Чем открыть файл class java. Как открыть файл CLASS? Что это за файл - CLASS
Эдвин Хаббл - известный американский астроном. Родился
20 ноября1889 года.
Основательно изменил понимание
Вселенной, подтвердив существование других галактик, а не только нашей (Млечный Путь). Также рассматривал идею о том, что величина
эффекта Допплера(в данном случае называемом «
Красное смещение»), наблюдаемого в световом спектре удалённых галактик, возрастает пропорционально расстоянию до той или иной галактики от Земли. Эта пропорциональная зависимость стала известна как
Закон Хаббла(на два года ранее это же открытие сделал бельгийский учёный
Жорж Леметр). Интерпретация Красного смещения как Допплеровского эффекта была ранее предложена американским астрономом
Весто Слайфером, чьими данными пользовался Эдвин Хаббл. Однако Эдвин Хаббл всё же сомневался в интерпретации этих данных, что привело к созданию теории Метрического расширения пространства (Metric expansion of space,
Расширение Вселенной), состоящего в почти однородном и изотропном расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной.
Основные труды Эдвина Хаббла посвящены изучению галактик. В 1922 году предложил подразделить наблюдаемые туманности на внегалактические (галактики) и галактические (газо-пылевые). В 1924—1926 годах обнаружил на фотографиях некоторых ближайших галактик звёзды, из которых они состоят, чем доказал, что они представляют собой звёздные системы, подобные нашей Галактике (Млечный Путь). В 1929 году обнаружил зависимость между красным смещением галактик и расстоянием до них (Закон Хаббла).
Эдвин Пауэлл Хаббл родился в Менсфилде, штат Миссури, США, 20 ноября 1889 г. в семье преуспевающего владельца страхового агентства. Он был третьим ребёнком, а в сего в семье было восемь детей. Хабблы достаточно нередко меняли местоположение жительства: самочувствие отца было не весьма крепким. Хотя в доме было хоть отбавляй прислуги, детей приучали к домашней работе. На каникулах им более того разрешалось самим подрабатывать на карманные расходы. А когда отпрыск косил траву близ дома и ухаживал за традиционной лужайкой, которая должна была располагать безупречный внешность, то платил за это папа. Но, пожалуй, ярче всего в памяти Эдвина запечатлелась служба в партии геодезистов, которая прокладывала путь железной дороги в лесах кругом Великих озёр.О незаурядной физической силе и выносливости Хаббла свидетельствует момент, когда на него напали двое бандитов. Несмотря на то что его ранили ножом в спину, Эдвин вышел в схватке победителем.
Семья Хабблов была религиозной. Её духовная существование была разносторонней. По вечерам зачастую устраивались домашние концерты - все в семье недурственно играли на разных инструментах. Эдвин полно читал, увлекался фантастическими романами Жюля Верна. Он до срока заинтересовался астрономией. Сестра Эдвина Элен Лейн на склоне своих дней вспоминала, что это произошло не без влияния дедушки Уильяма Гендерсона Джеймса, отца матери: "Он построил телескоп, тот, что до такой степени очаровал Эдвина, что тот попросил, чтобы вместо празднования своего восьмого дня рождения ему позволили до позднего часа не укладываться почивать и насмотреться в инструмент до полного удовольствия. Его возделение было исполнено...".
В 1906 г. Эдвин Хаббл окончил среднюю школу и, получив стипендию, 16-летним юношей поступил в Чикагский универ. Он изучал астрономию, математику и физику. Из спортивных занятий Эдвин в особенности любил футбол и бокс, причём до того ладно проявил себя в последнем, что тренер предложил ему пере квалифицироваться в профессионального боксёра. В числе наиболее способных студентов он получил стипендию для продолжения образования в Великобритании. Однако, прибыв туда осенью 1910г., Хаббл не стал специализироваться в области астрономии, а решил заниматься изучением в Оксфордском университете международное право. Получив уровень бакалавра права, Хаббл летом 1913 г. вернулся домой в Америку. Но его влечёт к занятиям астрономией, а не юриспруденцией. И Хаббл переезжает в Чикаго, где поступает на работу на Йеркскую обсерваторию. Она была создана благодаря пожертвованиям чикагского трамвайного магната Чарлза Йеркса, пожелавшего увековечить своё имя. Его бытие описана Теодо ром Драйзером в романе "Финансист". Обсерватория, носящая его имя, была оснащена лучшими по тем временам инструментами. На ней был установлен 40-дюймовый (100-сантиметровый) телескоп - окончательный величайший рефрактор в мире, а ещё 24-дюймовый (60-сантиметровый) телескоп-рефлектор.
Первая научная служба Хаббла была посвящена собственным движениям звёзд. Его докторская диссертация называлась "Фотографические исследования слабых туманностей". Хотя тогда и было уже открыто при мерно 20 тыс. туманностей, натура их оставалась неизвестной. Хаббл открыл 512 новых туманностей на крупномасштабных фотографиях неба.
Его научные исследования прервала Первая мировая война. Хаббл к тому времени получил приглашение от директора обсерватории Маунт-Вилсон Джорджа Эллери Хейла перейти к нему на работу, что бы приступить наблюдения на новом, самом большом тогда в мире 100-дюймовом рефлекторе. К удивлению Хейла, он получил от Хаббла телеграмму: "С сожалением не могу принять Ваше предложение. Ухожу на войну". В офицерском учебном лагере Хаббл получил звание капитана и был назначен в дивизию "Чёрный ястреб" командиром батальона. Осенью 1918г. дивизия высадилась во Франции, но участия в военных действиях принять не успела.
После войны Хаббл вернулся в Америку в ранге майора. Демобилизовавшись, он приехал в Пасадену, принял предложение Хейла и начал к работе в обсерватории Маунт-Вилсон. Он был зачислен в группу фотографирования туманностей, что соответствовало его научным интересам. Хаббл немало наблюдал, но работ публиковал всего ничего. В работе 1922 г. "Общее изыскание диффузных галактических туманностей" он поделил все туманности на два типа: галактические, связанные с Млечным Путём, и внегалактические, видимые в основном в стороне от него. В начале 20-х гг. Хаббл рассмотрел механизмы свечения диффузных и планетарных галактических туманностей. Он доказал, что диффузные туманности светят отражённым светом близлежащих горячих звёзд, а свечение планетарных туманностей сродни флуоресценции: от центральной звезды исходит интенсивное ультрафиолетовое излучение, которое следом переизлучается туманностью в видимом диапазоне спектра. Хаббл нашёл кроме того подневольность между яркостью отражательных туманностей и блеском освещающих их звёзд.
Особый заинтересованность Хаббл проявил к знаменитой туманности Андромеды (М31). Он получил строй её фотографий на 60- и 100-дюймовых рефлекторах. На пластинке, снятой 4 октября 1923 г. на крупнейшем рефлекторе, внутри туманности обнаружены вспышки двух новых звёзд и одна слабая переменная звездочка. Эту переменную Хаббл нашёл ещё на нескольких десятках негативов, полученных начиная с осени 1909 г. После дальнейших наблюдений и сравнения их с больше ранними стало ясно, что Хаббл открыл в туманности Андромеды типичную цефеиду.
