Космологический аспект развития техники. Космология - это раздел астрономии. Космология: определение, история и этапы. Модель "Холодной вселенной"

Современная космология - это раздел астрономии, в котором объединены данные физики и математики, а также универсальные философские принципы, поэтому она представляет собой синтез научных и философских знаний. Такой синтез в космологии необходим, поскольку размышления о происхождении и устройстве Вселенной эмпирически трудно проверяемы и чаще всего существуют в виде теоретических гипотез или математических моделей. Космологические исследования обычно развиваются от теории к практике, от модели к эксперименту, и здесь исходные философские и общенаучные установки приобретают большое значение. По этой причине космологические модели существенно различаются между собой - в их основе зачастую лежат противоположные исходные философские принципы. В свою очередь, любые космологические выводы также влияют на общефилософские представления об устройстве Вселенной, т.е. изменяют фундаментальные представления человека о мире и самом себе.

Важнейший постулат современной космологии заключается в том, что законы природы, установленные на основе изучения весьма ограниченной части Вселенной, могут быть экстраполированы на гораздо более широкие области, а в конечном счете и на всю Вселенную. Космологические теории различаются в зависимости от того, какие физические принципы и законы положены в их основу. Построенные на их базе модели должны допускать проверку для наблюдаемой области Вселенной, а выводы теории - подтверждаться наблюдениями или во всяком случае не противоречить им.

Уже древние мудрецы задавались вопросом о происхождении и устройстве Вселенной. Их взгляды и идеи были неотъемлемым компонентом философских систем древности. Эти первые космологические идеи, сохранившиеся до наших дней в виде мифов, основывались на астрономических наблюдениях. Жрецам Вавилона, Египта, Индии и Китая удалось точно вычислить продолжительность года, повторяемость солнечных и лунных затмений. Наблюдая за небесными телами, они смогли выявить две группы небесных тел: подвижные и неподвижные. Множество звезд долгое время считались неподвижными объектами. К числу подвижных тел относились Луна, Солнце и пять известных в то время планет, названных именами богов (впервые это было сделано в Вавилоне, сегодня же мы используем в качестве названий планет имена римских богов) - Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. В их честь неделя была разделена на семь дней, каждый из которых в существующей и сегодня астрологической традиции связан с одним из подвижных тел. Из наблюдения видимого движения Солнца по небесной сфере были открыты двенадцать так называемых зодиакальных созвездий.

После того как появилась философия, пришедшая вместе с наукой на смену мифологии, ответ на «вечные» вопросы стали искать в основном в рамках философских концепций. В античности появилось несколько интересных космологических моделей Вселенной, принадлежащих Пифагору, Демокриту, Платону. Тогда же возникли и первые гелиоцентрические модели Вселенной. Так, Гераклид Понтийский признавал суточное вращение Земли и ее движение вокруг покоящегося Солнца. Аристарх Самосский выдвигал идею о том, что Земля вращается по окружности, центром которой служит Солнце. Но гелиоцентрические идеи были отвергнуты большинством античных мыслителей, и общепризнанным итогом античной космологии стала геоцентрическая концепция, сформулированная Аристотелем и усовершенствованная Птолемеем. Данная модель просуществовала в течение всего Средневековья. Она была очень сложной, так как для компенсации видимого движения планет, совершающих петлеобразные движения, пришлось ввести систему деферентов и эпициклов.

С приходом Нового времени философия уступила свое первенство в создании космологических моделей науке, которая добилась особенно больших успехов в XX в., перейдя от различных догадок к достаточно обоснованным фактам, гипотезам и теориям. Первым результатом стало появление в XVI в. гелиоцентрической модели Вселенной, автором которой стал Николай Коперник. В этой модели Вселенная все еще представляла собой замкнутую сферу, в центре которой находилось Солнце, а вокруг него вращались планеты, в том числе и Земля.

Успехи космологии и космогонии в XVIII-XIX вв. завершились созданием классической полицентрической картины мира, ставшей начальным этапом развития научной космологии. Данная модель достаточно проста и понятна. Вселенная считается бесконечной в пространстве и во времени, иными словами, вечной. Основным законом, управляющим движением и развитием небесных тел, является закон всемирного тяготения. Пространство никак не связано с находящимися в нем телами, играя пассивную роль вместилища для этих тел. Время также не зависит от материи, являясь универсальной длительностью всех природных явлений и тел. Исчезни вдруг все тела, пространство и время сохранились бы неизменными. Количество звезд, планет и звездных систем во Вселенной бесконечно велико. Каждое небесное тело проходит длительный жизненный путь. На смену погибшим, точнее, погасшим, звездам приходят новые, молодые светила. Хотя детали возникновения и гибели небесных тел оставались неясными, в основном эта модель казалась стройной и логически непротиворечивой. В таком виде классическая полицентрическая модель просуществовала в науке вплоть до начала XX в.

Однако в данной модели Вселенной было несколько недостатков. Закон всемирного тяготения объяснял центростремительное ускорение планет, но не говорил, откуда взялось стремление планет, а также любых материальных тел двигаться равномерно и прямолинейно. Для объяснения инерциального движения пришлось допустить существование в ней божественного «первотолчка», приведшего в движение все материальные тела. Кроме того, для коррекции орбит космических тел также допускалось вмешательство Бога. Таким образом, классическая полицентрическая модель Вселенной лишь частично носила научный характер, она не смогла дать научного объяснения происхождения Вселенной и поэтому была.

Новая модель Вселенной была создана в 1917 г. А. Эйнштейном. Ее основу составила релятивистская теория тяготения - общая теория относительности. Эйнштейн отказался от постулатов абсолютности и бесконечности пространства и времени, однако сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по мнению Эйнштейна, определяются распределением в ней гравитационных масс, Вселенная безгранична, но при этом замкнута в пространстве. Согласно этой модели, пространство однородно и изотропно, т.е. во всех направлениях имеет одинаковые свойства, материя распределена в нем равномерно, время бесконечно, а его течение не влияет на свойства Вселенной. На основании проведенных расчетов Эйнштейн сделал вывод, что мировое пространство представляет собой четырехмерную сферу.

При этом не следует представлять себе данную модель Вселенной в виде обычной сферы. Сферическое пространство есть сфера, но сфера четырехмерная, не поддающаяся наглядному представлению. По аналогии можно сделать вывод, что объем такого пространства конечен, как конечна поверхность любого шара, ее можно выразить конечным числом квадратных сантиметров. Поверхность всякой четырехмерной сферы также выражается конечным числом кубометров. Такое сферическое пространство не имеет границ, и в этом смысле оно безгранично. Летя в таком пространстве в одном направлении, мы в конце концов вернемся в исходную точку. Но в то же время муха, ползущая по поверхности шара, нигде не найдет границ и преград, запрещающих ей двигаться в любом избранном направлении. В этом смысле поверхность любого шара безгранична, хотя и конечна, т.е. безграничность и бесконечность - это разные понятия.

Итак, из расчетов Эйнштейна следовало, что наш мир является четырехмерной сферой. Объем такой Вселенной может быть выражен хотя и очень большим, но все же конечным числом кубометров. В принципе можно облететь всю замкнутую Вселенную, двигаясь все время в одном направлении. Такое воображаемое путешествие подобно земным кругосветным путешествиям. Но конечная по объему Вселенная в то же время безгранична, как не имеет границ поверхность любой сферы. Вселенная Эйнштейна содержит хотя и большое, но все же конечное число звезд и звездных систем, а поэтому к ней неприменимы фотометрический и гравитационный парадоксы. В то же время призрак тепловой смерти тяготеет и над Вселенной Эйнштейна. Такая Вселенная, конечная в пространстве, неизбежно идет к своему концу во времени. Вечность ей не присуща.

Таким образом, несмотря на новизну и даже революционность идей, Эйнштейн в своей космологической теории ориентировался на привычную классическую мировоззренческую установку статичности мира. Его более привлекал гармоничный и устойчивый мир, нежели мир противоречивый и неустойчивый.

Модель Вселенной Эйнштейна стала первой космологической моделью, базирующейся на выводах общей теории относительности. Это связано с тем, что именно тяготение определяет взаимодействие масс на больших расстояниях. Поэтому теоретическим ядром современной космологии выступает теория тяготения - общая теория относительности. Эйнштейн допускал в своей космологической модели наличие некой гипотетической отталкивающей силы, которая должна была обеспечить стационарность, неизменность Вселенной. Однако последующее развитие естествознания внесло существенные коррективы в это представление.

Пять лет спустя, в 1922 г., советский физик и математик А. Фридман на основе строгих расчетов показал, что Вселенная Эйнштейна не может быть стационарной, неизменной. При этом Фридман опирался на сформулированный им космологический принцип, который строится на двух предположениях: об изотропности и однородности Вселенной. Изотропность Вселенной понимается как отсутствие выделенных направлений, одинаковость Вселенной по всем направлениям. Однородность Вселенной понимается как одинаковость всех точек Вселенной: мы можем проводить наблюдения в любой из них и везде увидим изотропную Вселенную.

Фридман на основе космологического принципа доказал, что уравнения Эйнштейна имеют и другие, нестационарные решения, согласно которым Вселенная может либо расширяться, либо сжиматься. При этом речь шла о расширении самого пространства, т.е. об увеличении всех расстояний мира. Вселенная Фридмана напоминала раздувающийся мыльный пузырь, у которого и радиус, и площадь поверхности непрерывно увеличиваются.

Первоначально модель расширяющейся Вселенной носила гипотетический характер и не имела эмпирического подтверждения. Однако в 1929 г. американский астроном Э. Хаббл обнаружил эффект «красного смещения» спектральных линий (смещение линий к красному концу спектра). Это было истолковано как следствие эффекта Допплера - изменение частоты колебаний или длины волн из-за движения источника волн и наблюдателя по отношению друг к другу. «Красное смещение» было объяснено как следствие удаления галактик друг от друга со скоростью, возрастающей с расстоянием. Хаббл в 1929 г. вывел прямую линию на графике зависимости скоростей далеких галактик от расстояния до них, сформулировав так называемый закон Хаббла : согласно ему, скорости удаления v галактик возрастают пропорционально расстоянию до них: v= Н r, где Н - постоянная Хаббла. Сейчас считается, что H = 75 км/(с Мпк). Согласно последним измерениям увеличение скорости расширения составляет примерно 55 км/с на каждый миллион парсек.

