Кратко указываются события, сделавшие возможным возникновение звездной динамики лишь в начале ХХ века: утверждение кинетической теории газов, оживление в космогонии и появление новых гипотез (таких, как Фая и дю Лигоидеса), развитие концепции «звездного газах Кельвина — Пуанкаре и особенности, успехи звездной кинематики (переход от «звездных потоков Каптейиа к эллипсоидальному распределению скоростей Шварцшильда).
Предпосылки создания динамики звездных систем
Значительное место в современной астрономии занимают теоретические исследования нашей звездной системы — Галактики, других галактик, шаровых и рассеянных звездных скоплений. Обычно такие системы можно представить, как совокупности большого числа гравитирующих точек. Изучение закономерностей пространственно-кинематического строения и эволюции таких ансамблей составляет предмет специального раздела астрономии — динамики звездных систем (сокращенно — звездной динамики). Звездная динамика является сравнительно молодой наукой. Ее возникновение относится лишь ко второму десятилетию нынешнего века и связано с именами таких выдающихся ученых, как К. Шварцшильд, А. С. Эддингтон, Дж. Х. Джинс, К.-В.-Л. Шарлье2. Прошедшие с тех пор 60 с лишним лет были годами весьма интенсивного развития звездной динамики, добившейся ряда крупных достижений, но значительная часть научного наследия классиков звездной динамики и сейчас не потеряла своего значения, а в текущей литературе нередки ссылки на оригинальные статьи Джинса и Эддингтона 1915-16 гг.
В 1930 г. А. С. Эддингтон , констатируя быстрый прогресс в наших знаниях о Галактике, восклицал: «Невозможно представить, что мы думали о звездной вселенной только пятнадцать лет назад«». Но в той же Галлеевской лекции, вспоминая свои статьи по звездной динамике, он замечает, что не считает их устаревшими. И теперь, перечитывая первое изложение основных понятии звездной динамики — заключительную главу монографии Эддингтона , мы с удивлением замечаем, что эта глава почти без изменений может быть перенесена в современный курс. Единственные существенные добавления должны были бы быть сделаны в связи с открытием в конце 20-х годов дифференциального галактического вращения, приведшим к формированию представления о поле скоростей центроидов.
Таким образом, на первый взгляд динамика звездных систем может быть уподоблена богине Афине, сразу в полном вооружении явившейся на свет из головы Зевса. С одной стороны, необычайно быстро, всего за несколько лет были заложены основные понятия звездной динамики. С другой стороны, ее последующее развитие отличается известной статичностью. Действительно крупных научных открытий в динамике звездных систем было недостаточно. В большинстве же работ «пережевываются». уточняются и обобщаются результаты классиков. Такой характер звездной динамики связан, вероятно, со спецификой ее объекта. Система гравитирующих точек — «звездный газ» является скорее не астрономическим, а абстрактно физическим понятием. Революционные достижения астрофизиков-наблюдателей ХХ века слабо и лишь опосредованно отразились на динамике звездных систем.
Саморазвитие же этой науки не может происходить особенно быстро или эффектно. Здесь же мы хотели бы обратить внимание на другое обстоятельство: На самом деле звездная динамика возникла не на пустом месте. Еще В. Гершель вплотную подошел к ней. На протяжении XVIII я XIX веков отдельные соображения, относящиеся к звездной динамике, а также более или менее обоснованные догадки о строении и движении системы звезд, окружавших Солнце, высказывал, и многие другие выдающиеся астрономы. В их числе были И.-Г. Ламберт,. Мэдлер, М. А. Ковальский, II.-А.-Г. Гюльденб и др. Почему же возникновение звездной динамики задержалось, почти на столетие? Бегло этот вопрос обсуждает Ф. А. Цицин , а подробный анализ требует специального тщательного исследования и занял бы слишком много места. В этих заметках мы только еще раз перечислим «внешние» и «внутренние» обстоятельства, сочетание которых привело к появлению динамики звездных систем.
Условия создания
Динамика звездных систем как по своему существу, так и по своим методам связана с различными разделами как астрономии, так и математики, механики, физики. Невозможно представить сколько-нибудь развитую звезднодинамичесную теорию, не опирающуюся на кинетическую теорию газов. Но лишь ко второй половине ХIХ века относятся классические работы Дж. К. Максвелла я Л. Больцмана. И лишь в начале ХХ века (после бот М. Смолухотзского и А. Эйнштейна по теории броуновского движения) была доказана истинность учения Больцмана, долгое время не признававшегося официальной наукой. Но для появления звездной динамики как статистической теории Галактики, очевидно, должны были возникнуть благоприятные условия внутри самой астрономии. Вероятно, одно из таких условий связано с внедрением статистических методов в повседневную практику обработки астрономических наблюдений так, как только при этом в астрономической среде могли появиться исследователя с «вероятностным образом мышления», необходимым, для звезднодинамической работы, исследователи, способные усвоить кинетическую теорию.
И опять-таки, хотя первыми применяли вероятностные методы н астрономии еще Дж. Мичелл и В. Гершель, широкое распространение они получили лишь во второй половине прошлого века, когда астрономы столкнулись с необходимостью обрабатывать все более и более многочисленные каталоги.
Еще большее значение для зарождения звездной динамики имело оживление в космогония на рубеже прошлого и нынешних веков. Появились новые гипотезы происхождения планет в спутников — Фая, дю Лигондеса, Дарвина, Мультона и др. В результате астрофизических исследований появились первые гипотезы звездной эволюции — Локьера, Рессела. Вообще, космогонисты уже не могли игнорировать накопившиеся данные о звездах. А. Пуанкаре в своих знаменитых космогонических лекциях утверждал: «Я нахожу, что весь материал, даваемый Солнечной системой, нами исчерпан до конца при построении космогонических гипотез, и новых успехов мы можем ожидать только от звездной космогонии». Для звездной динамики особое значение имела разработка 1) Фаем и Р. дю Лигондесом представлении об изначальном хаосе как скоплении частиц, обладающих различными движениями по самым разным направлениям. Мысленно заменив в таком скоплении твердые метеорные частицы на звезды, мы придем к относящейся к 1901 г. Концепции звездного газа лорда Кельвина. Авторитет Кельвина привел к широкому распространению этого понятия, что несомненно, подготовило появление звездной динамики.
