая толькі стагоддзе таму. (Крэдыт малюнка: карыстальнік Wikimedia Commons Ptitlepan, пад ліцэнзіяй cca-sa-4.0)

У 1920 годзе ўзнікла праблема, на якую навукоўцы былі вельмі палярызаваны, і таму яны паспрабавалі вырашыць гэта вельмі ненавукова, шляхам галасавання. У той жа час, калі Агульная тэорыя адноснасці Эйнштэйна пампавала асновы фундаментальнай фізікі, вялікая дыскусія пра прыроду унікальнага класа аб'ектаў на начным небе - спіральных туманнасцей - раздзяляла астраномаў. Сёння мы прымаем як належнае, што гэта галактыкі, поўныя зорак, як і наш Млечны Шлях. Але стагоддзе таму мы пра гэта не ведалі напэўна. На самай справе, была іншая тэорыя, якая складалася з меркавання «кансенсусу» ў той час: гэтыя спіралі былі проста новымі зоркамі ў працэсе фарміравання: пратастарамі.

Адна з тэорый заключалася ў тым, што гэтыя спіральныя туманнасці ўяўлялі сабой малекулярныя аблокі, якія абваліліся ў дыск, пачалі круціцца і выцягаць масу ў цэнтр, дзе ў канчатковым выніку ўтвараліся зоркі. (Крэдыты на выявы (ад L-to-R): NASA і Herbble Heritage Team (STScI / AURA). Пацверджанне: CR O'Dell (Універсітэт Вандэрбільта); ESA: C. Carreau; Біл Шонінг, Ванеса Харві / праграма REU / NOAO / AURA / NSF)

Калі б у вас было воблака газу, хутчэй за ўсё, у адным вымярэнні ён будзе карацейшы, чым у двух іншых, і пры ўласнай гравітацыі ён пачне разбурацца. Самы кароткі кірунак дабярэцца туды спачатку, і тады вы зрабіце дыск, а потым матэрыял будзе варонкай у цэнтр, стварыўшы цэнтральную зорку. Гэта падобна на тое, як на самай справе фармуюцца зорныя сістэмы, таму ідэя ёсць у гэтым. Проста не бывае тым, што ёсць "спіралі", якія мы бачым на небе. Іншая ідэя, зразумела, была ў тым, што гэта "астраўныя сусветы" (тое, што мы называем сёння галактыкамі), размешчаныя далёка за межамі Млечнага Шляху. Так у 1920 годзе два паважаныя вучоныя, па адным з кожнага боку, былі пакліканы абмеркаваць гэтае пытанне перад Нацыянальнай акадэміяй навук.

Хебер Керціс (злева) выступае за ідэю

Харлоў Шэплі, адзін з самых вядомых астраномаў таго часу, быў закліканы прадстаўляць ідэю прастароды. Менш вядомы, але паважаны і кампетэнтны (і больш кансерватыўны) астраном Гебер Керціс прадстаўляў ідэю востраў Сусвету. Абодва бакі пагадзіліся з доказамі, але не разышліся ў тым, як яны інтэрпрэтавалі гэта. На самай справе, некаторыя творы апынуліся несапраўднымі, хаця ніхто тады не быў упэўнены. Фармат быў такі, што кожны з шасці доказаў будзе прадстаўлены і аргументаваны, а калегія суддзяў галасуе за пераможцу па кожным пункце. Вось што яны спрачаліся.

Малюнак: папярэдняе сведчанне ўнутранага руху ў туманнасці спіралі Messier 101, А. Ван Маанен, Матэрыялы Нацыянальнай акадэміі навук Злучаных Штатаў Амерыкі, кн. 2, №7 (15 ліпеня 1916 г.), стар 386–390

1) Назіранні Месье 101 (Галактыка Шэніха) на працягу многіх гадоў паказвалі, што асобныя рысы гэтай туманнасці круціліся з цягам часу. Шэплі сцвярджаў, што гэтая туманнасць не можа быць аб'ектам, нават набліжаючыся да маштабу Млечнага Шляху, бо неабходныя хуткасці кручэння будуць у шмат разоў хутчэй, чым хуткасць святла, лімітавая хуткасць Сусвету. Керціс выказаў процідзеянне таму, што, калі гэтыя назіранні былі б правільнымі, яны будуць непрыхільна ставіць карціны на астравах Сусветных, назірання былі на самай мяжы таго, што лепшыя прыборы маглі выявіць, і што ў іншых спіралях такіх эфектаў не назіралася. Такім чынам, Керціс выказаўся за тое, каб самім назіранням нельга давяраць.