В результате своих наблюдений Хаббл обосновал представление, что Вселенная - это мир галактик, что наша Галактика - не единственная в ней, что существует множество галактик, разделенных между собой огромными расстояниями. Вместе с тем Хаббл пришел к выводу, что межгалактические расстояния не остаются постоянными, а увеличиваются. Таким образом, в естествознании появилась концепция расширяющейся Вселенной.

Какое же будущее ждет нашу Вселенную? Фридман предложил три модели развития Вселенной.

В первой модели Вселенная расширяется медленно для того, чтобы в силу гравитационного притяжения между различными галактиками расширение Вселенной замедлялось и в конце концов прекращалось. После этого Вселенная начинала сжиматься. В этой модели пространство искривляется, замыкаясь на себя, образуя сферу.

Во второй модели Вселенная расширялась бесконечно, а пространство искривлено как поверхность седла и при этом бесконечно.

В третьей модели Фридмана пространство плоское и тоже бесконечное.

По какому из этих трех вариантов идет эволюция Вселенной, зависит от отношения гравитационной энергии к кинетической энергии разлетающегося вещества.

Если кинетическая энергия разлета вещества преобладает над гравитационной энергией, препятствующей разлету, то силы тяготения не остановят разбегания галактик, и расширение Вселенной будет носить необратимый характер. Этот вариант динамичной модели Вселенной называют открытой Вселенной.

Если же преобладает гравитационное взаимодействие, то темп расширения со временем замедлится до полной остановки, после чего начнется сжатие вещества вплоть до возврата Вселенной в исходное состояние сингулярности (точечный объем с бесконечно большой плотностью). Такой вариант модели назван осциллирующей, или закрытой, Вселенной.

В граничном случае, когда силы гравитации точно равны энергии разлета вещества, расширение не прекратится, но его скорость со временем будет стремиться к нулю. Через несколько десятков миллиардов лет после начала расширения Вселенной наступит состояние, которое можно назвать квазистационарным. Теоретически возможна и пульсация Вселенной.

Наблюдаемое нами разбегание галактик есть следствие расширения пространства замкнутой конечной Вселенной. При таком расширении пространства все расстояния во Вселенной увеличиваются подобно тому, как растут расстояния между пылинками на поверхности раздувающегося мыльного пузыря. Каждую из таких пылинок, как и каждую из галактик, можно с полным правом считать центром расширения. Когда Э. Хаббл показал, что далекие галактики разбегаются друг от друга со все возрастающей скоростью, был сделан однозначный вывод о том, что наша Вселенная расширяется. Но расширяющаяся Вселенная - это изменяющаяся Вселенная, мир со всей своей историей, имеющий начало и конец. Постоянная Хаббла позволяет оценить время, в течение которого продолжается процесс расширения Вселенной. Получается, что оно не менее 10 млрд. и не более 19 млрд. лет. Наиболее вероятным временем существования расширяющейся Вселенной считают 15 млрд. лет. Таков приблизительный возраст нашей Вселенной.

В настоящее время существует несколько космологических моделей, объясняющих отдельные аспекты возникновения материи во Вселенной, но они не объясняют причин и процесса рождения самой Вселенной. Из всей совокупности современных космологических теорий только теория Большого взрыва Г. Гамова смогла к настоящему времени удовлетворительно объяснить почти все факты, связанные с этой проблемой. Основные черты модели Большого взрыва сохранились до сих пор, хотя и были позже дополнены теорией инфляции, или теорией раздувающейся Вселенной, разработанной американскими учеными А. Гутом и П. Стейн-хардтом и дополненной советским физиком А.Д. Линде.

В 1948 г. выдающийся американский физик русского происхождения Г. Гамов выдвинул предположение, что физическая Вселенная образовалась в результате гигантского взрыва, происшедшего примерно 15 млрд. лет тому назад. Тогда все вещество и вся энергия Вселенной были сконцентрированы в одном крохотном сверхплотном сгустке. Если верить математическим расчетам, то в начале расширения радиус Вселенной был и вовсе равен нулю, а ее плотность равна бесконечности. Это начальное состояние называется сингулярностью - точечный объем с бесконечной плотностью. Известные законы физики в сингулярности не работают. В этом состоянии теряют смысл понятия пространства и времени, поэтому бессмысленно спрашивать, где находилась эта точка. Также современная наука ничего не может сказать о причинах появления такого состояния.

Тем не менее, согласно принципу неопределенности Гейзенберга вещество невозможно стянуть в одну точку, поэтому считается, что Вселенная в начальном состоянии имела определенную плотность и размеры. По некоторым подсчетам, если все вещество наблюдаемой Вселенной, которое оценивается примерно в 10 61 г, сжать до плотности 10 94 г/см 3 , то оно займет объем около 10 -33 см 3 . Ни в какой электронный микроскоп разглядеть ее было бы невозможно. Долгое время ничего нельзя было сказать о причинах Большого взрыва и переходе Вселенной к расширению. Но сегодня появились некоторые гипотезы, пытающиеся объяснить эти процессы. Они лежат в основе инфляционной модели развития Вселенной.

Основная идея концепции Большого взрыва состоит в том, что Вселенная на ранних стадиях возникновения имела неустойчивое вакуумоподобное состояние с большой плотностью энергии. Эта энергия возникла из квантового излучения, т.е. как бы из ничего. Дело в том, что в физическом вакууме отсутствуют фиксируемые частицы, поля и волны, но это не безжизненная пустота. В вакууме имеются виртуальные частицы, которые рождаются, имеют мимолетное бытие и тут же исчезают. Поэтому вакуум «кипит» виртуальными частицами и насыщен сложными взаимодействиями между ними. Причем, энергия, заключенная в вакууме, располагается как бы на его разных этажах, т.е. имеется феномен разностей энергетических уровней вакуума.

Пока вакуум находится в равновесном состоянии, в нем существуют лишь виртуальные (призрачные) частицы, которые занимают в долг у вакуума энергию на короткий промежуток времени, чтобы родиться, и быстро возвращают позаимствованную энергию, чтобы исчезнуть. Когда же вакуум по какой-либо причине в некоторой исходной точке (сингулярности) возбудился и вышел из состояния равновесия, то виртуальные частицы стали захватывать энергию без отдачи и превращались в реальные частицы. В конце концов в определенной точке пространства образовалось огромное множество реальных частиц вместе со связанной ими энергией. Когда же возбужденный вакуум разрушился, то высвободилась гигантская энергия излучения, а суперсила сжала частицы в сверхплотную материю. Экстремальные условия «начала», когда даже пространство-время было деформировано, предполагают, что и вакуум находился в особом состоянии, которое называют «ложным» вакуумом. Оно характеризуется энергией предельно высокой плотности, которой соответствует предельно высокая плотность вещества. В этом состоянии вещества в нем могут возникать сильнейшие напряжения, отрицательные давления, равносильные гравитационному отталкиванию такой величины, что оно вызвало безудержное и стремительное расширение Вселенной - Большой взрыв. Это и было первотолчком, «началом» нашего мира.

С этого момента начинается стремительное расширение Вселенной, возникают время и пространство. В это время идет безудержное раздувание «пузырей пространства», зародышей одной или нескольких вселенных, которые могут отличаться друг от друга своими фундаментальными константами и законами. Один из них стал зародышем нашей Метагалактики.

По разным оценкам, период «раздувания», идущий по экспоненте, занимает невообразимо малый промежуток времени - до 10 - 33 с после «начала». Он называется инфляционным периодом. За это время размеры Вселенной увеличились в 10 50 раз, от миллиардной доли размера протона до размеров спичечного коробка.

К концу фазы инфляции Вселенная была пустой и холодной, но когда инфляция иссякла, Вселенная вдруг стала чрезвычайно «горячей». Этот всплеск тепла, осветивший космос, обусловлен огромными запасами энергии, заключенными в «ложном» вакууме. Такое состояние вакуума очень неустойчиво и стремится к распаду. Когда распад завершается, отталкивание исчезает, заканчивается и инфляция. А энергия, связанная в виде множества реальных частиц, высвободилась в виде излучения, мгновенно нагревшего Вселенную до 10 27 К. С этого момента Вселенная развивалась согласно стандартной теории «горячего» Большого взрыва.

Адронная эра продолжалась 10 -7 с. На этом этапе температура понижается до 10 13 К. При этом появляются все четыре фундаментальных взаимодействия, прекращается свободное существование кварков, они сливаются в адроны, важнейшими среди которых являются протоны и нейтроны. Наиболее значимым событием стало глобальное нарушение симметрии, которое произошло в первые мгновения существования нашей Вселенной. Число частиц оказалось чуть больше, чем число античастиц. Причины такой асимметрии точно неизвестны до сих пор. В общем плазмоподобном сгустке на каждый миллиард пар частиц и античастиц на одну частицу оказывалось больше, ей не хватало пары для аннигиляции. Это и определило дальнейшее появление вещественной Вселенной с галактиками, звездами, планетами и разумными существами на некоторых из них.

Лептонная эра продолжалась до 1 с после начала. Температура Вселенной понизилась до 10 10 К. Главными ее элементами были лептоны, которые участвовали во взаимных превращениях протонов и нейтронов. В конце этой эры вещество стало прозрачным для нейтрино, они перестали взаимодействовать с веществом и с тех пор дожили до наших дней.

Эра излучения (фотонная эра) продолжалась 1 млн. лет. За это время температура Вселенной снизилась с 10 млрд. К до 3000 К. На протяжении данного этапа происходили важнейшие для дальнейшей эволюции Вселенной процессы первичного нуклеосинтеза - соединение протонов и нейтронов (их было примерно в 8 раз меньше, чем протонов) в атомные ядра. К концу этого процесса вещество Вселенной состояло на 75% из протонов (ядер водорода), около 25% составляли ядра гелия, сотые доли процента пришлись на дейтерий, литий и другие легкие элементы, после чего Вселенная стала прозрачной для фотонов, так как излучение отделилось от вещества и образовало то, что в нашу эпоху называется реликтовым излучением.

