Разные народы древности задавались вопросом о том, как произошёл мир. Однако правильного представления о мире люди тогда ещё не имели. Многие явления природы были прежде для людей совершенно непонятными. Люди не знали, откуда берётся солнечное тепло, отчего бывает дождь, молния и гром и другие явления природы. Они думали, что мир наполнен множеством добрых и злых духов.

Добрыми духами считались те, которые вызывали силы или явления природы, полезные для человека, как, например, солнечное тепло и дождь. Наводнения и землетрясения вызывались, по мнению людей древности, злыми духами. Люди приписывали происхождение всего существующего и все изменения, происходящие в мире, исключительно действию невидимых богов или духов, их желанию и могуществу.

Все легенды о сотворении мира исходили из ошибочной мысли о том, что мир неизменен. В этих легендах говорилось, что вся вселенная была создана сразу, либо почти сразу (например, «в шесть дней»), и что с тех пор до наших дней она существует в неизменном виде. А между тем, внимательное и длительное наблюдение показывает, что ничего неизменного в мире нет. Природа и вселенная непрестанно меняются. Возникают кустарники, эти кустарники растут, превращаются в молодой лес. Старинные леса, состоящие из вековых дубов, разрушаются и гибнут. От действия дождей и ветров постепенно разрушаются огромные горы, превращаясь в каменные обломки и песок. Камни и песок сносятся водой вниз, застилают дно ущелья, состоявшее прежде из сплошного камня, и оно со временем покрывается каменными обломками, затем мелким щебнем и, наконец, почвой.

Никогда мастер не создаёт своих изделий из ничего. Он только преобразует уже имеющийся материал. Например, гончар не создаёт горшок или кружку из ничего, а вылепливает их из глины, которую он откуда-нибудь взял.

Ни в одном явлении природы, ни в одном физическом или химическом опыте в лаборатории не наблюдалось случая, чтобы вещество возникало из ничего или чтобы оно совершенно исчезало.

Возьмём стакан горячего чая и растворим в нём кусок сахара. Сахар, как будто, исчез, — его не видно. Но вещество, составлявшее кусок сахара, не исчезло, а растворилось в чае. Если мы взвесим отдельно стакан чая и кусок сахара, то убедимся в том, что вместе они весят столько же, сколько стакан сладкого чая с растворённым в нём сахаром.

Мы часто встречаемся с разными видами работы, которую могут производить те или иные предметы. Так, например, несущийся танк, налетев на дом, может его разрушить — он производит работу разрушения. Камень, падая на землю, вдавливает частички земли; порох при взрыве образует газ, который выталкивает снаряд из ствола орудия — он производит работу, выбрасывая снаряд. Пар, находящийся в котле паровой машины, содержит тепло, за счёт которого машина производит работу. Эта способность производить работу называется энергией. Энергия всегда связана с веществом и без вещества существовать не может. Всякое вещество обладает энергией в той или другой форме: энергией движения (как у танка и камня), химической энергией (как у пороха), тепловой энергией (как у горячего пара). Существуют и другие виды энергии.

Когда какой-нибудь предмет ничем не поддерживается, он падает на Землю, потому что Земля его притягивает. Иногда говорят, что здесь действует «земное тяготение». Но этим свойством обладает не только Земля. Учёные установили, что все тела во вселенной притягиваются друг к другу с силой, которая тем больше, чем тяжелее эти тела и чем меньше расстояние между ними. Земля, Луна, Солнце, планеты, звёзды — каждое из этих тел притягивается к другому с не которой силой. Поэтому тяготение всех тел друг к другу названо «всемирным».

Прежде чем подойти к объяснению происхождения Земли и небесных тел, надо выяснить, что они собой представляют.

В древние времена люди, не располагая научными методами исследования, представляли себе устройство Земли и вселенной очень наивно. Они считали Землю плоской и прикрытой сверху небосводом, как прозрачным хрустальным колпаком. Звёзды и другие небесные тела они рассматривали, как светильники, созданные специально для освещения Земли и для украшения неба. Никакого понятия о расстояниях, отделяющих от нас небесные светила, и о различиях в этих расстояниях они не имели. Расстояния до неба одни считали равными нескольким десяткам тысяч километров, другие же — нескольким сотням тысяч километров.

Защитники старинных невежественных взглядов на строение и происхождение вселенной были убеждены в том, что небесный мир совершенно отличен от нашего земного мира. Поскольку эти люди считали небо местопребыванием духов и богов, они и небесные светила считали созданными из какого-то совершенно особого вещества, не встречающегося на Земле.

Это неверно: состав всей вселенной один и тот же.

