Джемс Г. Джинс. Движение миров
Джемс Г. Джинс. Движение миров. – М.: Государственное технико-теоретическое издательство, 1933.
ДЖИНС (Jeans) Джеймс Хопвуд (11.9.1877, Ормскирк, графство Ланкашир – 16.9.1946, Доркинг, графство Суррей), английский физик и астроном, член Лондонского королевского общества (1906). Окончил Кембриджский университет (1900), работал в нём (1901–04 и 1910–12). В 1905–09 профессор Принстонского университета (США), в 1923–44 сотрудник Маунт-Вилсоновской обсерватории (США). В 1924–29 и 1934–39 профессор Королевского колледжа в Лондоне. Основные научные труды по кинетической теории газов, теории теплового излучения, электродинамике, теоретической механике, теории относительности, астрофизике. В 1905–1909, применив методы статистической физики, вывел формулу для плотности энергии излучения абсолютно чёрного тела, справедливую для малых частот излучения (Рэлея – Джинса закон излучения). С середины 1910-х гг. занимался астрофизикой. В 1914–16 рассмотрел задачу о фигурах равновесия жидких вращающихся масс, применил её к проблемам образования двойных звёзд и спиральных туманностей. Высказал приливную гипотезу образования Солнечной системы, популярную в 20–30-х гг. ХХ века (гипотеза Джинса). Автор теории диссипации планетных атмосфер (1916), теории гравитационной неустойчивости (1929). Показал, что распределение скоростей звёзд в звёздных скоплениях должно с течением времени приближаться к максвелловскому вследствие их взаимного гравитационного воздействия. Автор ряда научно-популярных книг. Президент Лондонского королевского астрономического общества (1925–27).
Большая Российская энциклопедия [Электронный ресурс]/Министерство культуры Российской Федерации. – Режим доступа: https://bigenc.ru/physics/text/1952617
«…В последний год ушедшего века, осенью 2000 г., на доме, где жил и работал выдающийся английский ученый Джеймс Джинс, была установлена мемориальная доска. Этой чести в Великобритании удостаиваются очень немногие исторические личности, и она служит свидетельством несомненного признания их заслуг теми, кто составляет английский правящий класс.
Имя Джеймса Джинса стало известно с 20-х годов XX века не только профессиональным ученым-физикам и астрономам, но и широким кругам образованной публики разных стран мира. И в этом нет ничего удивительного, ведь он был и крупным ученым -- автором важнейших работ в области теоретической физики и астрофизики, и талантливым популяризатором науки. Широта его научных интересов и глубокая философская интерпретация достижений науки в сочетании с художественным стилем изложения сделали научно-популярные работы а классическими образцами произведений подобного жанра. Некоторые из его научно-популярных книг - "Вселенная вокруг нас" и "Движение миров", - в начале 30-х годов переведенные на русский язык и изданные в СССР, познакомили советского читателя с последними достижениями зарубежной астрофизики.
В историю науки Джеймс вошел как один из создателей нового научного направления - теоретической астрофизики. Он был в ряду первых профессиональных физиков-теоретиков, начавших работать в области астрономии и привнесших в нее аппарат теоретической физики как метод научного исследования небесных объектов.
…Известный российский астрофизик И.С.Шкловский в те же годы писал: "Мы далеки от того, чтобы пренебрежительно отзываться о выдающихся исследованиях классиков космогонии -- Лапласа, Пуанкаре и особенно Джинса, чья основополагающая теория гравитационной неустойчивости красной нитью проходит через всю современную космогонию... каждая научная проблема решается в свое время, и время для решения классических проблем космогонии наступило только сейчас".
"Работы Джинса о гравитационной фрагментации диффузного вещества, - вторит ему московский астроном Ю.Н.Ефремов, - и ныне остаются основополагающими в теории происхождения звезд".