Астрономам неплохо известно, как по видимому блеску обусловить пространство до цефеиды. Но если она входит в состав туманности Андромеды, то становится возможным установить пространство и до этой туманности. Хаббл о ценил её удалённость в 1 млн световых лет (по современным данным, рядом 2 млн световых лет). Поскольку это пространство намного превышает размеры нашей Галактик и, совсем было доказано, что спиральные туманности являются самостоятельными звёздными системами, расположенными на огромных расстояниях от Галактики и похожими на неё. Концепция островных вселенных получила блестящее подтверждение. Впервые результаты Хаббла были доложены 1 января 1925 г. на заседании Американского астрономического общества. За это изучение он получил премию Ассоциации развития науки и его имя в первый раз появилось в справочнике "Кто есть кто в Америке" за 1924-1925 гг.
Хаббл продолжил исследования галактик. Он изучал их состав, структуру и вращение, их распределение в пространстве и движения. Им была предложена первая научная классификация галактик по их формам, которая легла в основу современной классификации. Все внегалактические туманности Хаббл подразделил на три типа: эллиптические - Е, спиральные - S и иррегулярные, неправильные, - Irr. В ближайших галактиках Хаббл открыл новые звёзды, цефеиды, шаровые скопления, газовые туманности, красные и голубые сверхгиганты. Он установил шкалу внегалактических расстояний. Хаббл разработал методику оценки расстояний до самых далёких из них по их яркости. Научная дело Хаббла получила высокую оценку в научных кругах. В 1927 г. он был избран в Национальную академию наук США, а Королевское астрономическое среда Великобритании избрало его своим действительным членом.
Хаббла интересовал вопросительный мотив об общем строении нашего мира - Вселенной. Ещё в своей статье "Внегалактические туманности" в 1926 г. он рассматривал как возможную релятивистскую модель (от лат. relativus - "относительный") расширяющейся Вселенной голландского астронома Виллема де Ситтера. Но, не шибко доверяя теоретикам и теории, Хаббл полагал, что только наблюдения могут привести к пониманию истинной природы вещей. В моделях расширяющейся Вселенной прыть взаимного удаления галактик должна быть прямо пропорциональна расстоянию между ними. Он считал необходимым с помощью наблюдений увериться в том, что у галактик с ростом расстояний растут и лучевые скорости. Хаббл составил список наиболее слабых галактик, которые, вестимо, предполагались наиболее далёкими, и измерил их лучевые скорости. В марте 1929 г. в очередном номере "Трудов Национальной академии наук США" была опубликована статья Хаббла "Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей". Он накопил сведения о лучевых скоростях и удалённости 46 туманностей. На основе сопоставления наблюдательных данных учёный пришёл к выводу: "Далёкие галактики уходят от нас со скоростью, пропорциональной удалённости от нас. Чем дальше галактика, тем больше её скорость". v = Нг. Открытие Хаббла легло в основу концепции расширяющейся Вселенной. Его имя в истории науки встало в один строй с именем Николая Коперника. Оба они совершили революционные перевороты в наших представлениях о Вселенной. В начале 30-х гг. к Хабблу приходит мировая слава. В конце 1930 г. его лекцию слушает Альберт Эйнштейн и даёт ей высокую оценку. Весной 1934 г. Хаббл читает в Оксфорде Галлеевскую лекцию и получает уровень почётного доктора наук Оксфордского университета. На основе курса лекций в Иельском университете Хаббл написал книгу "Мир туманностей", которая вышла в 1935 г. Осенью 1936 г. он читает три лекции в Оксфорде под названием "Наблюдательный подход к космологии". Под тем же на званием в 1937 г. выходит вторая его книжка. В 1940 г. он получил Золотую медаль Королевского астрономического общества.
Несмотря на высокое положение в американской и важный науке, Хаббл не стремился к занятию каких-либо почётных или административных должностей. Известный астрофизик Алан Сэндидж вспоминал: "Он всю свою работу делал сам. У него никогда не было ассистентов вплоть до самого конца, когда он перенёс немощь. Он работал без устали, и все его бытие было посвящено работе".
В личной жизни Хаббл не был таким замкнутым, как в работе. Среди его друзей были и британский литератор Олдос Хаксли, и великий российский композитор Игорь Стравинский, эмигрировавший из России после большевистского переворота, и артисты из Голливуда, в том числе Уолт Дисней.
Когда началась Вторая м ировая война, Хаббл возглавил Южно-Калифорнийский объединённый комитет борьбы за свободу, а в октябре 1940 г. выступил с призывом о немедленной помощи Великобритании. В заключение своего призыва он сказал: "Мы все желаем мира. Но он должен быть миром с честью. Мир всякий ценой - это религиозная вера рабов... И конечно, Хаббл не ограничивался только патриотическими речами. В армию его не взяли, но в Управлении армейской артиллерии его пригласили в исследовательский центр на Абердинском полигоне. "Настоящим подвигом было создание таблиц бомбометания для русских бомб, о которых не было никаких аэродинамических данных, помимо качественного описания и формы. Эти таблицы использовались на наших бомбардировщиках, когда они ложились на попятный вектор движения вслед за приземлением на русской территории". Эта работа Хаббла была высоко оценена правительством США. Он был награждён в 1946 г. медалью "За заслуги". Такую же медаль получили учёные, руководившие в Америке созданием атомного оружия.
В новых условиях Хаббл понял, что человеческая цивилизация не сможет перенести ещё одну мировую войну. В 1946 г. он выступил в Лос-Анджелесе с речью "Война, которая не должна случиться". Хаббл, в частности, сказал: "Даже если это супротив наших желаний, чтобы выжить, мы вынуждены сотрудничать друг с другом. Война или самоуничтожение - эти понятия мы должны полагать синонимами...". Он считал, что мировое сообщество выживет, только если создаст мировое руководство с сильной международной полицией. И после войны главным для Хаббла, конечно, осталась научная служба, в которую он сию минуту же включился, вернувшись в обсерваторию.
Он планировал подготовить "Атлас галактик". Но завершить эту работу он не успел. Не удалось ему провести и широкую программу наблюдений на новом 200-дюймовом (5-метровом) телескопе-рефлекторе на обсерватории Маунт-Паломар. Этот телескоп вступил в строй 26 января 1949 г. Первый негатив на новом телескопе был получен Хабблом. Но уже в июле он слёг с тяжёлым инфарктом. Могучее тело учёного, казалось, справился с недугом. Он вновь вернулся к наблюдениям. Вместе с Сэндиджем он обнаружил новоиспеченный, неизвестный прежде науке тип переменных звёзд, так называемых объектов Хаббла - Сэндиджа. Авторы направили статью в печать в конце июня 1953 г., а вышла она в ноябре, когда Эдвина Хаббла уже не было в живых. Он скоропостижно скончался 28 сентября 1953 г. Алан Сэндидж так вспоминал о Хаббле: " Абсолютная мощь духа, этическая стойкость, никаких безрассудств, дворянин по облику".