Затем почти 500 тысяч лет не происходило никаких качественных изменений - шло медленное остывание и расширение Вселенной. Вселенная, оставаясь однородной, становилась все более разреженной. Когда она остыла до 3000 К, ядра атомов водорода и гелия уже могли захватывать свободные электроны и превращаться при этом в нейтральные атомы водорода и гелия. В итоге образовалась однородная Вселенная, представлявшая собой смесь трех почти не взаимодействующих субстанций: барионного вещества (водород, гелий и их изотопы), лептонов (нейтрино и антинейтрино) и излучения (фотоны). К этому времени уже не было высоких температур и больших давлений. Казалось, в перспективе Вселенную ждет дальнейшее расширение и остывание, образование «лептонной пустыни» - что-то вроде тепловой смерти. Но этого не случилось; напротив, произошел скачок, создавший современную структурную Вселенную, который, по современным оценкам, занял от 1 до 3 миллиардов лет.

После Большого взрыва образовавшееся вещество и электромагнитное поле были рассеяны и представляли собой газопылевое облако и электромагнитный фон. Спустя I млрд. лет после начала образования Вселенной стали появляться галактики и звезды. К этому времени вещество уже успело охладиться, и в нем стали возникать стабильные флуктуации плотности, равномерно заполнявшие космос. В сформировавшейся материальной среде появлялись и получали развитие случайные уплотнения вещества. Силы тяготения внутри таких уплотнений проявляют себя заметнее, чем за их границами. Поэтому, несмотря на общее расширение Вселенной, вещество в уплотнениях притормаживается, а его плотность начинает постепенно возрастать. Продолжая сжиматься и теряя при этом энергию на излучение, уплотнившееся вещество в результате своей эволюции превращалось в современные галактики. Появление подобных уплотнений и стало началом рождения крупномасштабных космических структур - галактик , а затем и отдельных звезд.

Итак, первым условием появления галактик во Вселенной стало появление случайных скоплений и сгущений вещества в однородной Вселенной. Впервые подобная мысль была высказана И. Ньютоном, который утверждал, что если бы вещество было равномерно рассеяно по бесконечному пространству, то оно никогда бы не собралось в единую массу. Оно собиралось бы частями в разных местах бесконечного пространства. Данная идея Ньютона стала одним из краеугольных камней современной космогонии.

Второе условие появления галактик - наличие малых возмущений, флуктуаций вещества, ведущих к отклонению от однородности и изотропности пространства. Именно флуктуации и стали теми «затравками», которые привели к появлению более крупных уплотнений вещества. Эти процессы можно представить по аналогии с процессами образования облаков в атмосфере Земли. Известно, что водяной пар конденсируется на крохотных частичках - ядрах конденсации.

В середине XX в. были проведены расчеты, описывающие поведение таких сгущений. В частности, было доказано, что в расширяющейся Вселенной участки среды с большей плотностью расширяются медленнее, чем Вселенная в целом. Эти области постепенно отстают в расширении от остальной Вселенной, и в какой-то момент времени они совсем перестают расширяться. Изолированные участки вещества, как правило, очень велики по массе: она составляет в среднем 10 15 -10 16 масс Солнца. Данные массы под действием гравитации начинают сжиматься, причем, происходит это весьма своеобразно - анизотропно. Вначале исходные объекты имеют форму куба, а затем сжимаются в пластинку - «блин». Первоначально изолированные друг от друга плоские «блины» очень скоро вырастают в плотные слои. Эти слои пересекаются, и в процессе их взаимодействия образуется ячеисто-сетчатая структура, где стенками огромных пустот служат «блины». Отдельный «блин» представляет собой сверхскопление галактик и имеет уплощенную форму. Эти первичные сгустки, продолжая сжиматься, становятся сферически симметричными. Кроме того, внутри себя они одновременно фрагментируются на звезды.

Существуют предположения относительно того, почему чаще встречаются спиральные галактики (их около 80%), чем галактики других типов (эллиптические и неправильные). Возможно, спиральные галактики образуются в результате слияния протогалактик в скоплениях. Вначале образуется объект неправильной формы, затем за несколько сотен миллионов лет (немного по космическим меркам) неровности сглаживаются, и образуется массивная эллиптическая галактика. Постепенно в результате вращения такой галактики может образовываться дискообразная структура, которая со временем будет приобретать облик спиральной галактики. Подтверждением этой точки зрения является наличие галактик переходного типа, занимающих промежуточное положение между спиральными и эллиптическими галактиками.

Также есть предположение, почему в скоплениях галактик присутствует одна гигантская галактика, а остальные - мелкие. Считается, что вначале гигантская галактика лишь немного превосходила по своим размерам соседние галактики. Но по мере того, как галактика двигалась по спиральной траектории к центру скопления, она заглатывала более мелкие системы.

Были выдвинуты гипотезы, объясняющие вращение галактик. Сегодня считается, что на ранних стадиях эволюции протогалактики были гораздо больше, чем сейчас. Кроме того, космологическое расширение не успело их разогнать далеко друг от друга, поэтому между ними возникали значительные гравитационные силы. Эти силы принимали вид приливных взаимодействий, которые и вызывали вращение галактик.

Галактики существуют в виде групп (несколько галактик), скоплений (сотни галактик) и облаков скоплений (тысячи галактик). Одиночные галактики во Вселенной встречаются очень редко. Средние расстояния между галактиками в группах и скоплениях в 10-20 раз больше, чем размеры самых крупных галактик. Гигантские галактики имеют размеры до 18 млн. световых лет. Наиболее удаленные из наблюдаемых ныне галактик находятся на расстоянии 10 млрд. световых лет. Свет этих звезд идет к нам миллионы лет, поэтому мы наблюдаем их такими, какими они были много световых лет назад. Пространство между галактиками заполнено газом, пылью и разного рода излучениями. Основное вещество, составляющее межзвездный газ, - водород, на втором месте - гелий. Следует отметить, что водород и гелий - наиболее распространенные вещества не только в межзвездном пространстве, но и вообще во Вселенной.

Наша Галактика - Млечный путь - имеет форму диска с выпуклостью в центре - ядром, от которого отходят спиралевидные рукава. Ее толщина - 1,5 тыс. световых лет, а диаметр - 100 тыс. световых лет. Возраст нашей Галактики составляет около 15 млрд. лет. Она вращается довольно сложным образом: значительная часть ее галактической материи вращается дифференциально, как планеты вращаются вокруг Солнца, не обращая внимания на то, по каким орбитам движутся другие, достаточно далекие космические тела, и скорость вращения этих тел уменьшается с увеличением их расстояния от центра. Другая часть диска нашей Галактики вращается твердотельно, как музыкальный диск, крутящийся на проигрывателе. В этой части галактического диска угловая скорость вращения одинакова для любой точки. Наше Солнце находится в таком участке Галактики, в котором скорости твердотельного и дифференциального вращения равны. Такое место называется коротационным кругом. В нем создаются особые, спокойные и стационарные условия для процессов звездообразования.

Звезды рождаются из космического вещества в результате его конденсации под действием гравитационных, магнитных и других сил. Под влиянием сил всемирного тяготения из газового облака образуется плотный шар - протозвезда, эволюция которой проходит три этапа.

Первый этап эволюции связан с обособлением и уплотнением космического вещества. Второй представляет собой стремительное сжатие протозвезды. В какой-то момент давление газа внутри про-тозвезды возрастает, что замедляет процесс ее сжатия, однако температура во внутренних областях пока остается недостаточной для начала термоядерной реакции. На третьем этапе протозвезда продолжает сжиматься, а ее температура - повышаться, что приводит к началу термоядерной реакции. Давление газа, вытекающего из звезды, уравновешивается силой притяжения, и газовый шар перестает сжиматься. Образуется равновесный объект - звезда. Такая звезда является саморегулирующейся системой. Если температура внутри не повышается, то звезда раздувается. В свою очередь, остывание звезды приводит к ее последующему сжатию и разогреванию, ядерные реакции в ней ускоряются. Таким образом, температурный баланс оказывается восстановлен. Процесс преобразования протозвезды в звезду растягивается на миллионы лет, что сравнительно немного по космическим масштабам.

Рождение звезд в галактиках происходит непрерывно. Этот процесс компенсирует также непрерывно происходящую смерть звезд. Поэтому галактики состоят из старых и молодых звезд. Самые старые звезды сосредоточены в шаровых скоплениях, их возраст сравним с возрастом галактики. Эти звезды формировались, когда про-тогалактическое облако распадалось на все более мелкие сгустки. Молодые звезды (возраст около 100 тыс. лет) существуют за счет энергии гравитационного сжатия, которая разогревает центральную область звезды до температуры 10-15 млн. К и «запускает» термоядерную реакцию преобразования водорода в гелий. Именно термоядерная реакция является источником собственного свечения звезд.

Большое значение для характеристики звезд имеетдиаграмма Герцшпрунга - Рассела , которая показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью,спектральным классом и температурой поверхности звезды. Соответственно, диаграмму можно использовать для классификации звёзд и иллюстрации представлений о звёздной эволюции.

Диаграмма даёт возможность (хотя и не очень точно) найти абсолютную величину по спектральному классу - особенно для спектральных классов O-F. Для поздних классов это осложняется необходимостью сделать выбор между гигантом и карликом. Однако определённые различия в интенсивности некоторых линий позволяют уверенно сделать этот выбор. Около 90 % звёзд находятся на главной последовательности. Их светимость обусловлена ядерными реакциями превращения водорода в гелий. Выделяется также несколько ветвей проэволюционировавших звёзд - гигантов, в которых происходит горение гелия и более тяжёлых элементов. В левой нижней части диаграммы находятся полностью проэволюционировавшие белые карлики.