… С появлением наблюдательных свидетельств существования темной материи (скрытой массы) и ускорения космологического расширения Вселенной -- следствия "антигравитации" темной энергии, которая вносит вклад порядка 2/3 в плотность Вселенной, стало ясно, что мы не знаем природы ни скрытой массы, ни тем более темной энергии. Стало ясно, что около 95 % всей массы Вселенной состоит не из протонов и нейтронов, электронов и нейтрино или каких-либо других известных физике в настоящее время элементарных частиц, а из нечто совершенно незнакомого для современной науки. Оно имеет совершенно иную природу, чем обычная материя. И сегодня мы даже не знаем возможных подходов для исследования этого нечто.
Возможно, пригодится идея Джинса о "новых" физических законах. Конечно, эти новые физические теории не будут отбрасывать устоявшиеся схемы теоретической физики, а, являясь более масштабными обобщениями новых данных и представлений, включат эти схемы как частные, а вернее предельные случаи. Так что с этой точки зрения Джинс, несомненно, оказался прав в своем предвидении развития науки о Вселенной.
Более того, для проверки современных единых теорий поля и элементарных частиц требуются энергии, на много порядков превосходящие те, которые достижимы в ускорителях на Земле. Поэтому прогресс в физике микромира стал невозможен без исследований грандиозных явлений, протекающих во Вселенной. Можно сказать, что сегодня происходит объединение таких двух разделов науки, как теория элементарных частиц и космология. Это, на первый взгляд, неожиданное объединение физики микро- и макромира не только предсказывалось, но и закладывалось в трудах Джинса».
Козенко, А.В. Сэр Джеймс Джинс: Ученый, философ, музыкант: иллюстрированная биография/А.В.Козенко. –М.: URSS, 2014.
«Проблема источников энергии, строения и эволюции звезд на базе новой физической картины мира начала XX в.
Дж. Джинс, К. Шварцшильд, А. Эддингтон, Г.Н. Рессел.
1. Создание физического фундамента
Первое десятилетие XX века стало началом новой эпохи в развитии астрономии, именно двух ее становившихся главными обширных областей: астрофизики и новой, эволюционной и (впервые!) наблюдательной космологии. Не только накопление наблюдательных сведений с помощью новой техники, но главным образом фундаментальные успехи физики сделали возможным качественно новый и вместе с тем строго количественный подход к решению проблемы строения как Вселенной в целом, так и ее главных составляющих (из непосредственно наблюдаемых) — звезд. (Поскольку в свете современных знаний, главной составляющей Вселенной является как раз невидимая темная материя — т.н. «скрытая масса», — и Вселенную можно сравнить с... ночным сборищем черных кошек, когда видеть можно только их светящиеся глаза.)
Большую роль сыграли успехи термодинамики, теории газов, теории излучения. Новые горизонты раскрылись перед астрофизикой с рождением в конце XIX в. атомной физики, с открытием таких новых явлений на внутриатомном уровне, как радиоактивность (Беккерель, 1896 г.). Для астрофизики особую роль сыграло последовавшее открытие Пьером Кюри и его сотрудником А. Лабордом явления самопроизвольного выделения тепла радиоактивными элементами (1903 г.).
2. Рождение и первые шаги идеи внутриатомного источника звездной энергии. Джинс, Эддингтон, Перрен, Рессел.
Открытие Кюри и Лаборда помогло на первых порах вывести из тупика проблему источников звездной энергии. Это сделал выдающийся английский физик-теоретик Дж.Х.Джинс, одним из первых захваченный необъятными перспективами решения физических проблем в Космосе и перешедший целиком в астрофизику. (Приток в астрофизику специалистов-физиков стал характерным для астрофизики XX в.)
Джеймс Хопвуд Джинс (1877—1946) первым высказал правильную идею внутриатомной природы источника энергии звезд. Сначала (вскоре после открытия Кюри — Лаборда) он экстраполировал на звездную Вселенную идею излучения за счет радиоактивного распада вещества звезды (при этом в излучение должно было переходить около 1/4000 ее массы). Это обеспечивало существование звезды типа Солнца не более, чем в течение 1011 лет. Между тем подсчеты самого Джинса на основе динамических соображений (по времени релаксации в Галактике, то есть установления в ней равномерного — как считалось, наблюдаемого, — распределения кинетической энергии звезд) указывали на продолжительность жизни звезд в 100 раз большую (1013 лет).