Зіхатлівае і цьмянае новае, разам з яркімі зоркамі, як намалявана XMM-Ньютанам і Чандрай у цэнтры галактыкі Андрамеды. (Крэдыт малюнка: © 2003–2016, MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT, MÜNCHEN)

2) Назіранні Месье 31 (Галактыка Андрамеды) паказалі, што ў гэтым маленькім рэгіёне неба ўзнікае мноства аб'ектаў. Па яркасці яны былі падобныя на новае, якое мы бачым у нашым Млечным Шляху, за выключэннем таго, што яны былі неверагодна цьмянымі, і ў гэтым рэгіёне іх было больш, чым у астатніх Млечным Шляху. Керціс падлічыў, што гэты аб'ект павінен знаходзіцца за мільёны светлавых гадоў, паставіўшы яго далёка за межы галактыкі Млечны Шлях. Аднак Шэплі выступіў супраць таго, што ў 1885 годзе адбылася вельмі яркая прычына, якая не магла быць новай, і таму тлумачэнні Керціса павінны быць недапрацаванымі.

Спектры галактык не падобныя на спектры асобных зорак. (Крэдыт малюнка: Дон Остэрброк, з галактыкі III Цвікі 2, праз http://ned.ipac.caltech.edu/level5/Osterbrock2/Oster4.html#Figure)

3) Гэтыя спіральныя туманнасці таксама назіраліся спектраскапічна, а значыць, святло, якое паступае ад іх, было разбіта на асобныя даўжыні хваль, фіксавалася і аналізуецца. Спектры, якія зыходзілі ад іх, падобна, не адпавядалі спектру ніводнай вядомай зоркі, якая выклікала здзіўленне. Шэплі сцвярджаў, што гэта таму, што гэтыя туманнасці яшчэ не былі зоркамі, і таму яны павінны мець свае, унікальныя подпісы. Керціс, з іншага боку, сцвярджаў, што гэтыя спіралі на самай справе былі запоўненыя зоркамі, але што зоркі, якія панавалі над гэтымі астраўнымі сусветамі, былі не падобныя на тыя, што былі побач з Млечным Шляхам. Наадварот, ён сцвярджаў, што ў іх пераважалі зоркі, якія былі гарачэй, шырэй і ярчэй, чым у сярэдніх зорак, якія мы можам бачыць, а таксама былі размешчаны ў асяроддзі, вельмі адрозным ад зоркі, якую мы бачылі. Такім чынам, не дзіўна, што іх спектры будуць перакошаны ў параўнанні з тым, што мы прывыклі назіраць.

Галактыкі Maffei 1 і Maffei 2, у плоскасці Млечнага Шляху. Імідж-крэдыт: місія WISE; НАСА / JPL-Caltech / UCLA.

4) Вельмі спрэчным было тое, што ў плоскасці Млечнага Шляху не назіраецца спіральных туманностей. З гэтым можна паспрачацца асабліва назіранне, таму што ў плошчы Млечнага Шляху значна больш зорак, чым дзе-небудзь яшчэ на небе. Керціс выказаў аргумент, што гэтыя туманныя спіралі на самай справе ёсць усюды на небе, але паколькі яны значна больш аддаленыя ад аб'ектаў у нашай галактыцы, плоскасць Млечнага Шляху блакуе святло ад спіраляў, якія здараюцца за ім. Шэплі вымушаны быў сцвярджаць, што павінна быць што-небудзь пра плоскасць Млечнага Шляху, якая не пагаджае прастаросаў ствараць там. Магчыма, мазком яркасці ён сцвярджаў, што Млечны Шлях быў не толькі большым, чым меркавалася раней, але і тое, што наша Сонца знаходзілася далёка ад яго цэнтра і што за бачнымі зоркамі стаяла велізарная колькасць пылаахоўнага пылу. што перашкаджала нам бачыць гэтыя туманнасці. Калі б толькі тады інфрачырвоная астраномія ўвайшла ў пачатак, магчыма, яны б даведаліся, што яны абодва правільныя: блакіравальная пыл засланяе спіральныя туманнасці, якія існуюць у вялікай колькасці за межамі плошчы Млечнага Шляху!

Шматхвалевыя выявы M31 з дапамогай місіі Planck. Малюнак: ESA / NASA.

5) Было адзначана, што зорнае святло ад вядомых зорак на нашым начным небе, калі глядзець з вялікіх адлегласцей, на якіх Керціс сцвярджаў, што гэтыя туманнасці былі размешчаныя, было б занадта цьмяным, каб улічваць нашы назіранні. Шэплі накінуўся на гэты пункт, сцвярджаючы, што адзіным тлумачэннем было тое, што гэтыя спіральныя туманнасці не былі зборкамі зорак, размешчаных на вельмі вялікіх адлегласцях. Керціс быў вымушаны звярнуцца да таго ж аргументу, які ён выкарыстаў і для трэцяга пункта: што гэтыя спіральныя туманнасці былі запоўненыя зоркамі, але што зоркі, якія дамінуюць у гэтых далёкіх, астраўных Сусветах, не былі рэпрэзентатыўнымі зоркамі, знойдзенымі побач з нашым месцам у космасе.