С момента начала термоядерной реакции, превращающей водород в гелий, звезда типа нашего Солнца переходит на так называемую главную последовательность диаграммы, в соответствии с которой будут изменяться с течением времени характеристики звезды: ее светимость, температура, радиус, химический состав и масса. После выгорания водорода в центральной зоне у звезды образуется гелиевое ядро. Водородные термоядерные реакции продолжают протекать, но только в тонком слое вблизи поверхности этого ядра. Ядерные реакции перемещаются на периферию звезды. Выгоревшее ядро начинает сжиматься, а внешняя оболочка - расширяться. Оболочка разбухает до колоссальных размеров, внешняя температура становится низкой, и звезда переходит в стадию красного гиганта. С этого момента звезда выходит на завершающий этап своей жизни. Наше Солнце это ждет примерно через 8 млрд. лет. При этом его размеры увеличатся до орбиты Меркурия, а может быть, и до орбиты Земли, так что от планет земной группы ничего не останется (или останутся оплавленные камни).

Для красного гиганта характерна низкая внешняя, но очень высокая внутренняя температура. При этом в термоядерные процессы включаются все более тяжелые ядра, что приводит к синтезу химических элементов и непрерывной потере красным гигантом вещества, которое выбрасывается в межзвездное пространство. Так, только за один год Солнце, находясь в стадии красного гиганта, может потерять одну миллионную часть своего веса. Всего за десять - сто тысяч лет от красного гиганта остается лишь центральное гелиевое ядро, и звезда становится белым карликом. Таким образом, белый карлик как бы вызревает внутри красного гиганта, а затем сбрасывает остатки оболочки, поверхностных слоев, которые образуют планетарную туманность, окружающую звезду.

Белые карлики невелики по своим размерам - их диаметр даже меньше диаметра Земли, хотя их масса сравнима с солнечной. Плотность такой звезды в миллиарды раз больше плотности воды. Кубический сантиметр его вещества весит больше тонны. Тем не менее, это вещество является газом, хотя и чудовищной плотности. Вещество, из которого состоит белый карлик, - очень плотный ионизированный газ, состоящий из ядер атомов и отдельных электронов.

В белых карликах термоядерные реакции практически не идут, они возможны лишь в атмосфере этих звезд, куда попадает водород из межзвездной среды. В основном эти звезды светят за счет огромных запасов тепловой энергии. Время их охлаждения - сотни миллионов лет. Постепенно белый карлик остывает, цвет его меняется от белого к желтому, а затем - к красному. Наконец, он превращается в черный карлик - мертвую холодную маленькую звезду размером с земной шар, который невозможно увидеть из другой планетной системы.

Несколько иначе развиваются более массивные звезды. Они живут всего несколько десятков миллионов лет. В них очень быстро выгорает водород, и они превращаются в красные гиганты всего за 2,5 млн. лет. При этом в их гелиевом ядре температура повышается до нескольких сотен миллионов градусов. Такая температура дает возможность для протекания реакций углеродного цикла (слияние ядер гелия, приводящее к образованию углерода). Ядро углерода, в свою очередь, может присоединить еще одно ядро гелия и образовать ядро кислорода, неона и т.д. вплоть до кремния. Выгорающее ядро звезды сжимается, и температура в нем поднимается до 3-10 млрд. градусов. В таких условиях реакции объединения продолжаются вплоть до образования ядер железа - самого устойчивого во всей последовательности химического элемента. Более тяжелые химические элементы - от железа до висмута также образуются в недрах красных гигантов, в процессе медленного захвата нейтронов. При этом энергия не выделяется, как при термоядерных реакциях, а, наоборот, поглощается. В результате сжатие звезды все убыстряется.

Образование же наиболее тяжелых ядер, замыкающих таблицу Менделеева, предположительно происходит в оболочках взрывающихся звезд, при их превращении в новые или сверхновые звезды, которыми становятся некоторые красные гиганты. В зашлакованной звезде нарушается равновесие, электронный газ более не способен противостоять давлению ядерного газа. Наступает коллапс - катастрофическое сжатие звезды, она «взрывается внутрь». Но если отталкивание частиц или какие-либо другие причины все же останавливают этот коллапс, происходит мощный взрыв - вспышка сверхновой звезды. Одновременно при этом в окружающее пространство сбрасывается не только оболочка звезды, но и до 90% ее массы, что приводит к образованию газовых туманностей. При этом светимость звезды увеличивается в миллиарды раз. Так, был зафиксирован взрыв сверхновой звезды в 1054 г. В китайских летописях было записано, что она видна днем, как Венера, в течение 23 дней. В наше время астрономы выяснили, что эта сверхновая звезда оставила после себя Крабовидную туманность, являющуюся мощным источником радиоизлучения.

Взрыв сверхновой звезды сопровождается выделением чудовищного количества энергии. При этом рождаются космические лучи, намного повышающие естественный радиационный фон и нормальные дозы космического излучения. Так, астрофизики подсчитали, что примерно раз в 10 млн. лет сверхновые звезды вспыхивают в непосредственной близости от Солнца, повышая естественный фон в 7 тысяч раз. При взрыве сверхновых идет сброс всей внешней оболочки звезды вместе с накопившимися в ней «шлаками» - химическими элементами, результатами деятельности нуклеосинтеза. Поэтому межзвездная среда сравнительно быстро обретает все известные на сегодняшний день химические элементы тяжелее гелия. Звезды следующих поколений, в том числе и Солнце, с самого начала содержат в своем составе и в составе окружающего их газопылевого облака примесь тяжелых элементов.

Хотя появление крупномасштабных структур во Вселенной привело к образованию множества разновидностей галактик и звезд, среди которых есть совершенно уникальные объекты, все же с точки зрения дальнейшей эволюции Вселенной особое значение имело появление звезд - красных гигантов. Именно в этих звездах в ходе процессов звездного нуклеосинтеза появилось большинство элементов таблицы Менделеева. Это открыло возможность для новых усложнений вещества. В первую очередь, появилась возможность образования планет и появления на некоторых из них жизни и, возможно, разума. Поэтому образование планет стало следующим этапом в эволюции Вселенной.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Актуальность данного исследования

Христианский гностицизм (в научном обиходе часто - просто гностицизм, от греческого "гнозис", знание) первых двух-трех веков нашей эры является вот уже почти полтора столетия наиболее популярным среди гуманитарно ориентированных исследователей течением неканонического христианства (1), равно как и весьма частым объектом исследований историков христианской религии, особенно в тех случаях, когда они исследуют всевозможные "ереси" последней. Такой научный интерес тесно связан, во-первых, с мировоззренческим дуализмом гностиков, почти полностью отсутствующим в прочих религиозно-философских системах и практически в неизменном виде унаследованным только прямыми "потомками" гностиков - манихеями. Именно такой дуализм ближе всего, на наш взгляд, подошел к философской разгадке тайны, будоражащей умы всего мыслящего человечества на протяжении всей истории его существования - тайны происхождения и укоренения зла в нашем мире.

Кроме того, очень важным фактором в таком интересе является примерно тогда же (век-полтора назад) возникшая в среде свободомыслящих людей потребность в эзотерическом знании, обусловленная разочарованием как в поздне-просвещенческом и позитивистском (а позже - в марксистском и ницшеанском) атеизме, так и в привычных церковных догматах, пожалуй, больше оставляющих за скобками, нежели объясняющих. Гностицизм и есть, на наш взгляд, наиболее эзотеричное (а значит, и больше объясняющее) из всех раннехристианских течений, и сделала его таковым именно его космология, почти отсутствовавшая в "обычном" христианстве. В самом деле, этические воззрения и нормы гностиков в их разных школах почти не отличались как друг от друга, так и от отличавшейся повышенной строгостью этики именно эзотерических верований или ветвей в прочих религиях, и их этику можно охарактеризовать очень кратко: это - этика добродетельного аскетизма (2), о которой и так уже известно более чем достаточно и на которую практически не влияли разногласия в космологических построениях, не имевших в то время соперников среди других религиозно-философских систем (Ближнего Востока как минимум) по части своей грандиозности и увлекательности.

Конечно, следует помнить о том, что всякая религиозная (в отличие от научной) космология - не более чем шифр. Хотя бы частично раскрыть его, чтобы понять, что на самом деле имели в виду авторы того или иного трактата, говоря о каждом конкретном космологическом процессе или категории, можно лишь опираясь на космологические тексты других очень развитых систем - в частности, на систему Веданты в Индии. (3) Но для такого рода анализа наших текстов потребовался бы объемистый многотомный труд, почти непосильный одному исследователю. Поэтому сейчас наша задача скромнее; ее мы обозначим чуть ниже.

Мы часто пишем здесь об этих космологиях во множественном числе. Почему? Одной из целей данной работы будет как раз показать, - второй раз после Ю. Николаева (см. Лит., 16) максимально подробно и впервые с опорой на все годные для этой цели оригинальные тексты - что единой гностической космологии, строго говоря, никогда не существовало, но были лишь некоторые общие воззрения и наименования, объединявшие разные космологии. (4)

Теперь о текстах. Вплоть до издания в Европе в прошлом веке переводов на европейские языки таких древних гностических кодексов, как Аскевианский, Брюсианский и Берлинский папирус (5), а также открытия в ХХ веке наших Кодексов Наг Хаммади (ряду текстов которой и посвящена данная работа), все сведения о гностиках, включая цитировавшиеся ими фрагменты трудов последних, ученые и просто интересующиеся могли почерпнуть исключительно из трудов т.н. ересиологов и отцов раннехристианской церкви: Иринея Лионского, Ипполита, Евсевия, Епифания, Филастрия, Тертуллиана, Иеронима, а также Псевдо-Тертуллиана, Псевдо-Иеронима, отчасти Иоанна Дамаскина и др. Опирались и на не столь яростно враждебные по отношению к гностикам Строматы Климента Александрийского. С открытием же подлинников гностических текстов именно проблемы исследований и сопоставлений космогоний в различных трактатах (6) существенно упростились в том смысле, что здесь стало куда больше обоснованных утверждений, чем очень туманных гипотез относительно правоты или неправоты того или иного ересиолога (7).

