Объекты изучения и методы получения научной информации

Плодотворное, взаимостимулирующее и гармоничное взаимодействие таких важнейших наук, как математика, астрономия и физика, очевидно. Предметом математических исследований являются как сугубо математические проблемы, так и широчайший аспект математизации, математического описания процессов и состояний в других науках, таких как астрономия, физика, информатика, химия, филология, история и т. п. И уж совершенно ясно, что успех в астрономии немыслим без использования разнообразных математических методов. Очень легко показать, что почти все задачи астрономии имеют характер решения так называемых обратных задач в математике (см. главу четвёртую). В этом случае астрономы по наблюдаемым внешним проявлениям поведения небесных тел восстанавливают фундаментальные Законы Вселенной, например, так поступил Кеплер с законами движения планет Солнечной системы. Эти искомые законы могут относиться к различным областям знаний — небесной механике, физике, химии и т. д. Предметом поиска для астрономии являются всеобщие законы физики — законы движения тел, излучения небесных светил, звёзд, галактик, межзвёздной среды, туманностей и Вселенной в целом, законы их эволюции. Но ведь физики с полным основанием могут сказать, что и они изучают эти явления и объекты, и на этом основании могут считать астрономию частью физики, как это обычно делается в средних школах. Итак, объекты изучения астрофизики и физики совпадают. Отсюда и многочисленные споры, и плодотворное сотрудничество этих двух дисциплин, которые объективно не могут поделить предмет исследования.

Но есть ли принципиальная разница между астрономией и физикой? Искусственно можно разобщить эти дисциплины по методам добывания информации. В то время как астрофизики добывают новую информацию посредством астрономических наблюдений, физики получают её из лабораторных экспериментов. Это не означает, что астрофизики не создают себе физические лаборатории, где готовят астрономическую наблюдательную аппаратуру, калибруют и обрабатывают информацию. Физики же с большим успехом, начиная с середины прошлого века, осваивают новые спектральные окна в наблюдательной астрономии. Достаточно вспомнить мощный рывок радиофизиков в радиоастрономию. Не менее впечатляет создание физиками астрономической космической аппаратуры для исследования излучений в инфракрасном, рентгеновском и у-диапазонах.

А как делят теоретики астрофизики и теоретики физики область своих исследований? Да никак, эти области практически полностью совпадают. Однако астрофизики чаще используют наблюдательные, эмпирические данные, и поэтому их теоретические построения бывают более выигрышными по сравнению с построениями физиков-теоретиков. Физики-теоретики, зачастую пользующиеся абстрактными моделями астрофизических систем, часто находятся в плену умозрительных построений и пренебрегают наблюдательной информацией.

Взаимоотношения астрономов и физиков

История отношений между физикой и астрономией полна интересных событий и поучительных примеров.

Обычно у астрономов глубина знаний в этих двух фундаментальных науках в значительной степени колеблется. Однако великие умы как-то умудрялись не впадать в бесперспективную крайность, возвышая астрономию над физикой или, наоборот, физику над астрономией. С древних времён плодотворные мысли появлялись в головах тех исследователей, в ком гармонично сочетались эти области знаний.

Ведь невозможно определить, кем в большей степени были — математиками, физиками, астрономами или вообще философами — такие личности, как Пифагор, Аристотель, Птолемей, Евклид, Галилей и, наконец, Ньютон, Кеплер, Максвелл, Лоренц, Пуанкаре, Менделеев, Планк, Гейзенберг, Гамов или Амбарцумян.

Известен интересный поучительный факт из жизни Кеплера. Наряду с созданием фундаментальных законов движения планет Солнечной системы (законы Кеплера), он много лет с фантастическим упорством выяснял, казалось бы, пустяковый вопрос: почему снежинки бывают только шестиугольными? Это его сильно интриговало.

Конечно, очень интересно и даже таинственно, что снежинки не могут быть четырёхугольными, пятиугольными или семиугольными, а только шестиугольными, а ведь их образование, казалось бы, есть случайный свободный процесс замораживания атмосферной влаги.

Кеплер так глубоко и профессионально изучил причину образования снежинок и обнаружил такие закономерности в их шестиугольности, что его размышления и разъяснения легли в основу теории современной кристаллографии. Завидный пример для любого исследователя.

После революции в естествознании, связанной с великими именами Коперника, Кеплера, Галилея и Ньютона, стало ясно, что астрономия и физика — это одна наука о природе и что одни и те же законы управляют движением и небесных, и земных тел. Законы физики выводились и проверялись на астрономических явлениях.

В дальнейшем, однако, бурное развитие и дифференциация наук о природе постепенно привели к всё более растущему обособлению физики от астрономии.

Сейчас почти во всех разделах науки происходит сужение области исследований. Причиной является необходимость более глубокого изучения отдельных её областей. Но часто это приводит к тому, что даже учёные одной и той же специальности редко понимают результаты своих коллег и редко могут их оценить.

Иногда дело доходит до того, что, например, число математиков, работающих над одной и той же проблемой и понимающих друг друга, не превышает десятка человек.

Об отношениях астрономов и физиков много писал И. С. Шкловский. Он хорошо знал и тех и других. Сам он окончил физический факультет и был хорошим астрофизиком.

Попробую пересказать его отношение к физикам и астрономам своими словами.

В XX веке у физиков как-то постепенно, исподволь, росло пренебрежение к астрономии, сопровождаемое недооценкой роли астрономии в общей системе физического знания. Закономерным следствием этого нездорового процесса явилось прогрессивно растущее невежество в области астрономии среди подавляющего большинства физиков. На физических факультетах университетов преподаванию астрономии уделялось всё меньше и меньше внимания. Так выросло поколение физиков, имеющее об астрономии самое поверхностное представление.