В честь Хаббла назван астероид № 2069, открытый в 1955 году (2069 Хаббл), а также знаменитый космический телескоп «Хаббл», выведенный на орбиту в 1990 году.
Эдвин Хаббл потратил большую часть последних лет своей карьеры пытаясь сделать астрономию частью (подразделом) физики, вместо того чтоб рассматривать её как отдельностоящую науку. Он делал это в основном с тем, чтобы астрономы, включая его самого, могли быть восприняты Нобелевским комитетом за свой весомый вклад в астрофизику. Эта кампания не увенчалась успехом во времена жизни Эдвина Хаббла, но вскоре после его смерти Нобелевский комитет решил, что работы в области астрономии будут подпадать под критерии вручения Нобелевских премий по физике(однако, премия не может присуждаться посмертно).
Эдвин Хаббл открыл астероид1373 Цинциннати 30 августа 1935 года. Примерно в это же время, он написал « Наблюдательский подход к космологии» (The Observational Approach to Cosmology) и « Царство Туманностей» (The Realm of the Nebulae).
Часто будучи называемым «пионером далёких звёзд», астроном Эдвин Хаббл (1889—1953) сыграл ключевую роль в расшифровке огромности и сложности природы Вселенной. Его скрупулёзные исследования спиральных туманностей подтвердили существование других галактик, отличных от нашей собственной галактики Млечный Путь. Если бы он не умер в 1953 году, Эдвин Хаббл получил бы Нобелевскую премию по физике того же года. "
Астронома Эдвина Хаббла называют «пионером далеких звезд». Его исследования спиральных туманностей подтвердили существование других галактик, отличных от нашей галактики Млечный Путь.
Биография
Э́двин Па́уэлл Хаббл, американский астроном, родился 20 ноября 1889 г. в городе Маршфилд, штат Миссури, в семье страхового управляющего. В школьные годы Эдвин Хаббл более интересовался спортом: легкой атлетикой, любительским боксом, а также рыбной ловлей.
Но во время учебы в Чикагском университете увлекся математикой, астрономией и философией. Продолжил образование в Королевском колледже при Оксфордском университете, где изучил юриспруденцию, а также испанский язык и литературу.
Первое время по возвращении в США он преподавал испанский язык, физику и математику в Старшей школе города Нью-Олбани, штате Индиана, а также тренировал волейбольную команду мальчиков, а затем вернулся к астрономии в Йеркской обсерватории при Чикагском университете, где и получил докторскую степень в 1917 году. Но началась Первая мировая война, и занятия астрономией были прерваны – Хаббла призвали в действующую армию, где он получил звание майора.
В 1919 году ему предложили гражданскую должность в Маунт-Вилсон обсерватории при институте Карнеги в штате Калифорния, неподалёку от города Пасадина, где он и проработал до самой смерти.
Во время Второй мировой войны Эдвин Хаббл служил в Армии США на Абердинском испытательном полигоне. За свою работу там он получил орден «Легион Почёта».
Незадолго до смерти Эдвина Хаббла гигантский 200-дюймовый (≈5.1-метровый) телескоп-рефлектор Паломарской обсерватории был закончен, и Эдвин Хаббл стал первым астрономом, который его использовал.
Умер в сентябре 1953 г.
Открытия и достижения Э. Хаббла в астрономии
Его труды положили начало современной внегалактической астрономии. В 1924 г. Хаббл при помощи телескопа с диаметром зеркала 260 см на обсерватории Маунт-Вилсон доказал, что Туманность Андромеды и некоторые другие туманности имеют звездное строение и находятся далеко за пределами Млечного Пути. То есть Хаббл установил , что наша Галактика – не единственная звездная система во Вселенной. В те времена Вселенную представляли как целиком и полностью состоящей только из единственной галактики Млечного Пути.
Используя телескоп Хукера в Маунт-Вилсон, Эдвин Хаббл идентифицировал цефеиды (класс пульсирующих переменных звёзд) в нескольких спиральных туманностях, включая Туманность Андромеды и Треугольник. Его наблюдения 1922-1923 гг. убедительно подтвердили, что эти туманности были слишком далеки, чтобы быть частью Млечного Пути, и являлись в действительности отдельными галактиками за пределами нашей собственной. Эта идея была оспорена очень многими учёными в астрономических кругах того времени. Но, вопреки оппозиции, Эдвин Хаббл, которому на ту пору было 35 лет, представил свои открытия в печатном виде на собрании Американского астрономического сообщества 1 января 1925 года. Эти открытия фундаментальным образом изменили научное видение Вселенной.
Хаббл исследовал множество туманностей, которые он сам назвал внегалактическими. Теперь их называют галактиками. Оказалось, что далеко не все галактики имеют спиральную форму. Многие из них имеют эллиптическую или неправильную формы. В 1925 г. Хаббл составил первую подробную классификацию галактик по их формам и другим особенностям .
Классификация галактик Хаббла (Последовательность галактик)
Эту классификацию Хаббл предложил в 1936 г. С тех пор предложены более подробные классификации, но классификация Хаббла всё ещё актуальна.
- E0 -E7 - эллиптические галактики, имеют относительно равномерное распределение звёзд без явного ядра. Цифра показывает эксцентриситет: галактики E0 практически шарообразны, с увеличением номера развивается уплощение. Число показывает форму проекции на плоскость наблюдения, а не реальную форму галактики, которую трудно установить.
- S0 - линзообразные галактики дискообразной формы с явно выраженным центральным балджем (выпуклостью), но без наблюдаемых рукавов.
- Sa , Sb , Sc , Sd - спиральные галактики, состоящие из балджа и внешнего диска, содержащего рукава. Буква показывает, насколько плотно расположены рукава.
- SBa , SBb , SBc , SBd - спиральные галактики с перемычкой, в которых центральный балдж пересекает яркий бар (перемычка), от которого отходят рукава.
- Irr - неправильные галактики, которые не могут быть отнесены ни к одному из перечисленных классов. Галактики типа IrrI содержат остатки спиральной структуры, а IrrII имеют совершенно неправильную форму.
Сам Хаббл считал эту последовательность эволюционной. По его мнению, эволюция происходила от эллиптических к спиральным галактикам. С тех пор эллиптические галактики называют ранним классом, а спиральные - поздним.
Эдвин Хаббл открыл астероид 1373 Цинциннати в 1935 году.
Закон Хаббла
В 1929 г. Хаббл обнаружил, что между лучевыми скоростями движения галактик и расстояниями до них существует линейная зависимость (закон Хаббла ). Хаббл определил численное значение коэффициента этой зависимости (постоянная Хаббла ). Это открытие стало наблюдательной основой теории расширяющейся Вселенной.
Расширение Вселенной - явление, состоящее в почти однородном и изотропном (одинаковость физических свойств во всех направлениях) расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной. Экспериментально расширение Вселенной наблюдается в виде выполнения закона Хаббла. Началом расширения Вселенной наука считает так называемый Большой взрыв . Теоретически явление было предсказано и обосновано А. Фридманом на раннем этапе разработки общей теорией относительности из общефилософских соображений об однородности и изотропности Вселенной.