В России широкомасштабные исследования гностицизма начались в 1913 году (если не считать "Истории..." Болотова, где гностическим учениям посвящен почти целый том) с выходом в Киеве книги Ю. Николаева по церковной истории В поисках Божества, в которой свыше 150 страниц было посвящено гностикам и которая основывается на сочинениях ересиологов, но, к сожалению, совершенно не опирается на уже найденные в то время гностические трактаты (9). Эта книга была издана мизерным тиражом и быстро стала библиографической редкостью (10). Кстати, этот труд имеет тем большую ценность, что, насколько нам известно, никого из цитируемых в нем известных ересиологов, кроме Иринея и Климента Александрийского, до сих пор полностью не перевели на русский язык. Вслед же за данным исследованием, в 1917 г., выходит, уже с православных позиций написанная, книга М. Поснова Гностицизм II века и победа христианской церкви над ним. Кроме того, в 20-е гг. ХХ в. выходит любопытная работа книга А. Древса "Происхождение христианства из гностицизма". Затем исследований данной темы почти не было до 1979 года, когда выдающийся российский исследователь коптскоязычных гностических трудов М.К. Трофимова выпустила книгу Историко-философские вопросы гностицизма, в которой, однако, среди четырех переведенных с коптского и откомментированных текстов из Библиотеки Наг Хаммади не было ни одного космологического.

В 1989-90 гг. последовательно и большими тиражами выходят два издания сборника Апокрифы древних христиан, вся вторая часть которого (см. Лит., 26) была также составлена М.К. Трофимовой и посвящена переводу и комментариям гностических текстов, в т.ч. космологического Апокрифа Иоанна. (11) Из других публикаций необходимо отметить переводы тем же автором отдельных глав трактата Pistis Sophia и комментарии к ним, печатавшиеся в Вестнике древней истории и в ряде Сборников статей в течение 90-х гг. (см. Лит., 27,29-33); две книги петербургского коптолога А.Л. Хосроева, посвященные текстам из Библиотеки Наг Хаммади (12), а также часть книги А.И. Еланской "Изречения египетских Отцов" посвященную гностическим космологическим текстам "Трактат без названия (О сотворении мира)", "Ипостась Архонтов" и сотериологическому "Апокалипсису Адама". (13) Есть также блестящая, на наш взгляд, статья Е.П. Блаватской с комментариями к Pistis Sophia, лишь спустя сто с лишним лет после своего написания опубликованная в России (14). Прочих русскоязычных исследований гностической проблемы всего несколько, в т.ч. перевод (1998 г.) книги "Гностицизм " Г. Йонаса, где, впрочем, больше говорится о гностицизме как явлении или вовсе о манихейских текстах, нежели о собственно гностических школах и тем более трактатах. Совсем недавно (в 2003 г.) вышло также обстоятельное исследование ересиологических трудов, посвященных гностикам, выполненное видным российским исследователем Е.В. Афанасьевым.

Тем не менее, обзорного труда, систематизирующего гностические космологические доктрины с опорой на гностические тексты не существует до сих пор и, насколько нам известно, пока не готовится (хотя отдельных работ, посвященных гностической космологии, в мире существует не одна сотня). Простой пример: если Библиотека Наг Хаммади была открыта еще в 1945 году, то полный комментированный английский перевод ее текстов появляется в двух изданиях лишь в 1977 и 1988 гг. (Лит., 115), (15) но и это издание было, скорее, научно-популярным, чем научным. Научное же издание переводов и пространных комментариев текстов из Наг Хаммади было завершено лишь в 2001 году в рамках проекта Nag Hammadi Studies.

Целью данной работы, учитывая всё вышеизложенное и опираясь в различных пропорциях на все вышеназванные и находимые здесь же (в Лит.) публикации, является попытка анализа и составления более или менее целостной картины гностических космологий, представленных в различных текстах из Библиотеки Наг Хаммади, в том числе в текстах, формально не являющихся космологическими, а также тех частей их сотериологии, христологии и антропологии, которые неразрывно связаны с их же учениями о Верховном Боге и Космосе.

(1) вернее, окончательно ставшего таковым только после Никейского Собора в 386 г. н.э.

(2) что бы ни говорили ересиологи, особенно Ириней Лионский (в Лит., 11), например, о Карпократе, якобы проповедовавшем спасение через промискуитет и устраивавшем ритуальные оргии

(3) К сожалению, тексты других направлений христианства почти бессильны нам в этом помочь - мы можем лишь ограничиться сопоставлением цитат, что не имеет для нас особого смысла.

(4) Судя по всему, единственным во всем мире человеком, вплотную подошедшим (не более того) к решению этой задачи, опираясь на известные уже в XIX веке тексты гностиков, была основатель Теософского общества Е.П. Блаватская - см. Лит., 5-6.

(5) или Berlinere Gnostische 8502, или Papyrus Berolinesis 8502,1-4; см. Лит., 71, 109, 135); о его составе см. Приложение. Он был обнаружен в последнее десятилетие XIX века (точная дата неизвестна) в Египте, а уже в 1896 г. известный коптолог К. Шмидт на торжественной церемонии в Прусской Академии Наук передал этот Кодекс, подаренный Каирским музеем в Египте, музею Берлинскому. Курт Рудольф (см. Лит., 135, стр. 28) уверен, что входящее в Берлинский Папирус 8502 Деяние Петра является частью апокрифических, но не гностических Деяний Петра.

(6) хотя с констатациями принадлежности того или иного текста к данной конкретной школе у ученых возникали и возникают большие проблемы (см., в частности, Лит., 103)

(7) часто путавшегося в собственных "свидетельствах" по многим вопросам, хотя в его времена было доступно несравнимо больше гностических первоисточников, чем и пользовались все остальные исследователи, но только не он: например, его трактовка учения собственно Валентина сильно отличалась от трактовки Климента Александрийского (см. Николаева - Лит., 16), которому, на наш взгляд, как и Ипполиту с его Philosophumena, у нас есть гораздо больше оснований доверять; схожие с нашей точки зрения см., в частности, в Лит.,5,6,16.

(8) следовательно, долгое время оставался почти неисследованным космологический дуализм как особый феномен религиозно-философской мысли

(10) каковой и оставалась вплоть до 1995 года, пока не была переиздана в Киеве издательством "София"; второе переиздание, как и первое, малотиражное и не попавшее даже во многие крупные библиотеки, было предпринято в 2001 г.

(11) На Западе он известен в краткой версии еще с прошлого века как Тайная Книга Иоанна (так она названа - The Secret Book Of John - в "Gnostic Scriptures" (Лит., 94), при этом дословно "апокриф" переводится с греческого как "откровенное писание"; ортодоксы канонического христианства часто понимают "апокриф" также как "подложный текст"), или Берлинский папирус 8502,2 . В целом же Берлинский папирус 8502 включает в себя четыре самостоятельных текста, о которых см. в Лит., 73, 74, 109.

(12) в первой из которых, в частности, переведены четыре текста не космологического характера, а в Приложении ко второй - также не космологический Апокалипсис Петра, см. Лит., 34, 36.

(13) Последняя работа была переиздана в 2001 году и дополнена комментированным переводом с коптского Тройственной Прот(о)эннойи; см. Лит., 10.

(14) а также многочисленные главы именно о гностической космологии в ее фундаментальном труде в трех томах и пяти частях - в Тайной Доктрине, написанной к 1889 г., переведенной на русский в 1937 г., но в Росси не выходившей вплоть до провозглашенного ЮНЭСКО "Году Блаватской" - 1991-го; см. Лит., 5-6

(15) Переводов всех текстов на какой-либо другой западноевропейский язык, собранных в одной более или менее доступной книге, тем более с прямой преемственностью исследовательской линии - не существует вовсе. Кроме того, нам представляются исследовательские предисловия именно к наиболее значимым для религиоведов переводам текстов в этих изданиях слишком краткими, а потому лишенными сравнительного анализа текстов и опоры на дохристианскую эзотерическую традицию.

Введение

Глава I. Космологическое знание: классический образ 10

1. Мифологема «Вселенная» 11

2. Философема «Вселенная» 28

3. Эмпирический образ Вселенной 46

4. Теоретический образ Вселенной 66

Глава II. Космологическое знание: неклассический образ 88

1. Космологическое знание в контексте классической и неклассической рациональности 88

2. Визуальное мышление в космологическом познании 106

3. Феномен синестезии в космологическом познании 122

4. От космологических моделей к когнитивным

космологическим симулякрам 138

Заключение 154

Библиография 158

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Космологические проблемы были предметом размышления на всем протяжении человеческой истории. Но, несмотря на длительную историю своего существования, космология даже к середине XX века многими учеными и философами не всегда воспринималась как полноценная наука, а скорее, как область близкая к метафизике или теологии. Космологическое знание редко оказывалось в поле предметного философско-методологического анализа. Методологи предпочитают иметь дело, в основном, с физикой.

Вместе с тем, современная космология находится на переднем крае современной науки и переживает эпоху великих открытий, приводящих к радикальным изменениям в научной картине мира. Расширение эмпирического базиса космологии, связанное с развитием современной наблюдательной техники, становлением астрономического и космического эксперимента, привело к ряду революционных открытий. В результате новейшие космологические идеи быстро проходят путь от научной экзотики, до научного знания, ставшего привычным. Принципиально изменился класс объектов, охватываемых понятием «Вселенная как целое»: наблюдаемая область - Метагалактика выступает сейчас лишь одной из множества вселенных. Это порождает многие фундаментальные философские вопросы: является ли это множество физически допустимых вселенных единым целым, присущи ли ему какие-либо общие закономерности, постижимы ли они? Как в свете новейших космологический концепций мыслится фундаментальный онтологический принцип - принцип субстанциального единства мира? Где на данном историческом этапе проходит граница познания, не проходит ли она через Человека? Что есть объективная реальность?

Значимость темы исследования определяется в значительной степени растущим интересом, проявляемым к концепциям Вселенной со стороны современного естествознания, гуманитарных исследований и, наук, причастных к практическому освоению космического пространства. На этом фоне возрастает необходимость изучения космологического знания, так как сложность и уникальность уникальность объекта космологии актуализирует методологические проблемы, связанные с динамикой идеалов и норм научного исследования. Тем более, что за короткий срок (с первой трети XX века и до настоящего момента) научные революции в космологии, дважды приводили к возникновению новых парадигм: фридмановской и инфляционной.

Важной стороной дальнейшего развития познания является совершенствование

методологии научного познания, рассмотрение науки в целом, космологии, в частности, в рамках социокультурного контекста. Это выдвигает задачу постижения глубинных механизмов социокультурной детерминации познания. Сопряженность космологии с мировоззренческими утверждениями, требует углубленного философского осмысления факта включенности человека с его ценностями, идеалами и целями, в содержание современного космологического знания.

