Если одна из этих предполагаемых галактик настолько удалена, что ее расстояние превращает наши межзвездные пространства в точки и, следовательно, делает размеры всей нашей звездной системы относительно незначительными; не следует ли неизбежно, что телескопическая мощность, необходимая для разрешения этой удаленной галактики на звезды, должна быть несравненно больше, чем телескопическая мощность, необходимая для разрешения всей нашей собственной галактики на звезды? Не является ли достоверным, что инструмент, который может лишь с ясностью показать самые далекие звезды нашего собственного скопления, должен быть совершенно неспособен разделить одно из этих удаленных скоплений на звезды? Что же тогда мы должны думать, когда обнаруживаем, что тот же инструмент, который разлагает множество туманностей на звезды, не может полностью разрешить наш собственный Млечный Путь? Возьмем простое сравнение. Предположим, человек, окруженный роем пчел, простирающимся, как они иногда делают, так высоко в воздухе, что они индивидуально почти невидимы, заявил бы, что определенное пятно на горизонте — это рой пчел; и что он знает это, потому что может видеть пчел как отдельные пятнышки. Поразительным, как было бы это утверждение, оно не превысило бы по невероятности то, что мы критикуем. Сведите размеры к цифрам, и абсурдность станет еще более ощутимой. В круглых числах расстояние Сириуса от Земли в миллион раз превышает расстояние Земли от Солнца; и, согласно гипотезе, расстояние туманности составляет что-то около миллиона расстояний Сириуса.
Теперь наш собственный «звездный остров, или туманность», как называет его Гумбольдт, «образует линзообразный, сплюснутый и везде отделенный слой, чья большая ось оценивается в семьсот или восемьсот, а малая ось — в сто пятьдесят раз превышающую расстояние Сириуса от Земли». И поскольку делается вывод, что наша Солнечная система находится вблизи центра этой агрегации, из этого следует, что наше расстояние от самых удаленных ее частей составляет около четырехсот расстояний Сириуса. Но звезды, образующие эти самые удаленные части, не видны индивидуально даже через телескопы самой высокой мощности. Как же тогда такие телескопы могут сделать индивидуально видимыми звезды туманности, которая находится на расстоянии в миллион раз превышающем расстояние Сириуса? Подразумевается, что звезда, ставшая невидимой из-за расстояния, становится видимой, если ее отодвинуть еще на две тысячи пятьсот раз дальше! Примем ли мы это следствие? Или не заключим ли мы скорее, что туманности — это не удаленные галактики? Не сделаем ли мы вывод, что, какова бы ни была их природа, они должны быть по крайней мере так же близки к нам, как и конечности нашей собственной звездной системы?
На протяжении вышеприведенного аргумента молчаливо предполагается, что различия в видимой величине среди звезд возникают главным образом из-за различий в расстоянии. На этом предположении основаны текущие доктрины относительно туманностей; и это предположение на данный момент признается в каждой из вышеприведенных критических замечаний. Однако с того времени, когда оно было впервые сделано сэром У. Гершелем, это предположение было чисто произвольным; и теперь оно оказывается совершенно недопустимым. Но, как ни странно, его истинность и его ложность одинаково фатальны для выводов тех, кто рассуждает по манере Гумбольдта. Заметьте альтернативу.
С одной стороны, что следует из ложности предположения? Если видимая величина звезд не обусловлена сравнительной близостью, а их последовательно меньшие размеры — их все большей и большей степенью удаленности, что становится с выводами относительно размеров нашей звездной системы и расстояний туманностей? Если, как недавно было показано, почти невидимая звезда 61 Лебедя имеет больший параллакс, чем α Лебедя, хотя, согласно оценке, основанной на предположении сэра У. Гершеля, она должна быть примерно в двенадцать раз дальше — если, как оказывается, существуют телескопические звезды, которые ближе к нам, чем Сириус; чего стоит вывод о том, что туманности очень удалены, потому что их составляющие светящиеся массы становятся видимыми только при высоких телескопических мощностях? Ясно, что если самая яркая звезда на небесах и звезда, которую нельзя увидеть невооруженным глазом, оказываются равноудаленными, относительные расстояния нельзя ни в малейшей степени вывести из относительной видимости. И если так, туманности могут быть сравнительно близкими, хотя звездочки, из которых они состоят, кажутся чрезвычайно мелкими.