Закон Хаббла согласуется с решениями Эйнштейновских уравнений общей теории относительности для гомогенных изотропных расширяющихся пространств. Хотя основные концепции, лежащие в основе теории расширяющейся Вселенной, были хорошо известны и понятны и ранее, это утверждение, сделанное Эдвином Хабблом и Милтоном Хьюмасоном, привело к широкому признанию этой точки зрения, которая утверждает, что чем больше расстояние между какими-либо двумя галактиками, тем выше скорость их взаимного удаления (то есть тем быстрее они разлетаются друг от друга).
Ранее, в 1917 году, Альберт Эйнштейн обнаружил, что его только что разработанная Общая теория относительности указывает на то, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься. Будучи не в состоянии поверить в то, что его собственные уравнения говорили ему, Альберт Эйнштейн ввёл в свои уравнения «космологическую постоянную» (которая, по сути, являлась искусственно введенным «фактором подгонки» данных под правильный и/или объяснимый ответ), чтобы избежать возникшую «проблему» с расширением/сжатием. Когда Альберт Эйнштейн узнал про открытия Эдвина Хаббла, он сказал, что изменения, которые он внёс в свои уравнения, были «самой большой ошибкой (самым грубым просчётом) в его жизни».
О Нобелевской премии
Эдвин Хаббл потратил много лет своей карьеры, пытаясь сделать астрономию подразделом физики, а не рассматривать её как отдельную науку. Он делал это с тем, чтобы астрономы, включая его самого, могли быть восприняты Нобелевским комитетом за свой весомый вклад в астрофизику. Эта идея Хаббла не увенчалась успехом во времена его жизни, но вскоре после его смерти Нобелевский комитет решил, что работы в области астрономии будут подпадать под критерии вручения Нобелевских премий по физике. Но премия не может присуждаться посмертно. Поэтому, к сожалению, Э. Хаббл ее не получил.
Космический телескоп «Хаббл»
Косми́ческий телеско́п «Хаббл» - автоматическая обсерватория на орбите вокруг Земли, названная в честь Эдвина Хаббла . Телескоп «Хаббл» - совместный проект НАСА и Европейского космического агентства; он входит в число Больших обсерваторий НАСА.
На картинке – фотографии с телескопа «Хаббл»: Трехраздельная туманность. Эта туманность обозначается также M20. Ее можно легко найти на небе с помощью бинокля в созвездии Стрельца. Мощный процесс звездообразования создал не только многоцветие, но и хаос. Красное свечение обусловлено высокоэнергичным излучением, которое возбуждает межзвездный водород. Темные пылевые волокна, пронизывающие M20 , образовались в атмосферах холодных гигантских звезд и в остатках вспышек сверхновых. Пока еще остается неизвестным, какая яркая молодая звезда освещает голубую отражательную туманность. M20 находится на расстоянии 3 тысяч световых лет от нас. Диаметр этой туманности составляет 50 световых лет.
Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна - в первую очередь, в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в 7-10 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.
На картинке: старт шаттла «Дискавери» с телескопом «Хаббл» на борту.
Если кто-то думает, что слово «разбегаться» имеет сугубо спортивный, в крайнем случае, «антисупружеский» характер, то ошибается. Существуют куда более интересные толкования. К примеру, космологический Закон Хаббла свидетельствует о том, что разбегаются… галактики!
Три вида туманностей
Представьте: в черном, огромном безвоздушном пространстве тихо и медленно удаляются друг от друга: «Прощай! Прощай! Прощай!». Пожалуй, оставим в стороне «лирические отступления» и обратимся к научным сведениям. В 1929 году самый влиятельный астроном XX века американский ученый Эдвин Пауэлл Хаббл (1889-1953) пришел к выводу: происходит неуклонное расширение Вселенной.
Человек, всю свою сознательную жизнь посвятивший разгадке структуры космоса, родился в Маршфилде С младых ногтей интересовался астрономией, хотя в итоге стал дипломированным юристом. После окончания Кембриджского университета Эдвин работал в Чикаго, в Йоркской обсерватории. В Первую мировую войну (1914-1918 гг.) воевал. Фронтовые годы лишь отодвинули открытие во времени. Сегодня весь ученый мир знает, что такое постоянная Хаббла.
На пути к открытию
Возвратившись с фронта, ученый обратил свой взор на высокогорную обсерваторию Маунт-Вилсон (штат Калифорния). Его приняли туда на работу. Влюбленный в астрономию, молодой человек проводил немало времени, глядя в объективы огромных телескопов размером в 60 и 100 дюймов. Для того времени - крупнейшие, почти фантастика! Над приборами изобретатели работали почти десятилетие, добиваясь максимально возможного увеличения и четкости изображения.
Напомним, видимая граница Вселенной именуется Метагалактикой. Она исходит к состоянию на момент Большого Взрыва (космологическая сингулярность). Современные положения гласят, что значения физических постоянных однородны (имеется в виду скорость света, элементарный заряд и др.). Считается, что Метагалактика вмещает 80 миллиардов галактик (удивительная цифра звучит еще так: 10 секстиллионов и 1 септильонов звезд). Форма, масса и размер - для Вселенной это совершенно иные, нежели принятые на Земле, понятия.
Загадочные цефеиды
Чтобы обосновать теорию, объясняющую расширение Вселенной, потребовались продолжительные глубокие исследования, сложные сопоставления и вычисления. В начале двадцатых годов XX века вчерашний солдат наконец смог классифицировать туманности, наблюдаемые отдельно от Млечного пути. Согласно его открытию, они спиральные, эллиптические и неправильные (три вида).
В ближайшей к нам звездной системе, но не самой близкой спиральной туманности Андромеды, Эдвин разглядел цефеиды (класс пульсирующих звезд). Закон Хаббла стал как никогда близок к своему окончательному формированию. Астроном вычислил расстояние до этих маячков и размеры крупнейшей Согласно его выводам, Андромеда содержит примерно один триллион звезд (в 2,5-5 раз больше Млечного пути).
Константа
Некоторые ученые, объясняя природу цефеидов, сравнивают их с надувными резиновыми мячами. Они то увеличиваются, то уменьшаются, то приближаются, то отдаляются. Лучевая скорость при этом колеблется. При сжатии температура «путешественниц» увеличивается (хотя поверхность уменьшается). Пульсирующие звезды представляют собой необычный маятник, который, рано или поздно, остановится.
Как и остальные туманности, Андромеда охарактеризована ученым, как островное вселенское пространство, напоминающее нашу галактику. В 1929 году Эдвин обнаружил: лучевые скорости галактик и их расстояния взаимосвязаны, линейно зависимы. Был определен коэффициент, выражаемый в км/с на мегапарсек так называемая постоянная Хаббла. Расширяется Вселенная - меняется константа. Но в конкретный момент во всех точках системы мироздания она одинакова. В 2016 году - 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк.