В 1904 г. Джинс предположил действие в звездах иного, более сильного механизма высвобождения внутриатомной энергии — аннигиляции. По его представлениям, она могла происходить при встрече электрона и некой положительно заряженной частицы (протон был открыт лишь в 1910-х гг.). Это предполагало постепенный полный переход вещества в излучение (т.е. явно увеличивало время жизни звезды). После установления количественного закона превращения вещества в излучение (Эйнштейн, 1906) Джинс подсчитал предельно возможный возраст звезды. Возраст Солнца, например, действительно оказывался равным 1013 лет. Предположение о конкретном, аннигиляционном механизме высвобождения звездной энергии в дальнейшем было оставлено. Но главная и гениальная идея Джинса — о внутриатомном характере ее источника легла в основу всех дальнейших теорий эволюции звезд и в настоящее время стала общепризнанным обоснованным фактом».
История астрономии [Электронный ресурс]: методические материалы для подготовки к кандидатскому экзамену по истории и философии науки/ Российская Академия наук; Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова. - Режим доступа: http://ihst.ru/aspirans/astronomyia.htm#_Toc100630709
«Чтобы хорошо узнать какую-нибудь неведомую страну, лучше всего отправиться путешествовать по ней. В такое путешествие на Солнце и приглашает своего читателя английский астроном Джемс Джинс, автор замечательной книги «Движение миров», выпущенной в русском переводе Технико-теоретическим издательством (ОНТИ).
Вы садитесь в воображаемую ракету для межпланетных путешествий. Со скоростью, в семь раз превышающей начальную скорость снаряда современной сверхдальнобойной пушки, она несет вас в неведомы мир, за пределы земной атмосферы. Вместе с вами летит и автор книги. Он показывает сквозь окна ракеты изумительные ландшафты, объясняет причины чудесных и неожиданных световых явлений. Он не устает сообщать вам все новые и новые сведения о планетах, которые минует ракета. Но вот он указывает на большой огненный шар […]
«Наша ракета стремительно летит к Солнцу, мы еще больше приблизились к нему, и оно уже закрывает от наших глаз почти все небо. Мы видим наше светило как яркий огненный диск, надвигающийся все ближе и ближе; скоро наша ракета должна столкнуться с ним, и мы укрепляемся, чтобы выдержать этот удар. Теперь все арки и фонтаны пламени не только окружают нашу ракету, но уже взвиваются над ней. Мы находимся внутри огненной атмосферы Солнца, так что со всех сторон нас окружает свет».
Что произошло при встрече ракеты с Солнцем, вы узнаете из книги «Движение миров». Автор ее – большой мастер науки. Вместе с тем он талантливый популяризатор. «Движение миров» - это увлекательный рассказ о нашей Вселенной, о звездных городах, о гибели и рождении новых миров. Совершая вместе с читателем интереснейшее путешествие по звездному небу, Джинс раскрывает захватывающую картину.
Вот он знакомит вас с ближайшими соседями Земли – Венерой и Меркурием. Вот он показывает звездное небо и учит читателя находить созвездия по их адресам, указанным в астрономических атласах. Вот он поочередно рассказывает о различных планетах Солнечной системы. Он рассказывает о горах на Луне, о каналах на Марсе, о кольце Сатурна […] Но Джинс не только рисует широкими и смелыми мазками романтические картинки звездного неба, - это только внешняя блестящая форма, к которой прибегает большой мастер слова. За всем этим лежит прочное и надежное основание подлинно научных знаний…»
Джемс Джинс – «Движение миров»//Техника молодежи. – 1935. - №1. – С. 68-69. – (Что читать?)
