Образование колец является наиболее характерной чертой гипотезы Лапласа.
Лаплас полагал, что отделившиеся таким образом кольца образовались как раз в местах, занятых теперь орбитами планет. Он думал, что внутреннее трение между частичками в каждом отдельном кольце должно было выравнять их угловые скорости, так что в конце концов кольцо вращалось вокруг своего центра с угловой скоростью, одинаковой по всей ширине кольца. Охлаждение и взаимное тяготение частиц вело к дальнейшему сжатию кольца, которое, конечно, лишь в исключительных случаях могло быть однородным. Более массивные комки постепенно должны были притянуть к себе, собрать остальные частички, и, таким образом, каждое неоднородное кольцо сбивалось в один газовый шар, несущийся вокруг Солнца на том расстоянии, на каком отделилось соответствующее кольцо, и имеющий ту скорость, какую имела оставшаяся туманность на экваторе в момент отделения этого кольца. Действительно, самая близкая к Солнцу планета – Меркурий – обегает его за 88 суток; следующая планета – Венера – за 225 суток; Земля – за год, и так вплоть до Урана, период обращения которого составляет 84 года. Солнце, которое Лаплас мыслил сжавшимся центральным ядром туманности, обладает периодом вращения вокруг оси 25 дней, т. е. ещё более коротким, чем период Меркурия, что также соответствует гипотезе Лапласа.
Действительно, после отделения кольца Меркурия сжимающееся центральное тело должно было начать вращаться еще быстрее. Описанные процессы, очевидно, вполне могли привести и к согласию с другими наблюдаемыми периодами Солнечной системы, т. е. к тому, что орбиты всех планет – почти круговые и лежат почти в плоскости солнечного экватора, причем направления обращений все одни и те же – прямые.
Термин этот стал распространенным с середины прошлого века, но проскальзывал и ранее, как отметил Левин в своем исследовании на эту тему.
Все авторы утверждают, что Лаплас ничего не знал о гипотезе Канта, опубликованной в 1755 г. в его сочинении с астрономическим названием «Всеобщая естественная история и теория неба». Сам Лаплас начинает второй абзац изложения своей гипотезы со слов: «Насколько я знаю, Бюффон, единственный человек, который... пытался вернуться к вопросу о возникновении планет и спутников». Все же представляется мало вероятным, чтобы до самой смерти Лапласа никто ему не сказал о Канте, а все другие астрономы оставались в неведении.
Гипотеза Лапласа чрезвычайно убедительно продемонстрировала идею эволюции мировых тел, их естественного и постоянного развития. Она показала, как из более простых форм материи образуются более сложные, показала, что Солнечная система дожна была иметь свою историю во времени и что ее упорядоченность сегодня является необходимым следствием законов, действовавших во Вселенной в далеком прошлом. Простому случаю и потусторонней воле в этой картине мира уже не осталось никакого места, и признание изменяемости Солнечной системы, а с ней и Земли должно было оказать свое влияние на ряд смежных дисциплин.
Если такое влияние гипотезы Лапласа имело место, теория Канта осталась почти незамеченной, то это объясняется не только высоким авторитетом Лапласа в научных кругах. Еще в 1759 г., почти одновременно с Кантом, Вольф впервые попытался указать в биологии на развитие видов и протестовал против теории их неизменности.
Вслед за астрономией идею эволюции должна была воспринять геология, потому что господствовавшая в ней теория катастроф Кювье не объясняла медленных и непрерывных видоизменений того тела, верхними слоями которого занималась геология.
Позже все идеи утвердились в биологии, и то лишь после продолжительной борьбы. Однако лишь Дарвину в 1859 г. удалось утвердить эти идеи, и с тех пор понятие о развитии всех форм природы стало для нас привычным и естестввенным.
В 1974 г. немецкий ученый Фукс обратил внимание на фразу Лапласа, которую можно рассматривать как предсказание существования в космосе объектов, сходных с релятивистскими черными дырами – по крайней мере в том, что из них излучение не может выходить наружу... В 1798 г. Лаплас обосновывает расчетами размеры таких «дыр», которые, по его мнению, должны быть колоссальны.
В 1799 г. Ф. фон Цах опубликовал теорему Лапласа: «Доказательство теоремы о том, что сила притяжения тяжелого тела может быть столь большой, что свет не может истекать от него».
Громоздким для нынешней эпохи методом вычисления параболической скорости на поверхности шара, Лаплас нашел радиус, при котором эта скорость равна скорости света. Значение скорости света Лаплас не привел, а пользовался зависящей от нее величиной постоянной аберрации. Затем он указал, что у звезды, даже не имеющей размеров, которые не позволяли бы ей испускать свет, все же уменьшится скорость испускаемого потока, благодаря чему возрастет величина ее аберрации. Он даже предложил исследовать различие аберрации света у разных звезд, которое следовало из корпускулярной теории света. Будучи тяготеющими частицами, корпускулы света задерживались бы испукающими его массивными звездами. В последующих изданиях своего «Изложения системы мира» Лаплас, однако, это место исключил, возможно, узнав о неизменности величины аберрации для разных звезд.