Чырвоны зрух / блакітны зрух і высновы хуткасці 25 спіральных туманнасцей. (Здымак: Vesto Slipher, 1917 г.)

6) Нарэшце, апошняе назіранне было тое, што былі вымераныя хуткасці большасці гэтых спіраляў. І хоць было некалькі, напрыклад, туманнасць Бодэ (Месье 81), якія рухаліся літаральна ў некалькі кіламетраў секунды, тыповыя для аб'ектаў у Млечным Шляху, пераважная большасць з іх рухалася неверагодна хутка: шмат сотняў і нават больш тысяча кіламетраў за секунду. За рэдкім выключэннем яны адыходзілі непасрэдна ад нас. У той час ні адна з бакоў не мела пераканаўчых тлумачэнняў: незвычайная працягласць дыскусіі, магчыма, прыняла сваё дачыненне да двух удзельнікаў.

Вакол іх ёсць прастатары з прапланетарнымі дыскамі. Але гэта не тыя спіральныя туманнасці, пра якія думаў Шаплі. (Малюнак: NASA-JPL)

Заднім чыслом мы ведаем, што Керціс меў рацыю ў амаль усё.

  1. Зоркі ў Месье 101 (і ўсе спіралі) не відаць; Доказы Ван Маанэна былі адменены.
  2. Былі і новыя ў іншых галактыках, і "яркі ўспышка" ў 1885 годзе была звышновай, што не разумелася ў 1920 годзе.
  3. Зоркі, дамінуючыя галактыкі, яркія і шырэй, чым у суседстве, і галактычныя спектры супадаюць з тым, на які мы лічым, іх зорныя кампазіцыі.
  4. У нас па-ранейшаму цяжка праглядаць аб'екты за плоскасцю галактыкі, у тым ліку і нашу. Але там ёсць галактыкі, якія праглядаюцца прапарцыйна таму, наколькі добра мы здольныя глядзець праз галактыку.
  5. Зоркі на нашым начным небе не з'яўляюцца рэпрэзентатыўнымі зоркамі ў галактыцы ў цэлым, пра што Керціс зноў меў рацыю.
  6. І гэты апошні момант стаў ключавым для адкрыцця Сусвету, якая пашыраецца: амаль усе бачацца, што далёкія галактыкі аддаляюцца ад нас, а больш далёкія галактыкі адыходзяць хутчэй.

Але Керціс прайграў дыскусію. Дэмакратычны характар ​​дыскусіі азначаў, што яны далі Керцісу толькі адзін бал, чатыры Шаплі і назвалі адзін пункт нічым. Самае смешнае: вынік дыскусіі зусім не меў значэння. Дэмакратычны працэс у навуцы наогул не мае годнасці. Чаму не? Паколькі дыскусія ў навуцы ідзе не на дасягненне кансенсусу, а на пытанне ўзняцця пытанняў, якія неабходна ўдакладніць, каб вызначыць адказ. І ў 1923 г. адказ быў вызначаны сведчаннем, ласкавасцю Эдвіна Хабла. Вымераючы ўласцівасці асобных зорак у бліжэйшай для нас вялікай галактыцы - Андрамедзе, - мы змаглі вызначыць яе адлегласць і выявілі, што гэта мільёны светлавых гадоў, далёка за межамі Млечнага Шляху. Назіранні адной зоркі ў гэтай спіральнай туманнасці было дастаткова, каб змяніць наш погляд на Сусвет.

Зорка ў вялікай туманнасці Андрамеды, якая назаўжды змяніла наш погляд на Сусвет, як сфатаграфаваў спачатку Эдвін Хабл у 1923 г., а потым касмічны тэлескоп Хабл амаль праз 90 гадоў. (Малюнак: NASA, ESA і Z. Levay (STScI) (для ілюстрацыі); NASA, ESA і Каманда спадчыны Хабла (STScI / AURA) (для выявы))

У рэшце рэшт, доказы - адзінае, што мае значэнне ў навуцы. Пры наяўнасці адпаведных доказаў, можа быць, такім чынам для нас усіх у кожным аспекце нашага жыцця.

Поўная гісторыя вялікай дыскусіі і яе дазвол распавядаецца ў раздзеле 3 першай кнігі Ітана Зігеля "За межамі Галактыкі".

Гэтая публікацыя ўпершыню з'явілася ў Forbes і прадастаўляецца вам прыхільнікамі Patreon без рэкламы.