Небулярная гипотеза Лапласа

В произведении Лапласа «Exposition du système du monde» приводится нематематическое изложение его главной работы, а также множество новых идей. В книге V этого неоднократно пересматриваемого труда приводится обзор вопросов, которые он нигде не рассматривал математически; она состоит из пяти глав с тщательно отобранным материалом по истории астрономии и шестой, заключительной, главы, выражающей его новые идеи по широкому кругу космологических вопросов. Эта последняя глава, насчитывающая только одиннадцать страниц, привлекла внимание как широкой аудитории, так и профессиональных астрономов, особенно в том, что сегодня обычно называют «небулярной гипотезой» Лапласа. Предоставив полную свободу действий своему воображению, он, совершенно очевидно, вдохновлялся некоторыми из идей молодого преподавателя, зоолога барона Жоржа Кювье. Если Кювье пытался показать, как сохранились живущие ныне виды, то Лаплас хотел продемонстрировать, что законы природы могут гарантированно обеспечить продолжительное существование Солнечной системы, а следовательно, и всей Вселенной. Это была мысль, которую он считал частично вытекающей из его теоретической работы, посвященной устойчивости Солнечной системы, поскольку для этого не требовалось вводить какие-либо внешние причины.
 

Поколением ранее французский натуралист Жорж-Луи Леклерк де Бюффон размышлял о происхождении планет в нашей системе. Он предположил, что комета, столкнувшись с Солнцем, вырвала из него материю, которая затем остыла и сконденсировалась в планеты. Подход Лапласа к этому вопросу был более всеобъемлющим. Ввиду громадности нашей системы он решил, что материя, из которой сформировались кометы, должна являться неким подобием атмосферы или флюидом, охватывающим эту атмосферу (предположительно, солнечную атмосферу). В этом случае планеты будут формироваться в результате сжатия в плоскости солнечного экватора, каждая планета удерживает рядом с собой свою атмосферу, из которой могут сформироваться спутники. Кометы тоже могут сформироваться по примеру планет, но не все из них движутся одинаковым образом: кометы с вытянутыми орбитами, скорее всего, будут в конечном счете попадать на свои орбиты случайным образом. Однако случайность, как он продемонстрировал в гениальной части своего анализа, легко доступной для рядового читателя и занимающей не более страницы последней короткой главы, не может быть альтернативой формированию системы как единого целого.
 

Он рассмотрел орбиты семи известных к тому времени планет (включая Уран) и их четырнадцати спутников – тех, что были открыты ко времени публикации первого издания его книги в 1796 г. Все они обращались примерно в одной и той же плоскости и (как он ошибочно думал) в одном и том же направлении, и это направление совпадало с направлением вращения Солнца, Луны, пяти планет, а также колец и внешних спутников Сатурна. (обратное движение Титании и Оберона, спутников Урана, Гершель открыл только в 1798 г.) Таким образом, имелось 29 известных круговых движений, а значит 2²⁹ возможных ориентаций направлений вращения. Если бы все было предоставлено случаю, то вероятность того, что только одна планета из 29 будет двигаться в обратном направлении, составляла бы 2-²⁹ против 1, другими словами, оказалась бы маловероятной. (Но вероятность этого, отмечал он, несравнимо выше вероятности многих исторических событий, в истинности которых мы никогда не сомневались.) Это если говорить с точки зрения случая. Но наш опыт показывает: мир не таков, каким он был бы, если бы всем правил случай, а потому мир таков, как если бы он управлялся некой первопричиной. Другие вероятностные соображения, например тот факт, что все эксцентриситеты планетных орбит относительно малы, приводят к тому же выводу. Он охарактеризовал ее в своей небулярной теории. Со временем, он должен был понимать, она будет оспорена, но даже если бы ее развенчали еще при его жизни, он хотел оставить за собой право гордиться своими доводами в пользу каузальной монолитности системы.

На самом деле, хотя его небулярная гипотеза разделялась многими сторонниками, она раздражала значительное количество религиозных фундаменталистов, и со временем было признано, что она плохо согласуется с данными о массах и энергиях Солнца и планет. На долю планет приходится только одна тысячная часть массы Солнечной системы, но при этом 98 процентов общего момента импульса – гораздо больше, чем требовали идеи Лапласа. Несомненно, он нашел бы этому объяснение.

 

И последнее соображение, касающееся слов «небула» и «небулярный». Гипотеза Лапласа была «небулярной» в том смысле, что атмосфера представляла собой некое облако, и являлась «небулой» именно в этом смысле, а не в смысле туманных, едва различимых лучистых пятен, которые можно увидеть на небе в сильный телескоп. Лаплас предпочитал говорить об «атмосферах», но словосочетание «небулярная гипотеза» использовалось настолько часто, что считается чуть ли не обязательным продолжать употреблять его. Сам он был почти готов применить свою гипотезу к открытым Гершелем туманным объектам – «небулам», где удалось выявить очевидные точки конденсации. Представляется маловероятным, чтобы наблюдения Гершеля служили источником вдохновения для этого величайшего математика и астронома.

Источник