В 1825 г., когда здоровье Лапласа пошатнулось, он впервые почувствовал, что старость вступает в свои права. Зимой 1826-1827 г. Лаплас заболел. Больной бредил тем же, что занимало его мысли в течение всей его жизни. Он говорил о движении небесных светил, внезапно переходил к описанию физического опыта, которому приписывал огромную важность, и настойчиво убеждал окружающих, что он сделает это сообщение в Академии.
Очнувшись от бреда, Лаплас почувствовал, что силы оставляют его.
В девять часов утра 5 марта 1827 г. Лапласа не стало. Он умер в возрасте семидесяти восьми лет, почти ровно через сто лет после смерти Ньютона.
Весть о смерти Лапласа быстро дошла до Парижа и в тот же день достигла Академии наук, занятой очередным заседанием. Когда председатель объявил собранию о случившемся, глаза всех присутствующих обратились к пустому креслу, которое еще совсем недавно занимал Лаплас. Воцарилось полное молчание. Каждый невольно почувствовал, что с Лапласом отошла в прошлое одна из величайших эпох в истории наук, эпоха, охватившая более полустолетия.
После нескольких минут торжественного молчания все разом встали и молча, как по уговору, вышли из помещения. Заседание прервалось само собой.
Похороны Лапласа не отличались ни пышностью, ни торжественностью.
Итак, подведем итоги и отметим главные заслуги Лапласа. Именно Лапласу наука обязана тем, что космогоническая проблема была переведена, наконец, из области натурфилософских построений в область экспериментально-теоретических исследований.
Лапласу принадлежит и другая заслуга: он сознательно отверг катастрофическую космогонию и ввел или во всяком случае упрочил своим авторитетом фундаментальную идею одновременнности или по меньшей мере взаимосвязанности процессов образования Земли и других планет, с одной стороны, и центральной звезды, Солнца, – с другой. Именно эта идея отвечает представлению о закономерном, неслучайном появлении планетных систем во Вселенной.
Наконец, Лаплас несравненно более детально и обоснованно, нежели Кант, использовал в космогонии по существу «гравитационную неустойчивость» как основной для космогонии эффект, возникающий в результате взаимодействия ряда физических причин: у Лапласа это остывание и гравитационное сжатие протопланетной туманности и нарушение равновесия центробежных и гравитационных сил на определенных расстояниях от центра тяготения – Солнца.
Все эти направления (а не конкретное, упрощенное, чисто механическое объяснение формирования планет в газовых кольцах) оказались главными направлениями развития современной космогонии.
В заключение, отметим, что обилие непрерывно поступающей в наши дни новой информации о Космосе и его отдельных объектах оказывается все еще не достаточным для решения проблемы космогонии в целом.
В наши дни все более существенной становится связь космогонии с геологией и другими науками о Земле, с аналогичным непосредственным исследованием других планет с помощью космических лабораторий, т. е. с планетологией вообще. Действительно, что было известно о планетах при их наблюдении лишь с Земли, вплоть до 70-х годов нашего века? Их массы, средние плотности, не всегда правильное представление об их атмосферах и облаках в них. О рельефе, кроме разве что лунном, не было известно ничего. Интерпретация же картины, видимой в телескоп, оказывалась нередко совершенно ошибочной (пример тому – ошибочное представление о Марсе, якобы покрытом растительностью!). В последние 2 десятилетия исследования с космических аппаратов принесли совершенно неожиданные сведения о планетах, особенно неожиданные в отношении планет земной группы, казалось бы, более или менее сходных с Землей. Поверхность Венеры оказалась раскаленной до многих сотен Кельвинов, атмосфера ее – насыщенной ядовитыми сернистыми парами. Поверхности всех этих планет и практически всех спутников оказались густо покрытыми кратерами, наподобие лунных, прежде всего явно ударного, метеоритного происхождения. Но и наличие вулканических кратеров, существование которых давно подозревалось на Луне, подтвердилось непосредственным наблюдением с космических станций «Вояджер» извергающихся вулканов на спутнике Юпитера Ио. С полдюжины вулканов во время пролета станции извергали на сотни километров в высоту пламя, дым, изливали потоки сернистой лавы.
Все это говорит о наличии высокой температуры в недрах планет и даже их спутников. Новые данные о составе Луны – в десять раз большее содержание в ее породах радиоактивных элементов, – видимо, подтверждает идею Вернадского – Шмидта о разогреве недр планет за счет распада таких элементов. Невольно приходит мысль, а не могла ли в таком случае с какой-либо планетой (еще в эпоху образования ее коры) произойти ядерная катастрофа – взрыв, породивший все многообразие мелких тел в Солнечной системе... Правда, подобное заключение о возможности самопроизвольного ядерного взрыва небесного тела типа планеты не имеет пока достаточных физических оснований.