Помимо всего прочего, всегда остается актуальной глобальная задача расширения и совершенствования теоретических принципов рассмотрения таких сфер как познание, наука, философия. Динамичная жизнь общества с необходимостью приводит к смене типа мышления, к становлению его новой парадигмы. Для современного космологического знания таким общим основанием может быть пост-пеклассическая рациональность, которая в настоящее время исследуется в различных аспектах эпистемологией, философией науки, синергетикой и др. В этих условиях обращение к изучению сущности космологического знания актуально для понимания особенностей нового типа рациональности.

Итак, необходимость философско-методологического исследования космологического знания, изучающего объект «Вселенная как целое», обусловлено недостаточным и разноречивым осмыслением с позиций современной философии специфики и форм проявления этого знания и исследования сопровождающих его феноменов.

Степень разработанности проблемы. Современная космология - это «западноевропейская» космология, идейные истоки которой уводят в античность. В нредфилософский период космологические представления зафиксированы в ранней космогонической и астрономической поэзии (Орфей, Гомер, Гесиод, Лин) и прозе (Ферекид из Сироса, Теаген, Акусилай). Космологические проблемы были едва ли ни главным содержанием первых натурфилософских учений (Фалес, Анак-симен, Гераклит Эфесский, Анаксимандр, Анаксагор). Атомисты (Демокрит, Эпикур. Левкипп, Тит Лукреций Кар) дополнили представления о Вселенной идеей ее бесконечности. Пифагор и последующая пифагорейская традиция внесли в концепцию Космоса-Вселенной математическое понимание гармонии. Космологическое учение являлась важнейшей частью философских воззрений Платона, его диалог «Тимей» - самое комментируемое в истории философии сочинение, начиная с древности. Космология занимала значительное место в «философии природы» Аристотеля. В целом - образы Вселенной присутствовали во всех философ-

ских онтологиях античности.

В средневековье космологические проблемы рассматривались преимущественно в теологическом контексте, как на латинском Западе (Тертуллиан, Ориген, Августин), так и на греческом Востоке («Каппадокийская школа»). В целом, и онтология августинианства (Петр Ломбардский, Ансельм Кентерберийский, Гуго Сен-Викторский, Ж.Буридан, Николай из Орема и др.), и томизма (Фома Ак-винский и его последователи) была проникнута духом креационизма.

Постепенное сближение натурфилософии с нарождающимся математическим естествознанием обогатило космологию новыми открытиями и идеями. «Упразднение» Космоса, геометризация пространства, бесконечная Вселенная, постепенно отделенная научным мышлением от мира ценностей (понятий совершенства, гармонии) осмысливалась в трудах философов, астрономов, физиков, теологов: Т.Браге, Дж.Бруно, Л.Больцмана, Г.Галилея, Я.Гевелия, В.Гершеля, Р.Декарта, В.Дерхэма, И.Канта, Р.Клаузиуса, И.Кеплера, Н.Коперника, И.Ламберта, П.Лапласа, И.Ньютона, Т.Райта, Э.Сведенборга, В.Уистона, К.В.Л.Шарлье и др.

Современная космология возникла вначале XX века, после создания А.Эйнштейном общей теории относительности. Еще более точно дату ее рождения отсчитывают от публикации статьи А.Фридмана «О кривизне пространства» (1922 г.). С нее началась коренная перестройка общих представлений о Вселенной и о методах космологии. Это, безусловно, затрагивало важнейшие философские проблемы, привлекавшие внимание многих философов, космологов, физиков современности, таких как Х.Альвен, Д.Бом, Г.Бонди, С.Вайнберг, А.Виленкин, В.Гейзенберг, В.И.Гинзбург, Т.Гоулд, Б.Грин, А.Г.Гус, Р.Дикке, П.Дэвис, Я.Б.Зельдович, А.Л.Зельманов, П.Иордан, Б.Картр, Ж.Леметр, А.Д.Линде, Э.Милн, И.Д.Новиков, И.Р.Пригожин, М.Рис, П.Стейнхардт, Дж.Уилер, А.Уайтхед, Дж.Уитроу, А.А.Фридман, Э.Хаббл, Ф.Хойл, С.Хокинг, Э.М.Чудинов, И.Шкловский, А.Эддингтон, А.Эйнштейн и др.

Обоснованию научного статуса космологии, выяснению ее объекта - Вселенной как целого - посвящены исследования А.Л.Зельманова, В.В.Казютинского, А.С.Кармина, Г.И.Наана, И.Л.Розенталя, А.Турсунова, Э.М.Чудинова, и др.

Сопряженные с этой проблемой методологические и мировоззренческие вопросы космологии получили освещение в работах Е.Ю.Бельской, Г.Бонди, М.П.Бронштейна, Б.П.Герасимовича, Т.Голда, Г.Дингла, П.Дирака, А.Л.Зельманова, Г.Мак-Витти, А.Г.Масевича, С.Т.Мелюхина, Э.Милна, А.М.Мостепаненко, М.В.Мостепаненко, М.К.Мюница, Дж.Норта, А.Н.Павленко, Б.Райтсмена, К.Х.Рахматуллина, Л.Ригера,

В.И.Свидерского, В.С.Степина, А.Турсунова, А.А.Фридмана, А.Эддингтона, и др.

В социокультурном и историческом контексте космологическое знание исследовалось А.В.Ахутиным, В.И.Бакиной, Ю.В.Балашовым, С.Б.Бондаренко, В.П.Визпшым, А.И.Еремеевой, Г.М.Идлисом, В.В.Казютинским, А.Койрс, С.Б.Крымским, Ю.В.Линником, И.Д.Рожанским, В.Г.Торосяном, А.Турсуновым и другими. В развитие мировоззренческой и концептуальной проблематики космологического знания внес значительный импульс антропный принцип, разрабатываемый П.Девисом, Р.Дикке, А.Л.Зельмановым, Я.Б.Зельдовичем, Г.М.Идлисом, Б.Картером, А.Д.Линде, И.Л.Розенталем, Дж.Силком, Дж.Уилером, С.Хокингом, И.С.Шкловским, анализируемый в работах Л.Б.Баженова, Л.М.Гиндилиса, Г.В.Гивишвили, В.В.Казютинского, С.Б.Крымского, А.М.Мостепаненко, А.Турсунова, А.Д.Урсула, и др.

Однако, несмотря на обширную литературу, которая носит по преимуществу естественнонаучный, а не философско-методологический характер, сохраняется неоднозначность в понимании объекта космологии «Вселенной как целого», в методологических вопросах превалирует классическая традиция, в то время как в содержании и формах современного космологического знания выявляются черты, свойственные более духу постнеклассической рациональности.

Теоретические источники, послужившие своеобразной «эмпирией» для данного диссертационного исследования, являются «Теогония» Гесиода, поэмы Гомера, фрагменты произведений ранних греческих философов, труды Платона, Аристотеля, К.Птолемея, Н.Коперника, Дж.Бруно, Г.Галилея, И.Кеплера, Р.Декарта, И.Ньютона, И.Канта, И.Ламберта, П.Лапласа, Б.Спинозы, К.В.Л.Шарлье, А.Эйнштейна, А.Фридмана, А.Линде, Дж.Уилера, В.Гейзенберга, М.Риса, Д.Бома, М.Бунге, А.Грюнбаума, П.Девиса; работы классиков постмодернизма: Ж.Бодрийяра, Ж.Делеза, Ф.Гваттари, Ж.-Ф.Лиотара, а также естественнонаучные работы по космологии и физике Ю.В.Барышева, С.Вайнберга, В.И.Гинзбурга, Э.Б.Глинера, А.Гуса, Б.Грина, А.Д.Долгова, Я.Б.Зельдовича, Д.А.Киржнеца, В.Н.Лукаша, И.Д.Новикова, Л.Б.Окуня, И.Р.Пригожина, М.Е.Прохорова, И.Л.Розенталя, М.В.Сажина, П.Стейнхардта, А.М.Черепащук, А.Д.Чернина и др.

Для выявления основных этапов и моделей космологического знания, в которых фиксируется образ Вселенной, помимо указанных выше первоисточников, были использованы работы В.Ф.Асмуса, А.В.Ахутина, П.П.Гайденко, Я.Э.Голосовкера, В.П.Горана, Р.Грейвса, Ф.Даннеманна, А.И.Еремеевой, Э.В.Ильенкова, В.В.Казютинского, А.С.Кармина, Ю.Кершенштайнер, Ф.Х.Кессиди, А.Койре,

В.Кранца, Н.А.Куна, А.Ф.Лосева, А.О.Маковельского, М.К.Мамардашвили, В.В.Налимова, И.Д.Рожанского, А.Турсунова, А.Уайтхеда, Э.Целлера, Ф.А.Цицина, А.Н.Чанышева, и др.

Эмпирические а теоретические аспекты космологического знания, а также
анализ особенностей визуального мышления и феномена синестезии в космологи
ческом познании был осуществлен с привлечением работ Ж.Адамара,
А.С.Алексеева, В.А.Андрусенко, Р.Арнхейма, А.М.Ахтямова, Л.Б.Баженова,
В.П.Бранского, М.Вертгеймера, Е.К.Войшвилло, Б.М.Галеева, Д.П.Горского,
В.И.Жуковского, Б.М.Кедрова, Н.И.Мартишиной, Л.А.Микешиной,

М.В.Мостепаненко, В.В.Налимова, М.Ю.Опенкова, Д.В.Пивоварова,

Р.Ю.Рахматуллина, В.С.Ротенберга, А.В.Славина, В.С.Степина, Г.Фолльмера, Дж.Холтона, В.С.Швырева, В.А.Штоффа и др.

В процессе исследования космологического знания в контексте классической и неклассической рациональности были привлечены работы Н.Б.Автономовой, В.А.Лекторского, А.С.Майданова, Н.Б.Маньковской, Л.А.Микешиной, Д.В.Попова, Т.Б.Романовской, В.С.Степина, Е.Л.Фейнберга, М.А.Чешкова и др.