Представления о системе мироздания, продолжающей эволюцию, расширяющейся, тогда получили наблюдательную основу. Процесс активно изучался астрономом до самого начала Второй мировой войны. В 1942 году он возглавил Отдел внешней баллистики на Абердинском испытательном полигоне (США). Разве об этом мечтал сподвижник, пожалуй, самой загадочной науки на свете? Нет, ему хотелось «расшифровывать» законы потаенных уголков далеких галактик! Что касается политических взглядов, то астроном открыто осуждал лидера Третьего рейха Адольфа Гитлера. На исходе своей жизни Хаббл прослыл мощным противником применения оружия массового поражения. Но вернемся к туманностям.
Великий Эдвин
Многие астрономические константы со временем корректируются, появляются новые открытия. Но все они не идут в сравнение с Законом расширения Вселенной. Знаменитого астронома XX века Хаббла (со времен Коперника равных ему не было!) ставят в один ряд с основателем экспериментальной физики Галилео Галилеем и автором новаторского вывода о существовании звездных систем Уильямом Гершелем.
Еще до того, как был открыт закон Хаббла, его автор стал членом Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, позже академий в разных странах, имеет множество наград. Многие, наверное, слышали про то, что свыше десяти лет назад выведен на орбиту и успешно действует космический телескоп «Хаббл». Это имя носит одна из малых планет, вращающихся между орбитами Марса и Юпитера (астероид).
Будет не совсем справедливо утверждать, что астроном только и мечтал об увековечивании своего имени, но есть косвенные свидетельства того, что Эдвин любил привлечь внимание. Сохранились фото, где он весело позирует рядом с кинозвездами. Чуть ниже мы расскажем о его попытках «зафиксировать» достижение на лауреатском уровне, еще и таким образом войти в историю космологии.
Метод Генриетты Ливитт
Знаменитый британский астрофизик в своей книге «Краткая история времени» писал, что «открытие того, что Вселенная расширяется, стало величайшей интеллектуальной революцией XX века». Хаббл был достаточно удачлив, чтобы оказаться в нужном месте в нужное время. Обсерватория Маунт-Вильсон являлась центром наблюдательной работы, лежащей в основе новой астрофизики (позже получившей название космологии). Самый мощный на Земле телескоп Хукера тогда только вступил в строй действующих.
Но постоянная Хаббла вряд ли была открыта лишь на основании везения. Требовались терпение, упорство, умение побеждать научных соперников. Так американский астроном Харлоу Шепли предлагал свою модель Галактики. Его уже знали, как ученого, определившего размеры Млечного Пути. Он широко применял методику определения расстояний по цефеидам, используя методику, составленную в 1908 году Генриеттой Суон Ливитт. Она устанавливала расстояние до объекта, опираясь на стандартные вариации света от ярких звезд (переменные цефеиды).
Не пыль и газ, а другие галактики
Харлоу Шепли считал, что ширина галактики 300 000 световых лет (приблизительно в десять раз выше допустимого значения). Однако Шепли, как и большинство астрономов того времени, был уверен: Млечный Путь - это и есть вся Вселенная. Несмотря на предположение, впервые сделанное Уильямом Гершелем в XVIII веке, он разделял распространенное мнение, что все туманности для относительно близлежащих объектов - всего лишь пятна пыли и газа в небе.
Сколько горьких, холодных ночей провел Хаббл, сидя у мощного телескопа Хукера, прежде чем смог доказать, что Шепли не прав. В октябре 1923 года Эдвин заметил в М31 туманности (созвездие Андромеды) «вспыхнувший» объект и предположил, что он не относится к Млечному Пути. После тщательного изучения фотопластин, на которых была запечатлена та же площадь, ранее исследованная другими астрономами, в том числе, Шепли, Эдвин понял, что это цефеида.
Обнаружен Космос
Хаббл использовал метод Шепли для измерения расстояния до переменной звезды. Оказалось, что оно исчисляется миллионами световых лет от Земли, что находится далеко за пределами Млечного Пути. Сама галактика содержит миллионы звезд. Известная Вселенная резко расширилась в тот же день и - в некотором смысле - был обнаружен сам Космос!
Газета "Нью-Йорк Таймс" писала: "Обнаруженные спиральные туманности являются звездными системами. Доктор Hubbel (так в оригинале) подтверждает мнение, что они похожи на "островные вселенные", похожие на нашу собственную". Открытие имело большое значение для астрономического мира, но величайший момент Хаббла был еще впереди.
Никакой статичности
Как мы говорили, победа к «Копернику №2» пришла в 1929 году, когда он классифицировал все известные туманности и измерил их скорости от спектров излучаемого света. Его поразительная находка, что все галактики отступают от нас со скоростями, увеличивающимися пропорционально их удаленности от Млечного Пути, потрясла мир. Закон Хаббла отменил традиционное представление о статической Вселенной и показал, что сама она полна динамики. Сам Эйнштейн склонял голову перед столь потрясающей наблюдательностью.
Автор теории относительности подкорректировал собственные уравнения, которыми обосновывал расширение Вселенной. Теперь Хаббл показал, что Эйнштейн был прав. Хаббловское время - величина, обратная постоянной Хаббла (t H = 1/H). Это характерное время расширения Вселенной на текущий момент.
Взорвались и разлетелись
Если постоянная в 2016 году равна 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк, то расширение в настоящее время характеризуется следующими цифрами: (4,61 ± 0,05)·10 17 с или (14,610 ± 0,016)·10 9 лет. И снова немного юмора. Оптимисты говорят: это хорошо, что галактики «разбегаются». Если представить, что они сближаются, рано или поздно наступил бы Большой взрыв. Но именно с него началось зарождение Вселенной.
Галактики «рванули» (начали движение) в разные стороны одновременно. Если бы скорость удаления не была пропорциональной расстоянию - теория взрыва бессмысленна. Еще одна производная константа - хаббловское расстояние - произведение времени на скорость света: D H = ct H = c/H. В текущий момент - (1,382 ± 0,015)·10 26 м или (14,610 ± 0,016)·10 9 световых лет.
И снова о надувном шаре. Есть мнение, что даже астрономы не всегда правильно трактуют расширение Вселенной. Часть знатоков считает, что она раздувается, словно резиновый шар, не ведая никаких физических ограничений. Сами галактики при этом не только удаляются от нас, но и хаотично «суетятся» внутри неподвижных скоплений. Иные уверяют, что дальние галактики «уплывают» осколками Большого взрыва, но делают это степенно.
Мог бы стать Нобелевским лауреатом
Хаббл пытался получить Нобелевскую премию. В конце 1940-х годов даже нанимал рекламного агента (сейчас его назвали бы пиар-менеджер), чтобы тот продвинул дело. Но усилия были напрасными: категории для астрономов не существовало. Эдвин умер в 1953 году, в ходе научных изысканий. В течение нескольких ночей он наблюдал внегалактические объекты.
Его последняя честолюбивая мечта осталась несбывшейся. Но ученый наверняка бы порадовался тому, что в его честь назван космический телескоп. И поколения братьев по разуму продолжают исследовать огромное и чудесное пространство. Оно до сих пор таит немало загадок. Сколько открытий впереди! И производные постоянные Хаббла, наверняка, помогут кому-то из молодых ученых стать «Коперником №3».