Листаем книгу Д.Джинса «Движение миров»
«Эта книга написана автором, имеющим широкую известность далеко за пределом узкого круга научных работников. Большой мастер науки, Джинс вместе с тем – талантливый мастер слова, блестящий популяризатор, излагающий сложные математические и астрономические проблемы простым и в то же время художественным языком, что придает его популярным работам исключительную обаятельность. Предлагаемая книга не только познакомит читателя с основами астрономических знаний, но и введет его в курс последних достижений астрофизики, осветив перед ним проблемы, стоящие перед современной наукой…»
НЕБЕСНЫЙ СВОД
«Мы, обитатели Земли, обладаем счастьем, над которым задумываемся очень мало; мы принимаем его как должное в такой же мере, как воздух, которым мы дышим. Я имею в виду прозрачность нашей атмосферы. Некоторые другие планеты, например, Венера и Юпитер, имеют атмосферы с густыми облаками, делающими их абсолютно непрозрачными. Если бы мы родились на Венере или на Юпитере, мы прожили бы всю жизнь, не увидев, что находится за облаками. Мы не знали бы красоты и поэзии ночного неба, мы не знали бы о существовании других миров. Вообразите, что до нынешней ночи Земля тоже была покрыта непроницаемой пеленой облаков. Но вот внезапно завеса открылась, и мы впервые увидели великолепное, манящее ночное небо.
Может быть, основываясь на нашем первом впечатлении, мы решили бы, что небесный свод – это иллюминированный лампадами или фонарями купол, сооруженный над нашими головами на расстоянии всего лишь нескольких километров или даже метров: так ведь думали и наши отдаленные предки, когда они впервые попытались понять значение обширной панорамы светил, разбросанных по небесному пространству.
Но вскоре после этого мы заметили бы, что масса огней не остается неподвижной над нашими головами…»
ИМЕНА ЗВЕЗД
«Если нам нужно в городе найти дом, мы первым долгом спрашиваем, на какой улице он находится. Точно так же, если мы хотим найти на небе звезду, мы сначала спросим, к какому созвездию она принадлежит…»
СТРАНСТВОВАНИЯ ПОЛЮСА
«Длительное наблюдение показывает, что панорама созвездий не только неизменно повторяется каждую ночь, но остается той же самой из года в год и даже из поколения в поколение. Старинные звездные карты показывают, что расположение созвездий теперь точно такое же, каким его пять тысяч лет назад видели египтяне, китайцы и халдеи, когда они впервые начали изучать небо.
Однако в одном отношении они видели небо иным, чем мы. Мы видим его вращающимся ночь за ночью вокруг Полярной звезды – кончика хвоста Малой Медведицы, а астрономы пять тысяч лет назад видели то же небо и те же созвездия вращающимися вокруг звезды Тубан, или альфы Дракона – яркой звезды в созвездии Дракона. Тубан лежит на полпути вдоль хвоста Дракона и находится перед самым носом Малой Медведицы.