Целью исследования является философско-методологическое осмысление различных форм и содержания космологического знания, в которых зафиксирован объект - «Вселенная как целое».

Задачи исследования:

Выявить и исследовать этапы и особенности эволюции космологического знания: мифологический, созерцательно-философский, эмпирический, теоретический и соответствующие им образы Вселенной.

Исследовать особенности визуального мышления в космологическом познании.

Зафиксировать и раскрыть особенности феномена синестезии в космологическом познании.

Выявить основные тенденции в развитии космологического знания в его движении от космологических моделей к когнитивным космологическим симулякрам.

Методологические основания диссертационного исследования.

Для эффективного решения поставленной проблемы и конструктивного исследования сформулированных задач использовались следующие методологические принципы и идеи:

во-первых, в качестве общей методологической основы диссертации использовался диалектический метод с его принципами, законами и категориями;

во-вторых, в качестве дополнительных средств, привлекались методы: историче-

ского и логического, моделирования (в форме интерпретации и конструирования), герменевтический, историко-философской и историко-научной реконструкции;

в-третьих, ряд идей философов-постмодернистов, связанных с комплексом философских, эпистемологических, методологических, эстетических представлений по поводу мировосприятия и оценки познавательных возможностей человека, познания природной и социальной действительности;

в-четвертых, комплекс физических и философских идей, связанных с общей теории относительности, квантовой физикой, фридмановской и инфляционной космологией;

в-пятых, идея эволюции, применяемая как по отношению к космическим объектам, так и по отношению к познавательным процессам.

Научная новизна исследования.

Выделены этапы эволюции содержания и форм космологического знания: мифологический, философский, эмпирический и теоретический образы Вселенной и исследованы особенности космологического знания в контексте различных типов рациональности.

Установлено, что роль визуального мышления в космологическом познании значительно возрастает для неклассического знания в связи с ростом в нем формально-абстрактного содержания.

Раскрыто, что визуальное мышление осуществляется в форме «гносеологической» синестезии, которая выступает как явление ассоциативного эвристического переноса качеств одной «гносеологической модальности» на другую в форме креативной трансляции эмоционально-художественного содержания в рационально-логическую конструкцию.

Уточнена связь эмпирического и теоретического уровней в космологии. В результате выявлено, что объектом космологического исследования становится симулякр, а космологическое познание выступает как процесс гносеологической симуляции.

Основные положения, выносимые на защиту:

В истории европейской космологии выделено четыре формы космологического знания, ядро содержания которого - образ Вселенной: мифологема, философема, эмпирическое и теоретическое понятие Вселенной как целого.

Неклассическая (инфляционная) космология строится на ряде физических идей коррелирующих с принципами постмодернистской философии. В результате - образ Вселенной носит ризоморфный, плюралистичный, нелинейный характер, на

грани порядка и хаоса.

Космологическое познание и знание с необходимостью включает в себя визуальное мышление, которое познает объекты на основе пространственно структурированных наглядных схем, осуществляет перевод количественных характеристик объекта, в визуальную форму.

Космологическому и шире - научному познанию присущ феномен синестезии. Синестезия «ответственна» за визуализацию идеи и выполняет компенсаторную функцию, восполняя дефицит в сфере чувственного, или преодолевает разрыв в логике рациональных рассуждений. Механизмом «гносеологической синестезии» является метафора.

5. Рациональное осмысление эмпирических данных и визуально-
синестезические процессы задают в неклассическом космологическом познании
эмоционально-художественную, образно-аллегорическую направленность содер
жанию познания, подчиненную имагинативной логике. В результате чего теорети
ческая реконструкция «Вселенной как целого» является не просто результатом
обобщения эмпирических данных, а есть сложная мысленная конструкция (ышу-
лякр), а само космологическое познание выступает как процесс естественной гно
сеологической симуляции.

Теоретическая и практическая значимость проведенных исследований в диссертации заключается в следующем:

во-первых, результаты исследования могут быть использованы для прояснения онтологической, гносеологической и антропологической проблематики, связанной с исследованием Вселенной;

во-вторых, материалы исследования содержат теоретические положения о некоторых сущностных характеристиках космологического знания, что позволяет по-новому сформулировать и решать ряд важных проблем теории познания (взаимосвязь культуры и познания, рациональности, соотношение результатов познания и действительности);

в-третьих; материалы диссертации могут быть использованы при чтении курса «Философия» в соответствующих темах, курсов «Концепции современного естествознания», «Философия науки», «Астрономия», «История астрономии», а также могут быть использованы при чтении спецкурсов и курсов по выбору.

Апробация работы. Основные положения диссертации и полученные результаты обсуждались на кафедре философии Омского государственного педагогического университета, на философском аспирантском семинаре при кафедре филосо-

фии ОмГПУ, на межфакультетском семинаре при кафедре теоретической физики и прикладной математики ОмГПУ, на заседаниях Омского отделения Российского философского общества.

Основные результаты исследования изложены в 12 публикациях, докладах и выступлениях на: Всероссийской научной конференции «Творческое наследие Г.Г.Шпета в контексте философских проблем формирования историко-культурного сознания» (Томск, 2002); Межвузовской научной конференции «Реальность. Человек. Культура» (Омск, 2002); Всероссийской научной конференции «Культура. Социум. Творчество» (Омск, 2002); ХШ-ой Международной междисциплинарной научной конференции молодых ученых «Человек. Природа. Общество. Актуальные проблемы» (Санкт-Петербург, 2002); Всероссийском семинаре «Диалектика бытия» (Уфа, 2003); V Конгрессе этнографов и антропологов России (Омск, 2003); Межвузовской научно-методической конференции «Пушкинские чтения - 2003» (Москва, 2003); Межрегиональной конференции «Человек в пространстве мифов» (Омск, 2004).

Структура и объем исследования Текст диссертационного исследования состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы, содержащего 265 наименований. Работа изложена на 169 страницах компьютерной верстки.

Мифологема «Вселенная»

Современная наука, основанная на западноевропейской традиции, своими истоками уходит в античную философию, которой, в свою очередь, исторически предшествовало мифологическое познание мира. Мифология - важнейшее и обширнейшее явление в культурной истории человечества. В чрезвычайно большом многообразии мифов различных народов мира установлен ряд устойчиво повторяющихся основных тем и мотивов, среди которых обязательно присутствуют мифы о происхождении небесных светил: солярные, лунарные, астральные мифы. Но центральную группу мифов у народов с развитыми мифологическими системами составляют мифы о происхождении мира, вселенной - космогонические мифы1.

В связи с этим правомерно возникает проблема образа Вселенной в мифологическом сознании, и проблема формы выражения космологического знания о Вселенной. Решение этой проблемы важно потому, что, вероятно, одним из первоисточников ранней греческой философии была не мифология вообще, а, главным образом, космогонические мифы, составлявшие основу космологических представлений.

С течением времени наука, став дифференцированным образованием, в котором каждое конкретное направление (например, естественнонаучное), изучая отдельный фрагмент мира, сохраняет с философией общее «генеалогическое родство» и использует ее в качестве методологического регулятива. Подчеркивая важную роль философских концепций в развитии науки, А.Койре сравнивает их со строительными лесами, которые научная мысль post factum может отбросить, но «только для того, чтобы заменить их другими» или «просто забыть о них, погрузив в сферу подсознания на манер грамматических правил, о которых забывают, по мере того как осваивают язык»2. Соглашаясь с мнением А.Койре, в том, что научная мысль никогда не была отделена полностью от философской мысли, следует все же признать особое положение в этом вопросе такой отрасли естественнонаучного знания как космология. Достаточно напомнить, что на интеллектуальной сцене натурфилософия в своей первоначальной форме предстала в основном в виде космологии. Они обе всегда были обращены на постижение мира как целого, на место человека в нем. Любые, даже самые спекулятивные космологические конструкции затрагивают философско-мировоззренческие проблемы и, наоборот, философские построения, так или иначе, соотносятся с космологическим знанием.

Хронологическую общность начального этапа возникновения философии и науки (VII-VI вв. до н.э.) можно рассматривать как важный «маркер» в истории формирования представлений об объекте космологической мысли. Это связано с тем, что в их дальнейшем развитии и в последующей эволюции содержания понятия Вселенной оказались тесно переплетены философские и натуралистические и, позднее, естественнонаучные смыслы. Но поскольку многие моменты космологической греческой мифологии были полно усвоены в ранней натурфилософии, решение проблемы, что представляла собой Вселенная как объект на начальном этапе космологического познания, и в какой форме было представлено знание о нем, следует начать с мифологии. Тем более, если согласиться с тем, что наука «не только сопровождается мифологией, но и реально питается ею, черпая из нее свои исходные интуиции»3, следует признать, что это в полной мере относится к науке о Вселенной.

Сфера космологического обширна даже для мифологического сознания. Актуальное состояние мира и его частей всегда связано с выяснением вопроса о его происхождении. Объяснение состава мироздания или роли какого-либо объекта в нем равнозначно описанию всей цепи порождения и ответа на вопрос: «как это возникло»4. В данном случае из такого широкого поля толкования космологических мифологических представлений необходимо «извлечь» ту часть, в которой сделан акцент на астрономических аспектах. Несмотря на то, что «мифологическое мышление есть обязательно и мышление космическое, уже по одному этому оно не может не охватывать небесных явлений»2 , которые не имеют изолированного значения и лишь в абстракции могут быть вычленены из мифологических описаний. Поэтому совершенно очевидно, что сформированное таким образом представление о Вселенной как об объекте космологической мысли будет носить реконструктивный характер. Основными источниками таких «избирательных» сведений о космологии греков в предфилософский период могут служить ранняя космогоническая и астрономическая поэзия (Орфей, Гомер, Гесиод, Лин) и проза (Ферекид из Сироса, Теаген, Акусилай).

Как отмечают комментаторы (Руфин. Recognition., X, ЗО)6, среди множества авторов у греков, писавших о происхождении мира, особенно выделяются двое: Орфей и Гесиод. Судя по фрагментам мифической биографии, Орфей из Либетр Фракийских, хронологически предшествовал Гесиоду и Гомеру. Несмотря на то, что Орфею приписывается довольно много произведений, среди которых есть и «Теогония», и «Астрономия», об их содержании известно только по пересказам более поздних авторов, которые иногда значительно отличается друг от друга.