С другой стороны, что следует, если признать истинность предположения? Аргументы, используемые для оправдания этого предположения в случае звезд, в равной степени оправдывают его в случае туманностей. Нельзя утверждать, что в среднем видимые размеры звезд указывают на их расстояния, не признавая, что в среднем видимые размеры туманностей указывают на их расстояния — что, вообще говоря, большие — ближе, а меньшие — дальше. Отметьте теперь необходимый вывод относительно их разрешимости. Самые большие или ближайшие туманности будут легче всего разрешаться на звезды; последовательно меньшие будут последовательно более трудными для разрешения; а неразрешимые будут самыми маленькими. Это, однако, прямо противоположно факту. Самые большие туманности либо полностью неразрешимы, либо лишь частично разрешимы при самых высоких телескопических мощностях; в то время как большая часть совсем маленьких туманностей легко разрешается гораздо менее мощными телескопами. Инструмент, через который большая туманность в Андромеде, два с половиной градуса в длину и один градус в ширину, кажется лишь рассеянным светом, разлагает туманность диаметром пятнадцать минут на двадцать тысяч звездных точек. В то же время, когда отдельные звезды туманности диаметром восемь минут видны так ясно, что позволяют оценить их количество, туманность, покрывающая площадь в пятьсот раз большую, не показывает звезд вообще. Какое возможное объяснение можно дать этому в рамках текущей гипотезы?
Тем не менее, остается еще одна трудность — та, которая, возможно, еще более очевидно фатальна, чем предыдущая. Эта трудность представлена явлениями Магеллановых облаков. Описывая большее из них, сэр Джон Гершель говорит:—
«Nubecula major, как и minor, состоит частично из больших трактов и плохо определенных пятен неразрешимой туманности, и из туманности на каждой стадии разрешения, вплоть до идеально разрешенных звезд, подобных Млечному Пути; а также из регулярных и нерегулярных туманностей в собственном смысле этого слова, из шаровых скоплений на каждой стадии разрешимости и из скоплений групп, достаточно изолированных и конденсированных, чтобы подпадать под обозначение «скопление звезд»». — «Cape Observations», стр. 146.
В своих «Очерках астрономии» сэр Джон Гершель, повторив это описание другими словами, продолжает замечать, что—
«Эта комбинация характеристик, если ее правильно рассмотреть, в высокой степени поучительна, давая представление о вероятном сравнительном расстоянии звезд и туманностей, а также о реальной яркости отдельных звезд по сравнению друг с другом. Принимая видимый полудиаметр nubecula major за три градуса и рассматривая ее твердую форму как, грубо говоря, сферическую, ее ближайшие и самые удаленные части отличаются по своему расстоянию от нас чуть более чем на десятую часть нашего расстояния от ее центра. Яркость объектов, расположенных в ее более близких частях, поэтому не может быть сильно преувеличена, а яркость более удаленных — сильно ослаблена из-за их разницы в расстоянии. Тем не менее, внутри этого шарового пространства мы собрали более шестисот звезд седьмой, восьмой, девятой и десятой величины, почти триста туманностей, а также шаровые и другие скопления всех степеней разрешимости и меньшие рассеянные звезды каждой низшей величины, от десятой до таких, которые по своей величине и мелкости составляют неразрешимую туманность, простирающуюся на тракты многих квадратных градусов. Если бы существовал только один такой объект, можно было бы утверждать без полной невероятности, что его видимая сферичность — это лишь эффект сокращения перспективы, и что в действительности существует гораздо большая пропорциональная разница в расстоянии между его более близкими и более удаленными частями. Но такая корректировка, достаточно невероятная в одном случае, должна быть отвергнута как слишком невероятная для честного аргумента в двух. Поэтому это должно быть принято как доказанный факт, что звезды седьмой или восьмой величины и неразрешимая туманность могут сосуществовать в пределах расстояния, не отличающихся по пропорции более чем как девять к десяти». — «Outlines of Astronomy», стр. 614, 615.