Оспаривая Аристотеля
Что будет доказано или опровергнуто, как тогда, когда в пух и прах полетела теория о бесконечности, вечности и неизменности пространства вокруг Земли, которую поддерживал сам Аристотель? Он приписывал Вселенной симметрию и совершенство. Космологический принцип подтвердил: все течет, все изменяется.
Есть мнение, что через миллиарды лет небеса будут пусты и темны. Расширение «унесет» галактики за космический горизонт, откуда свет не сможет дойти до нас. Будет ли актуальна постоянная Хаббла для пустой Вселенной? Что станет с наукой космологией? Она исчезнет? Все это предположения.
Красное смещение
Пока же телескоп «Хаббл» сделал снимок, который свидетельствует: до вселенской пустоты нам пока далеко. В профессиональной среде в ходу мнение, что ценно открытие Эдвина Хаббла, но не его закон. Однако именно он был почти сразу признан в научных кругах того времени. Наблюдения «красного смещения» не просто завоевало право на существование, оно актуально и в XXI веке.
И сегодня, определяя расстояние до галактик, опираются на супероткрытие ученого. Оптимисты утверждают: даже если наша галактика останется единственной, «скучать» нам не придется. Будут существовать миллиарды карликовых звезд и планет. А значит, рядом с нами по-прежнему будут «параллельные миры», которые нужно будет исследовать.
"Астрономия подобна пасторскому служению, - сказал как-то Хаббл, - нужен зов. После года юридической практики в Луисвилле я зов услышал. Ради астрономии я отбросил право. Я знал, окажись я даже посредственным или плохим служителем, всё равно это была бы астрономия...
Эдвин Пауэлл Хаббл родился в Менсфилде, штат Миссури, США, 20 ноября 1889 г. в семье преуспевающего владельца страхового агентства. Он был третьим ребёнком, а всего в семье было восемь детей. Хабблы довольно часто меняли место жительства: здоровье отца было не очень крепким.
Хотя в доме было много прислуги, детей приучали к домашней работе. На каникулах им даже разрешалось самим подрабатывать на карманные расходы. А когда сын косил траву возле дома и ухаживал за традиционной лужайкой, которая должна была иметь безупречный вид, то платил за это отец. Но, пожалуй, ярче всего в памяти Эдвина запечатлелась работа в партии геодезистов, которая прокладывала маршрут железной дороги в лесах вокруг Великих озёр. О незаурядной физической силе и выносливости Хаббла свидетельствует эпизод, когда на него напали двое бандитов. Несмотря на то что его ранили ножом в спину, Эдвин вышел в схватке победителем.
Семья Хабблов была религиозной. Её духовная жизнь была разносторонней. По вечерам часто устраивались домашние концерты - все в семье хорошо играли на разных инструментах.
Эдвин много читал, увлекался фантастическими романами Жюля Верна. Он рано заинтересовался астрономией. Сестра Эдвина Элен Лейн на склоне своих дней вспоминала, что это произошло не без влияния дедушки Уильяма Гендерсона Джеймса, отца матери: "Он построил телескоп, который настолько очаровал Эдвина, что тот попросил, чтобы вместо празднования своего восьмого дня рождения ему позволили до позднего часа не ложиться спать и насмотреться в инструмент до полного удовольствия. Его желание было исполнено...".
В 1906 г. Эдвин Хаббл окончил среднюю школу и, получив стипендию, 16-летним юношей поступил в Чикагский университет. Он изучал астрономию, математику и физику. Из спортивных занятий Эдвин особенно любил футбол и бокс, причём настолько хорошо проявил себя в последнем, что тренер предложил ему переквалифицироваться в профессионального боксёра. В числе наиболее способных студентов он получил стипендию для продолжения образования в Великобритании. Однако, прибыв туда осенью 1910г., Хаббл не стал специализироваться в области астрономии, а решил изучать в Оксфордском университете международное право.
Получив степень бакалавра права, Хаббл летом 1913 г. вернулся домой в Америку. Но его влечёт к занятиям астрономией, а не юриспруденцией. И Хаббл переезжает в Чикаго, где поступает на работу на Йеркскую обсерваторию. Она была создана благодаря пожертвованиям чикагского трамвайного магната Чарлза Йеркса, пожелавшего увековечить своё имя. Его жизнь описана Теодором Драйзером в романе "Финансист". Обсерватория, носящая его имя, была оснащена лучшими по тем временам инструментами. На ней был установлен 40-дюймовый (100-сантиметровый) телескоп - последний величайший рефрактор в мире, а также 24-дюймовый (60-сантиметровый) телескоп-рефлектор.
Первая научная работа Хаббла была посвящена собственным движениям звёзд. Его докторская диссертация называлась "Фотографические исследования слабых туманностей". Хотя тогда и было уже открыто около 20 тыс. туманностей, природа их оставалась неизвестной. Хаббл открыл 512 новых туманностей на крупномасштабных фотографиях неба. Его научные исследования прервала Первая мировая война. Хаббл к тому времени получил приглашение от директора обсерватории Маунт-Вилсон Джорджа Эллери Хейла перейти к нему на работу, чтобы начать наблюдения на новом, самом большом тогда в мире 100-дюймовом рефлекторе. К удивлению Хейла, он получил от Хаббла телеграмму: "С сожалением не могу принять Ваше предложение. Ухожу на войну".
В офицерском учебном лагере Хаббл получил звание капитана и был назначен в дивизию "Чёрный ястреб" командиром батальона. Осенью 1918г. дивизия высадилась во Франции, но участия в военных действиях принять не успела.
После войны Хаббл вернулся в Америку в чине майора. Демобилизовавшись, он приехал в Пасадену, принял предложение Хейла и приступил к работе в обсерватории Маунт-Вилсон.
Он был зачислен в группу фотографирования туманностей, что соответствовало его научным интересам. Хаббл много наблюдал, но работ публиковал мало. В работе 1922 г. "Общее исследование диффузных галактических туманностей" он разделил все туманности на два типа: галактические, связанные с Млечным Путём, и внегалактические, видимые в основном в стороне от него.
В начале 20-х гг. Хаббл рассмотрел механизмы свечения диффузных и планетарных галактических туманностей. Он доказал, что диффузные туманности светят отражённым светом близлежащих горячих звёзд, а свечение планетарных туманностей сродни флуоресценции: от центральной звезды исходит интенсивное ультрафиолетовое излучение, которое затем переизлучается туманностью в видимом диапазоне спектра. Хаббл нашёл также зависимость между яркостью отражательных туманностей и блеском освещающих их звёзд.