Около восьмидесяти лет тому назад был изобретён замечательный способ исследования химического состава вещества, называемый спектральным анализом. Спектральный анализ позволяет устанавливать состав светящегося вещества на основании исследования испускаемого им света. Спектральным анализом можно обнаружить, имеется ли в исследуемой химической смеси какое-либо определённое вещество, например медь, хотя бы в самом ничтожном количестве. Этим анализом пользуются, например, для того, чтобы установить содержание полезных ископаемых — олова, цинка или меди — в находимой руде.

Наша Земля — одна из девяти известных нам планет, входящих в солнечную систему. Планеты — это огромные холодные и твёрдые шары, которые вращаются вокруг Солнца. Мы видим их с Земли не потому, что они раскалены, как Солнце и звёзды, а потому, что их освещает Солнце. С Земли планеты кажутся невооружённому глазу в виде звёздочек; если бы нашу Землю рассматривали с другой планеты, то она представилась бы тоже в виде звёздочки.

Земля — третья по счёту планета, если считать от Солнца. Ближе, чем она, к Солнцу расположены планеты Меркурий и Венера. За Землёй следуют планеты — Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон (рис. 4).

Самая большая из планет — это Юпитер. По поперечнику он в 11 раз больше Земли и в 10 раз меньше, чем Солнце (рис. 5). Все планеты, и Земля в том числе, вращаются вокруг Солнца по той же самой причине, по которой Луна вращается вокруг Земли, т. е. вследствие всемирного тяготения.

В центре нашей солнечной системы находится Солнце — его можно считать ближайшей к нам звездой. И Солнце, и звёзды состоят из раскалённых газов, нагретых на поверхности до нескольких тысяч градусов. Например, поверхность Солнца накалена до 6000°, так что там даже самые тугоплавкие металлы — железо, никель и другие — находятся в виде пара. Внутри же Солнца и звёзд температура доходит до десятков миллионов градусов. Температура поверхности Солнца и звёзд измеряется различными способами и приборами. В частности, при этом применяются те же способы и приборы, что и при определении температуры расплавленной стали в мартеновских печах. Для того, чтобы определить температуру в мартеновской печи, мы не должны непременно совать в неё термометр — это невозможно сделать, да и температура такая большая, что обычный термометр её показать не может. Эту температуру определяют на расстоянии, исследуя состав света, который излучает раскалённое тело. Температура Солнца и звёзд определяется так же уверенно и точно, как температура мартеновской печи.

Ближайшей к нам после Солнца звездой является звезда, которую астрономы называют Альфой в созвездии Центавра. Эта звезда невидима в нашей стране; её можно видеть только в южных странах. Альфа Центавра отстоит от нас в 270000 раз дальше, чем Солнце. Свет от неё идёт до нас целых 4 года. Если бы мы проложили от Земли к этой звезде железнодорожный путь и пустили по нему поезд со скоростью 100 километров в час, то, идя без остановок, он добрался бы до Альфы Центавра только через 40 миллионов лет!

Другие звёзды расположены от нас ещё гораздо дальше, так что размеры всей солнечной системы в сравнении с её расстоянием до звёзд ничтожно малы. Расстояния до звёзд определяются теми же способами, какими артиллеристы определяют расстояния до недоступных предметов на Земле. Артиллеристы находят расстояние от орудия до цели, до которой они дойти не могут, конечно, не при помощи рулетки, а специальными угломерными приборами.

Наше Солнце вместе с несколькими миллиардами других звёзд составляет единую величественную звёздную систему, называемую Галактикой. Это громадное скопище звёзд имеет сжатую форму, напоминающую карманные часы или две суповые тарелки, сложенные друг с другом своими краями (рис. 7). От одного края Галактики до другого свет идёт приблизительно 100000 лет.

Расстояние солнечной системы от центра Галактики вдвое больше, чем расстояние до её края. Как и другие звёзды, Солнце вместе со всей солнечной системой вращается вокруг центра Галактики, делая полный оборот за 250 миллионов лет.

Мы уже говорили о том, что всё в природе непрестанно изменяется. Это изменение происходит само по себе, без всякого воздействия каких-либо сверхъестественных сил.

Наука геология, изучающая историю земной коры, рассказывает нам, что в некоторых местах, где теперь суша, когда-то было море. Мы находим, иногда даже в горах, раковины живших там некогда морских животных. Мы видим, как реки, размывая берега, уносят с собой оторванные от них частицы, которые оседают потом на морское дно. Как ни мало наносится таких песчинок в море, ежедневно, из года в год, из века в век их приносится великое множество. Давя друг на друга, они спрессовываются и образуют на дне моря каменный пласт. Так образовались осадочные горные породы, называемые песчаниками. Горная порода, называемая известняком, образовалась из спрессованных обломков морских раковин. Удалось различить, какие из таких известняков образовались раньше и какие позднее. Установив, на какую величину в течение года может увеличиваться толщина пласта песчаника или известняка, геологи подсчитали, сколько времени существуют различные породы, из которых состоит земная кора.