Теперь мы думаем, что это дает reductio ad absurdum доктрины, с которой мы боремся. Это дает нам выбор из двух невероятностей. Если мы должны верить, что одна из этих туманностей настолько удалена, что ее сто тысяч звезд выглядят как молочное пятно, невидимое невооруженным глазом; мы должны также верить, что существуют отдельные звезды настолько огромные, что, будучи удаленными на это же расстояние, они остаются видимыми. Если мы примем другую альтернативу и скажем, что многие туманности находятся не дальше наших собственных звезд восьмой величины; тогда необходимо сказать, что на расстоянии не большем, чем то, на котором отдельная звезда все еще слабо видна невооруженным глазом, может существовать группа из ста тысяч звезд, которая невидима невооруженным глазом. Ни одна из этих позиций не может быть принята. Какой же тогда вывод остается? Только этот: — что туманности находятся от нас не дальше, чем части нашей собственной звездной системы, членами которой они должны считаться; и что когда они разрешимы на дискретные массы, эти массы нельзя считать звездами в чем-либо похожем на обычный смысл этого слова.
А теперь, увидев несостоятельность этой идеи, опрометчиво поддержанной некоторыми астрономами, что туманности — это чрезвычайно удаленные галактики; давайте рассмотрим, не согласуются ли различные явления, которые они представляют, с Небулярной гипотезой.
Дана редкая и широко рассеянная масса туманной материи, имеющая диаметр, скажем, такой же большой, как расстояние от Солнца до Сириуса, какие последовательные изменения произойдут в ней? Взаимная гравитация приблизит ее атомы; но их приближению будет противодействовать атомное отталкивание, преодоление которого подразумевает выделение тепла. По мере того как это тепло частично уходит путем излучения, будет происходить дальнейшее приближение, сопровождаемое дальнейшим выделением тепла, и так далее непрерывно: процессы не происходят отдельно, как здесь описано, а одновременно, непрерывно и с возрастающей активностью. В конечном итоге это медленное движение атомов к их общему центру тяжести приведет к явлениям другого порядка.
Рассуждая из известных законов атомной комбинации, произойдет так, что когда туманная масса достигнет определенной стадии конденсации — когда ее внутренне расположенные атомы приблизятся на определенные расстояния, генерируют определенное количество тепла и подвергнутся определенному взаимному давлению (тепло и давление оба возрастают по мере прогрессирования агрегации); некоторые из них внезапно вступят в химический союз. Будут ли бинарные атомы, так произведенные, видов таких, как мы знаем, что возможно; или будут ли они видов более простых, чем любые, которые мы знаем, что более вероятно; не имеет значения для аргумента. Достаточно того, что молекулярная комбинация какого-либо вида в конечном итоге произойдет. Когда она произойдет, она будет сопровождаться большим и внезапным выделением тепла; и пока этот избыток тепла не уйдет, вновь образованные бинарные атомы останутся равномерно рассеянными или, как бы, растворенными в ранее существовавшей туманной среде.
Но теперь отметьте, что должно со временем произойти. Когда излучение адекватно понизит температуру, эти бинарные атомы выпадут в осадок; и, выпав в осадок, они не останутся равномерно рассеянными, а агрегируются во flocculi: точно так же, как вода, когда выпадает в осадок из воздуха, собирается в облака. Этот априорный вывод подтверждается наблюдением тех все еще существующих частей туманной материи, которые составляют кометы; ибо «то, что светящаяся часть кометы — это нечто вроде дыма, тумана или облака, подвешенного в прозрачной атмосфере, очевидно», — говорит сэр Джон Гершель.
Заключая, следовательно, что туманная масса со временем разрешится во flocculi осажденной более плотной материи, плавающей в более редкой среде, из которой они были осаждены, давайте спросим, каковы будут механические результаты. Мы обнаружим, что они будут совершенно отличаться от тех, что происходят в исходной гомогенной массе; а также совершенно отличаться от тех, что произошли бы среди дискретных масс, рассеянных в пустом пространстве. Тела, рассеянные в пустом пространстве, двигались бы по прямым линиям к их общему центру тяжести. Так же двигались бы тела, рассеянные в сопротивляющейся среде, при условии, что они были бы сферическими или имели формы, представляющие симметричные грани к своим линиям движения. Но нерегулярные тела, рассеянные в сопротивляющейся среде, не будут двигаться по прямым линиям к их общему центру тяжести. Масса, которая представляет нерегулярную грань к своей линии движения через сопротивляющуюся среду, должна обязательно отклоняться от своего первоначального курса из-за неравных реакций среды на ее разных сторонах. Следовательно, каждый flocculus, как по аналогии мы называем одну из этих осажденных масс газа или пара, приобретет движение, не к общему центру тяжести, а к той или иной его стороне; и это косое движение, ускоренное, а также измененное в направлении возрастающей центростремительной силой, но замедленное сопротивляющейся средой, приведет к спирали, заканчивающейся в общем центре тяжести. Заметьте, однако, что этот вывод, верный настолько, насколько он идет, никоим образом не доказывает общее спиральное движение всех flocculi; ибо поскольку они должны быть не только разнообразны в своих формах, но и расположены во всех вариантах положения, их соответствующие движения будут отклоняться не к одной стороне общего центра тяжести, а к различным сторонам. Как же тогда может возникнуть спиральное движение, общее для них всех? Очень просто. Каждый flocculus, описывая свой спиральный курс, должен придать движение более редкой среде, через которую он движется.