Сначала может показаться очень странным, что ось вращения неба может перемещаться подобным образом, но объясняется это очень просто…»
ВНУТРИ СОЛНЦА
«Мы ждем и ждем столкновения, а его все нет. Мы уже пропутешествовали сотни, тысячи, десятки тысяч километров внутри Солнца и пока не встретили твердой поверхности. Постепенно нам становится ясно случившееся…»
МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ
«…В каждую ясную безлунную ночь мы видим большую дугу слабого жемчужного света, опоясывающую небо от горизонта до горизонта. Мы не можем увидеть, что с нею происходит за горизонтом, не предприняв кругоземного путешествия. Предприняв же это путешествие, мы увидим, что ее два конца соединяются в южном небе, так что она образует большой бесконечный светящийся круг, идущий вокруг всего неба, - пояс света, окружающий мир. Почти на всех языках он имеет одно и то же название – Млечный путь…»
ИСТОРИЯ ВСЕЛЕННОЙ
«…Современная теория изображает Вселенную идущей стройно своим путем, в то время как там и сям, в глухих закоулках мирового пространства, на редких и ничтожно малых интервалах странные случайности имеют последствием вторжение жизни в бытие. Звезды – чрезвычайно редкие объекты в пространстве; они расположены так далеко друг от друга, что степень их разбросанности почти невозможно представить. Если поместить три микроскопические пылинки в самом большом здании Лондона, то последнее будет несравненно гуще наполнено пылью, чем пространство звездами […]
Ужас охватывает нас при созерцании Вселенной. Вселенная ужасает нас своими громадными, бессмысленными расстояниями, своими необъятными хронологическими перспективами, низводящими человеческую историю до размеров мгновения, она ужасает нас нашим предельным одиночеством и материальным ничтожеством нашей планеты, составляющей миллионную часть одной из многочисленных мировых песчинок […]
Оглядываясь назад в почти бесконечный проспект великой последовательности времен, мы осознаем, что наш род является совершенным младенцем, наше прошлое – лишь мгновением в истории Вселенной. Но великая панорама пространства и времени продолжает развертываться дальше, и, отрываясь от уже развернувшейся части, мы встречаемся с будущим, простирающимся в тысячи и, вероятно, в миллионы раз дальше, чем наше прошлое. Будущее Вселенной – самое длинное из всего, что только наш ум может себе представить.
Нам становится ясно, что мы находимся, по всей вероятности, лишь в самом начале жизни своей расы, в ее предистории.
Мы находимся лишь на рассвете дня почти невообразимой длины».
СОДЕРЖАНИЕ
ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА
НЕБЕСНЫЙ СВОД
Вращающаяся Земля. Наш ближайший сосед – Луна. Солнце. Расстояние до звезд. Небесные картинки. Имена звезд. Полярная звезда. Странствование полюса. Планеты. Изолированная колония.
ПУТЕШЕСТВИЕ В ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
Во внешнем пространстве. Вид Луны на близком расстоянии. Строение Луны. Венера и Меркурий. У поверхности Солнца. Внутри Солнца. Даже атомы разрушены. Поездка в далекое прошлое. Наш мир родился!
СОЛНЕЧНАЯ СЕМЬЯ
Девять планет. Меркурий. Венера. Земля. Внешние планеты. Климат планет. Есть ли жизнь на Марсе? Спутники планет. Кольца Сатурна. Астероиды. Кометы и падающие звезды. Возраст Земли.
ВЗВЕШИВАНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ ЗВЕЗД
Сила тяготения. Изучение тяготения. Взвешивание Земли. Взвешивание Солнца. Открытие самых внешних планет. Взвешивание звезд. Сила света звезд. Размеры звезд. Цвет звезд.
РАЗНООБРАЗИЕ ЗВЕЗД
Три типа звезд. Белые карлики. Основной ряд звезд. Красные и желтые гиганты. Звездная энергия. Звезды, разрушающие свое вещество. Ближайшие звезды.
МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ
План Вселенной. Переменные Цефеиды. Шарообразные звездные скопления. Млечный путь. Колесо звезд. Ночное небо. Количество звезд.
ГЛУБИНЫ ПРОСТРАНСТВА
Большие туманности. Ближайшие звездные города. Взвешивание звездных городов. Эволюция туманностей. Рождение звезд. Эволюция звезд. Рождение туманностей. История Вселенной.
ВЕЛИКАЯ ВСЕЛЕННАЯ
Модель Вселенной. Конечная Вселенная. Расширяющаяся Вселенная. Разбегание туманностей. Размеры Вселенной. Вещество Вселенной. Возраст Вселенной.
ПРИЛОЖЕНИЕ ПЕРВОЕ
Путеводитель по небу
ПРИЛОЖЕНИЕ ВТОРОЕ
Двадцать звезд первой величины. Планеты. Движение планет. Система числовых обозначений, принятых в книге. Примечание редактора перевода.
РИСУНКИ И ФОТО, ПОМЕЩЕННЫЕ В КНИГЕ
Прочитать книгу полностью можно в читальном зале библиотеки колледжа