Особый интерес Хаббл проявил к знаменитой туманности Андромеды (М31). Он получил ряд её фотографий на 60- и 100-дюймовых рефлекторах. На пластинке, снятой 4 октября 1923 г. на крупнейшем рефлекторе, внутри туманности обнаружены вспышки двух новых звёзд и одна слабая переменная звезда. Эту переменную Хаббл нашёл ещё на нескольких десятках негативов, полученных начиная с осени 1909 г. После дальнейших наблюдений и сравнения их с более ранними стало ясно, что Хаббл открыл в туманности Андромеды типичную цефеиду. Астрономам хорошо известно, как по видимому блеску определить расстояние до цефеиды. Но если она входит в состав туманности Андромеды, то становится возможным определить расстояние и до этой туманности. Хаббл оценил её удалённость в 1 млн световых лет (по современным данным, около 2 млн световых лет). Поскольку это расстояние намного превышает размеры нашей Галактики, окончательно было доказано, что спиральные туманности являются самостоятельными звёздными системами, расположенными на огромных расстояниях от Галактики и похожими на неё. Концепция островных вселенных получила блестящее подтверждение.
Впервые результаты Хаббла были доложены 1 января 1925 г. на заседании Американского астрономического общества. За это исследование он получил премию Ассоциации развития науки и его имя впервые появилось в справочнике "Кто есть кто в Америке" за 1924-1925 гг.
Хаббл продолжил исследования галактик. Он изучал их состав, структуру и вращение, их распределение в пространстве и движения. Им была предложена первая научная классификация галактик по их формам, которая легла в основу современной классификации. Все внегалактические туманности Хаббл подразделил на три типа: эллиптические - Е, спиральные - S и иррегулярные, неправильные, - Irr.
В ближайших галактиках Хаббл открыл новые звёзды, цефеиды, шаровые скопления, газовые туманности, красные и голубые сверхгиганты. Он установил шкалу внегалактических расстояний. Хаббл разработал методику оценки расстояний до самых далёких из них по их яркости.
Научная деятельность Хаббла получила высокую оценку в научных кругах. В 1927 г. он был избран в Национальную академию наук США, а Королевское астрономическое общество Великобритании избрало его своим действительным членом.
Хаббла интересовал вопрос об общем строении нашего мира - Вселенной. Ещё в своей статье "Внегалактические туманности" в 1926 г. он рассматривал как возможную релятивистскую модель (от лат. relativus - "относительный") расширяющейся Вселенной голландского астронома Виллема де Ситтера. Но, не очень доверяя теоретикам и теории, Хаббл полагал, что только наблюдения могут привести к пониманию истинной природы вещей. В моделях расширяющейся Вселенной скорость взаимного удаления галактик должна быть прямо пропорциональна расстоянию между ними. Он считал необходимым с помощью наблюдений убедиться в том, что у галактик с ростом расстояний растут и лучевые скорости. Хаббл составил список наиболее слабых галактик, которые, естественно, предполагались наиболее далёкими, и измерил их лучевые скорости. Для одной очень далёкой галактики (NGC 7616) он получил по смещениям спектральных линий в красную сторону лучевую скорость 3779 км/с. Это огромное значение сказало Хабблу о многом.
В марте 1929 г. в очередном номере "Трудов Национальной академии наук США" была опубликована статья Хаббла "Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей". Он накопил сведения о лучевых скоростях и удалённости 46 туманностей. На основе сопоставления наблюдательных данных учёный пришёл к выводу: "Далёкие галактики уходят от нас со скоростью, пропорциональной удалённости от нас. Чем дальше галактика, тем больше её скорость".
Коэффициент пропорциональности Н в этом законе Хаббла, где v - скорость и r - расстояние, был назван постоянной Хаббла. Он оценил её значение в 500 км/(с o Мпк); по современным оценкам, Но = 75 км/(с o Мпк). Это значит, что галактики, удалённые на 1 млн парсек (3,26 млн световых лет), "убегают" от нас со средней скоростью 75 км/с, а те, что в 100 раз дальше, разлетаются в 100 раз быстрее.
Открытие Хаббла легло в основу концепции расширяющейся Вселенной. Его имя в истории науки встало в один ряд с именем Николая Коперника. Оба они совершили революционные перевороты в наших представлениях о Вселенной.
В начале 30-х гг. к Хабблу приходит мировая слава. В конце 1930 г. его лекцию слушает Альберт Эйнштейн и даёт ей высокую оценку. Весной 1934 г. Хаббл читает в Оксфорде Галлеевскую лекцию и получает степень почётного доктора наук Оксфордского университета. На основе курса лекций в Иельском университете Хаббл написал книгу "Мир туманностей", которая вышла в 1935 г. Осенью 1936 г. он читает три лекции в Оксфорде под названием "Наблюдательный подход к космологии". Под тем же названием в 1937 г. выходит вторая его книга. В 1940 г. он получил Золотую медаль Королевского астрономического общества.
Несмотря на высокое положение в американской и мировой науке, Хаббл не стремился к занятию каких-либо почётных или административных должностей. Известный астрофизик Алан Сэндидж вспоминал: "Он всю свою работу делал сам. У него никогда не было ассистентов вплоть до самого конца, когда он перенёс болезнь. Он работал очень много, и вся его жизнь была посвящена работе".
В личной жизни Хаббл не был таким замкнутым, как в работе. Среди его друзей были и английский писатель Олдос Хаксли, и великий русский композитор Игорь Стравинский, эмигрировавший из России после большевистского переворота, и артисты из Голливуда, в том числе Уолт Дисней.
Когда началась Вторая мировая война, Хаббл возглавил Южно-Калифорнийский объединённый комитет борьбы за свободу, а в октябре 1940 г. выступил с призывом о немедленной помощи Великобритании. В заключение своего призыва он сказал: "Мы все желаем мира. Но он должен быть миром с честью. Мир любой ценой - это религия рабов... Если есть урок, которому научила нас история, так это тот, что сильные люди могут решать свою собственную судьбу".
И конечно, Хаббл не ограничивался только патриотическими речами. В армию его не взяли, но в Управлении армейской артиллерии его пригласили в исследовательский центр на Абердинском полигоне.
Американские "летающие крепости", отбомбившись, совершали посадки на аэродромах России. На обратном пути они бомбили союзников Германии Румынию и Венгрию советскими бомбами. Хаббл вспоминал: "Настоящим подвигом было создание таблиц бомбометания для русских бомб, о которых не было никаких аэродинамических данных, кроме качественного описания и формы. Эти таблицы использовались на наших бомбардировщиках, когда они ложились на обратный курс после приземления на русской территории".
Эта работа Хаббла была высоко оценена правительством США. Он был награждён в 1946 г. медалью "За заслуги". Такую же медаль получили учёные, руководившие в Америке созданием атомного оружия.
В новых условиях Хаббл понял, что человеческая цивилизация не сможет пережить ещё одну мировую войну. В 1946 г. он выступил в Лос-Анджелесе с речью "Война, которая не должна случиться". Хаббл, в частности, сказал: "Даже если это против наших желаний, чтобы выжить, мы вынуждены сотрудничать друг с другом. Война или самоуничтожение - эти понятия мы должны считать синонимами...". Он считал, что человечество выживет, только если создаст мировое правительство с сильной международной полицией.