Теперь вероятности — бесконечность к одному против того, что все соответствующие движения, таким образом наложенные на эту более редкую среду, точно сбалансируют друг друга. И если они не сбалансируют друг друга, неизбежным результатом должно быть вращение всей массы более редкой среды в одном направлении. Но преобладающий импульс в одном направлении, вызвав вращение среды в этом направлении, вращающаяся среда должна в свою очередь постепенно остановить такие flocculi, которые движутся в оппозиции, и наложить свое собственное движение на них; и таким образом в конечном итоге будет сформирована вращающаяся среда с подвешенными flocculi, разделяющими ее движение, в то время как они движутся по сходящимся спиралям к общему центру тяжести.
Прежде чем сравнивать эти выводы с фактами, давайте продолжим рассуждение немного дальше и понаблюдаем за подчиненными действиями и бесконечными модификациями, которые возникнут из них. Соответствующие flocculi должны быть притянуты не только к их общему центру тяжести, но и к соседним flocculi. Следовательно, весь ансамбль flocculi распадется на подчиненные группы: каждая группа концентрируется к своему локальному центру тяжести и при этом приобретает вихревое движение, подобное тому, которое впоследствии приобретается всей туманностью. Теперь, в зависимости от обстоятельств и главным образом от размера исходной туманной массы, этот процесс локальной агрегации даст различные результаты. Если вся туманность лишь мала, локальные группы flocculi могут быть притянуты к общему центру тяжести до того, как их составляющие массы сольются друг с другом. В большей туманности эти локальные агрегации могут сконцентрироваться во вращающиеся сфероиды пара, в то время как они сделали лишь небольшое приближение к общему фокусу системы. В еще большей туманности, где локальные агрегации как больше, так и более удалены от общего центра тяжести, они могут конденсироваться в массы расплавленной материи до того, как общее их распределение сильно изменится. Короче говоря, поскольку условия в каждом случае определяют, произведенные дискретные массы могут варьироваться бесконечно по количеству, по размеру, по плотности, по движению, по распределению.
А теперь вернемся к видимым характеристикам туманностей, наблюдаемым в современные телескопы. Возьмем сначала описание тех туманностей, которые, согласно гипотезе, должны находиться на ранней стадии эволюции.
«К числу иррегулярных туманностей, — говорит сэр Джон Гершель, — можно отнести все те, которые при отсутствии полной, а в большинстве случаев даже частичной разрешимости при помощи 20-футового рефлектора, сочетают в себе такое отклонение от круговой или эллиптической формы или такое отсутствие симметрии (с этой формой), что их невозможно поместить в класс 1, или класс регулярных туманностей. Этот второй класс включает в себя многие из наиболее примечательных и интересных объектов на небе, а также наиболее обширные по занимаемой ими площади».
Ссылаясь на этот же порядок объектов, М. Араго говорит: «Формы очень больших диффузных туманностей, по-видимому, не поддаются определению; у них нет правильных очертаний».
Теперь это сосуществование обширности, неразрешимости, иррегулярности и неопределенности очертаний чрезвычайно показательно. Тот факт, что самые большие туманности либо неразрешимы, либо очень трудноразрешимы, можно было предположить a priori, поскольку неразрешимость, подразумевающая, что агрегация осажденного вещества продвинулась лишь в малой степени, будет обнаружена в туманностях с широкой диффузией. Далее, иррегулярность этих больших, неразрешимых туманностей также была ожидаемой, поскольку их очертания, сравниваемые Араго с «фантастическими фигурами, характерными для облаков, уносимых и разбрасываемых сильными и часто встречными ветрами», столь же характерны для массы, еще не собранной взаимным притяжением ее частей. И, наконец, тот факт, что эти большие, иррегулярные, неразрешимые туманности имеют неопределенные очертания — очертания, которые незаметно растворяются в окружающей темноте, — имеет тот же смысл.