Ни один человек не мог, конечно, наблюдать, как рождаются, развиваются и гибнут звёздные миры: человеческой жизни для этого недостаточно, и несколько поколений людей, наблюдая за одной и той же звёздной туманностью, не могут заметить в ней никаких изменений — так медленно эти изменения протекают. И если всё же учёные узнали, какие изменения происходят в звёздных мирах, то этого они достигли на основании наблюдения не одного какого-нибудь из этих миров, а сразу многих из них.

Чтобы это было понятнее, приведём следующий пример. Может ли один человек узнать, как развивается дерево, если он будет наблюдать только за одним деревом? Нет — жизни человека недостаточно, чтобы проследить весь рост вековых дубов или других таких же многолетних растений. Но когда мы видим в лесу молодую древесную поросль, взрослые деревья и повалившиеся лесные великаны, уже отжившие свой век, то, сравнивая их друг с другом, мы можем догадаться, каковы деревья в молодом возрасте и чем кончается история их жизни.

Изучая развитие туманностей, мы сравнивали между собою различные виды туманностей, которые можно наблюдать с Земли. Точно так же, изучая жизнь отдельных звёзд, мы сравниваем между собою звёзды различного вида.

Это сравнение приводит к заключению, что молодые звёзды, только что образовавшиеся из туманности, должны быть очень большими, разрежённы ми и сравнительно холодными.

Вследствие низкой температуры они красного цвета. Напомним, что эта «низкая» температура около 3000° по Цельсию, и мы называем такие звёзды «холодными» только по сравнению с более горячими звёздами — жёлтыми и белыми.

Выяснить, как произошла солнечная система, гораздо труднее, чем установить историю возникновения звёздных систем и жизненного пути Солнца и звёзд. Причина этого состоит в том, что, кроме нашей солнечной системы, мы не можем пока ещё наблюдать других планетных систем и сравнивать их с нашей. Вероятно, около других звёзд также существуют планеты, но они не могут быть видны в современные телескопы. Только в самые последние годы около некоторых звёзд удалось обнаружить спутники, значительно меньшие, чем звёзды, но эти спутники всё же гораздо больше и тяжелее Юпитера — самой большой и тяжёлой из планет солнечной системы. Вероятно, эти спутники — наиболее крупные из планет, окружающих звёзды. Такого рода спутники звёзд нам в телескопы пока ещё не видны, и их существование обнаружено лишь при помощи расчётов, так же, как было обнаружено существование Нептуна — по неправильностям в движении звёзд, вокруг которых спутники вращаются.

Вероятно, все планеты солнечной системы образовались приблизительно в одно время, но дальнейшее их развитие текло с различной быстротой. Все планеты были когда-то в очень горячем состоянии, хотя никогда они не были раскалены так сильно, как звёзды. Температура внутри ни и на поверхности не превышала 1 ¹∕₂—2 тысяч градусов.

Но температура была достаточно высока для того, чтобы все горные породы и железо находились в них в полужидком, в полурасплавленном состоянии. При этом более тяжёлые вещества, главным образом железо, вследствие своего веса, постепенно опускались к центру планет и образовали их ядро. Более лёгкие, каменистые вещества, подобно пробке, всплывали наверх. Охладившись, они образовали твёрдую кору планеты. Хорошо известно, что большое тело остывает медленнее, чем маленькое; например, чайник с кипятком остывает медленнее, чем стакан чая. Таким образом, меньшие планеты охлаждались быстрее, чем крупные, и раньше покрылись твёрдой корой, а в их недрах сохранилось меньше теплоты. Меркурий и Луна остыли раньше, чем Земля и Венера, а последние — раньше, чем гигантский Юпитер.

Откуда берутся те туманности, сгущение которых приводит к образованию звёздных систем?

В основном образование газовых туманностей происходило в окружающем нас пространстве очень давно, ещё до того, как в нём стали возникать звёздные системы. Но оказывается, что такое явление происходит и в настоящее время.

Существует несколько видов звёзд, которые являются, так сказать, поставщиками газа в межзвёздное пространство. Среди них одно из первых мест занимают так называемые новые звёзды. Новыми звёздами, и, по правде сказать, неудачно, были названы в древности слабые звёздочки, которые по временам вспыхивают вследствие происходящего в них взрыва. При одном таком взрыве с поверхности звезды в мировое пространство выбрасывается масса газов, примерно равная по весу нашей Земле.