И после войны главным для Хаббла, конечно, осталась научная работа, в которую он сразу же включился, вернувшись на обсерваторию. Он планировал подготовить "Атлас галактик". Но закончить эту работу он не успел. Не удалось ему провести и широкую программу наблюдений на новом 200-дюймовом (5-метровом) телескопе-рефлекторе на обсерватории Маунт-Паломар. Этот телескоп вступил в строй 26 января 1949 г. Первый негатив на новом телескопе был получен Хабблом. Но уже в июле он слёг с тяжёлым инфарктом. Могучий организм учёного, казалось, справился с недугом. Он вновь приступил к наблюдениям. Вместе с Сэндиджем он обнаружил новый, неизвестный ранее науке тип переменных звёзд, так называемых объектов Хаббла - Сэндиджа. Авторы направили статью в печать в конце июня 1953 г., а вышла она в ноябре, когда Эдвина Хаббла уже не было в живых. Он скоропостижно скончался 28 сентября 1953 г.
Алан Сэндидж так вспоминал о Хаббле: "Абсолютная сила духа, моральная стойкость, никаких безрассудств, дворянин по облику".
Имя Эдвина Хаббла носит крупнейший космический телескоп.
Обычно при компиляции Java-файла получаются.class-файлы примерно того же размера, что и исходник. Меня заинтересовало, можно ли по небольшому исходнику сделать.class-файл, который больше, сильно больше исходника.
Можно поискать какие-то короткие конструкции языка, которые компилируются в длинные цепочки байткода, но линейный прирост меня не устраивал. Я сразу подумал про компиляцию finally-блоков: про неё уже писали на Хабре . Если вкратце, то для каждого finally-блока при непустом try-блоке создаётся минимум два варианта в байткоде: для случая нормального завершения try-блока и для случая завершения с исключением. В последнем случае исключение сохраняется в новую локальную переменную, выполняется код finally, затем исключение достаётся из локальной переменной и перебрасывается. А что если внутри finally снова разместить try-finally и так далее? Результат превзошёл все ожидания.
Я компилировал с помощью Oracle javac 1.7.0.60 и 1.8.0.25, результаты практически не отличались. Путь для исключения формируется даже в том случае, если в блоке try совсем ничего предосудительного. Например, присваивание целочисленной константы в локальную переменную - это две инструкции iconst и istore , ни про одну из них в спецификации не сказано, что они могут сгенерировать исключение. Так и будем писать:
class A {{
int a;
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
try {a=0;} finally {
a=0;
}}}}}}}}}}}}
}}
Добавление нового нетривиального кода в самый внутренний finally вызывает ошибку компиляции code too large, поэтому ограничимся таким. Если кто-то подзабыл, это у нас блок инициализации , который подклеивается к каждому конструктору. Для нашей задачи метод объявлять смысла нет.
Такой исходник занимает 336 байт, а получившийся class-файл растаращило до 6 571 429 байт, то есть в 19 557 раз (назовём это коэффициентом растаращивания). Даже при отключении всей отладочной информации с помощью -g:none class-файл весит 6 522 221 байт, что ненамного меньше. Посмотрим, что внутри с помощью утилиты javap .
Пул констант
Пул констант получился небольшой: всего 16 записей. По сути всё самое необходимое: имена атрибутов типа Code, имя класса, Java-файла, ссылка на конструктор родительского класса Object и т. д. При отключении отладочной информации исчезают три записи: имена атрибутов LineNumberTable, SourceFile и значение A.java для атрибута SourceFile.Код
Код конструктора по умолчанию составил 64507 байт, почти упираясь в максимально допустимый предел. Начинается он с нормального выполнения:Код
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."
То есть вызывается конструктор родительского класса, а затем 13 раз записывается единица в первую локальную переменную. После этого начинается длинная цепочка goto, которая обходит мимо всех остальных копий finally: 30->38->58->104->198->388->770->1536->3074->7168->15358->31740->64506, а по адресу 64506 мы находим долгожданную инструкцию return.
В промежутках между этими goto всевозможные комбинации нормальных и исключительных завершений каждого блока try. Неожиданным оказалось то, что для каждого finally, обрабатывающего исключение, для хранения исключения создаётся новая локальная переменная, даже если блоки заведомо взаимоисключающие. Из-за этого коду требуется 4097 локальных переменных. Небольшая статистика по инструкциям:
- iconst_1 - 8191 раз
- istore_1 - 8191 раз
- goto - 4095 раз
- athrow - 4095 раз
- astore_2/aload_2 - 1 раз
- astore_3/aload_3 - 1 раз
- astore/aload - 252 раза (локальные переменные с номерами от 4 до 255)
- astore_w/aload_w - 3841 раз (локальные переменные с номерами больше 255)
Таблица исключений
Таблица исключений содержит записи вида (start_pc, end_pc, handler_pc, catch_type) и говорит виртуальной машине «если при выполнении инструкций от адреса start_pc до адреса end_pc произошло исключение типа catch_type, то передай управление на адрес handler_pc». В данном случае catch_type везде равен any, то есть исключения любого типа. Записей в таблице 8188 и занимает она примерно столько же, сколько и код - около 64 килобайт. Начало выглядит так:from to target type 26 28 33 any 24 26 41 any 42 44 49 any 49 51 49 any 22 24 61 any
Таблица номеров строк
Таблица номеров строк - это отладочная информация, сопоставляющая адресам инструкций байткода номера строк в исходнике. В ней 12288 записей и чаще всего попадаются ссылки на строчку с самым внутренним finally. Занимает она около 48 килобайт.StackMapTable
Куда же ушло всё остальное место? Его заняла таблица StackMapTable , которая необходима для верификации class-файла. Если совсем грубо, для каждой точки ветвления в коде эта таблица содержит типы элементов в стеке и типы локальных переменных в данной точке. Так как локальных переменных у нас очень много и точек ветвления тоже, размер этой таблицы растёт квадратично от размера кода. Если бы локальные переменные для исключений в непересекающихся ветках переиспользовались, их бы потребовалось всего 13 и таблица StackMapTable была бы куда скромнее по размерам.Таращим дальше
Можно ли растаращить class-файл ещё сильнее? Конечно, можно раскопировать метод, содержащий вложенные try-finally. Но компилятор вполне может сделать это за нас. Вспомните, что блок инициализации приклеивается к каждому конструктору автоматически. Достаточно добавить в код много пустых конструкторов с разными сигнатурами. Здесь будьте осторожны, а то у компилятора кончится память. Ну вот так можно скромненько написать, упаковав код в одну строчку:Class A{{int a;try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{try{a=0;}finally{a=0;}}}}}}}}}}}}}A(){}A(int a){}A(char a){}A(double a){}A(float a){}A(long a){}A(short a){}A(boolean a){}A(String a){}A(Integer a){}A(Float a){}A(Short a){}A(Long a){}A(Double a){}A(Boolean a){}A(Character a){}}
Здесь у меня 16 конструкторов, исходник занимает 430 байт
. После компиляции имеем 104 450 071 байт
, коэффициент растаращивания составил 242 907
. И это не предел!