Так, согласно Аристофану, орфическая теогония начинается следующим образом: «Хаос, Ночь и Эреб - вот что было сперва, да еще только Тартара бездна». При этом «вовсе не было воздуха, неба, земли» , они появляются позднее. Такое «добытийное» состояние с точки зрения здравого смысла противоречиво, так как, например Тартар располагался на краю Земли, которой еще не было! Однако если в этих образах видеть не столько космологические первопричины «мирогенеза», сколько мифологические персонажи, подчиненные, согласно ЭЛ.Голосовкеру8, особой «логике чудесного», легко и произвольно играющей со временем и пространством, то это нормальное явление.

Согласно неоплатоникам, в орфических рапсодиях все начинается с Хроноса, принимаемого «за единое начало всех вещей», Эфир и Хаос они принимают - за двоицу, яйцо объясняют как «абсолютное бытие и полагают эту триаду первой» в дальнейшей цепочке порождения мира9.

В описании орфической теогонии по Иерониму и Гелланику Дамасским сообщается, что первыми были два начала «вода и ил, который затвердел в землю». Третье начало, родившееся из них - нестареющий Хронос (Время), с которым «соединена Ананкэ [Необходимость] - то же самое существо, что и Адрастея - бестелесная, распростертая по всему космосу и касающаяся его границ» .

Философема «Вселенная»

Понятие «Вселенная» прошло долгий путь развития. В истории европейской культуры можно выделить ряд основных тенденций интерпретации данного понятия. В связи с многозначностью понятия Вселенной возникает необходимость выявить его содержание и эволюцию. Наличие семантического родства, общих этимологических корней с одной стороны способствует обнаружению инвариантного содержания синонимов, с другой - именно это обстоятельство способствовало смешению в обыденном и даже научном сознании понятий Мир, Вселенная, Космос. С целью выявить этот инвариант, «осевший» в понятии «Вселенная как целое» и содержательные отличия, необходимо провести некоторое предварительное этимологическое рассмотрение этого понятия.

В современный русский язык слово «Вселенная» проникло из старославянского языка, в котором оно возникло как словообразовательная калька греческого дом, oiKouusvri (ГОІКОІ)ЦЄУГ) - Ойкумена - населенная, обитаемая часть земли39, которая для античного грека являлась домом - 6 1ко. Первоначально, вероятно, это понятие являлось не космологическим, а географическим, связанным с определенными представлениями о форме и размерах Земли. Так, согласно воззрениям Левкип-па и Демокрита, Земля имела барабанообразную форму («видом она как бубен»60) с вогнутыми к центру сторонами. Верхняя вогнутая сторона, состоящая из Средиземного моря и окружающих его населенных земель, и есть «ойкумена».

Сходное представление об «ойкумене» как о небольшой, но населенной части Земли можно найти у Платона. В диалоге «Федон» он пишет, что Земля, представляющая собой разноцветный двенадцатигранник (симметричный додекаэдр) очень велика и «мы, обитающие от Фасиса до Геракловых Столпов, занимаем лишь малую ее частицу; мы теснимся вокруг нашего моря, словно муравьи или лягушки вокруг болота, и многие другие народы живут во многих иных местах, сходных с нашими»61.

Ко времени Александра Македонского, когда значительно расширились пределы греческих земель, произошло закрепление «ойкумены» в качестве географического термина. На это, в частности, указывает фрагмент из трактата Аристотеля «О небе», где он, обосновывая идею шарообразности Земли, прибегает к мнению тех, кто полагает, «что область Геракловых столпов соприкасается с областью Индии и что в этом смысле океан един». В доказательство «не таких уж невероятных воззрений» они «ссылаются на слонов, род которых обитает в этих обеих окраинных областях: оконечности [ойкумены], потому, мол, имеют этот [общий] признак, что соприкасаются между собой»62.

В несколько иной версии обозначение окружающего мира представлено в древнегреческом варианте словом та navxa - «Вселенная», понимаемая в буквальном смысле русского слова «все»63. Однако космологическое звучание этих терминов - приобретение более позднего времени. Космологический смысл имел и другой термин, которым греки обозначали мир - коа(ло. Его трактовка весьма разнообразна. Косгдо 64 это: упорядоченность, порядок; надлежащая мера, благопристойность; строение, устройство; государственный строй, правовой порядок; (на Крите) косм, носитель высшей государственной власти; мировой порядок, мироздание, мир; небо, небесный свод; мир, свет, земля; наряд, украшение; в переносном значении: свет, люди, украшение, краса, честь слава.

Многозначность данного термина, вероятно, связана с тем, что он является мировоззренческим концентратом, вбирающим в себя основные черты этой эпохи. Греческий космос, с одной стороны - протывополоэюность хаосу, беспорядочному нагромождению вещей, это гармония, пропорцгюнапьность, порядок, мера. С другой - красота, завершенность определенность. Рассмотрение различных сторон бытия сквозь «призму космоса» и определило различные модели его употребления.

Но вначале космос сформировался как эстетическая и социально-политическая категория, так как имел, главным образом, упорядочивающую функцию. Аргументировать эту точку зрения можно так. Формированию понятий о вещах предшествует формирование понятий о деятельности (о действиях с вещами). Познание начинается с конкретного, а действие всегда конкретно. Поэтому многие слова, обозначающие понятия происходят из глагольных форм. Например, ofoouucvr от глагола оіко - обитаю, населяю, сриоц; (природа) - от phyein - возникать, быть рожденным. Слово коацо, этимологически производно от глагола костцєсо, часть значений которого первоначально употреблялась в военном (строить, выстраивать, располагать в порядке, править, управлять и т.д.), часть в эстетическом смысле. Лишь впоследствии понятие Космоса стало использоваться в аспекте космологических представлений. Космос трактовался как небо, небесный свод, мир, мироздание, как выражение единого, не-расчлененного, сферически образованного высшего порядка. По мнению В.Кранца63, ссылающегося на один из подлинно установленных фрагментов Анаксимена, эта фундаментальнейшая мысль в истории человеческого духа восходит к милетцам. Другие исследователи (Guthrie W.K., Соболевский СИ.) первенство в этом вопросе отдают Пифагору представившему мир в качестве целого, описываемого в геометрических образах и, по словам Аристотеля, рассмотревшие «элементами всех вещей и всю Вселенную гармонией и числом»66.

Таким образом, примерно с VI века до н.э. в космологическом контексте все три понятия (Вселенная, Мир, Космос) в греческом языке приобрели сходное звучание: Вселенная - кооцо, то ovurcav, OiKoujicvr]67; Космос - коаио, то 5іа отл.иа68; Мир -коацо, то avujiav, oiKOvuevn,6 . Присутствующие в этом синонимическом ряду слова то біаоттцш и то ovu7iav, скорее всего, подчеркивают специфику Вселенной как объекта космологических представлений: 8ia - отгща, атоС, то - можно трактовать как выражение пространственно-временных свойств Вселенной (расстояние, промежуток; протяжение, длина; объем; промежуток времени; длительность)70. Слово то avurcav имеет два варианта употребления: первый - совокупность, целое; мир, вселенная (avu - Trav, avo то), второй - некоторый итог, обобщение: в целом, в общем (avurcav то)71. В обоих вариантах оно подчеркивает целостность, нерасчлененность обозначаемой вещи. Множество слов, происходящих от корня коодо, употребляются в значении мир, Вселенная: например, в названии сочинения Парменида кооцо-yovia - происхождение мира или в сочинении Демокрита коодо-урйфіа - описание мира, коацо-лоіїа - сотворение или образование мира72.

Однако, несмотря на этимологическое и семантическое родство рассмотренного синонимичного ряда понятий (Вселенная, Мир, Космос), на синкретизм античного миропонимания, в употреблении этих понятий уже в этот период, выделяются смысловые оттенки, которые, вероятно, и позволили разойтись им в дальнейшем. Различное семантическое звучание понятий «Вселенная» и «Космос» можно обнаружить еще в мифологии, и мифологизированной раннегреческой философии, в дальнейших попытках определить одно через другое.

Космологическое знание в контексте классической и неклассической рациональности

Для того чтобы «нарисовать» неклассический образ космологического знания, необходимо ответить на вопрос: что понимать под классическим и неклассическим научным знанием вообще и в космологии в частности. Наука как форма рационального познания в качестве конечного результата предполагает обоснованное, осмысленное, систематизированное знание247. Но сама научная рациональность динамичное понятие. Признавая рациональность одной из основных ценностей культуры, в философии обозначилась тенденция рассматривать ее как исторический эпифеномен.

Если рациональность трактовать как следование фиксированным правилам определенного содержания (К.Хюбнер), то рациональность научного познания будет выражаться в регламентировании познавательной деятельности своими «правилами». В качестве таковых В.С.Степин, например, предлагает сложные многоуровневые образования, состоящие из трех компонент: научная картина мира, идеалы и нормы науки и ее философские основания249. В общем виде, вероятно, можно говорить об онтологических и гносеологических основаниях этих «привил». Их радикальные изменения расцениваются как глобальные научные революции, являющиеся разделительным рубежом, отделяющим крупные стадии исторического развития науки, в которых могут быть представлены различные типы рациональности. Изменение представлений о рациональности ведет и к изменению образа науки и образа знания.

Традиционным стало выделение в развитии науки трех основных типов научной рациональности: классической (XVII - начало XX в.), неклассической (первая половина XX в) и постнеклассической (конец XX в.).

Классический тип научной рациональности, центрируя внимание на объекте, стремится при теоретическом объяснении и описании элиминировать все, что относится к субъекту, средствам и операциям его деятельности. Такая элиминация рассматривается как необходимое условие получения объективно-истинного знания о мире. Классическое воплощение этот тип рациональности нашел в ньютони-анской физике.

Неклассический тип научной рациональности учитывает связи между знаниями об объекте и характером средств и операций деятельности. Экспликация этих связей рассматривается в качестве условий объективно-истинного описания и объяснения мира. Субъект познания рассматривается уже в непосредственной связи со средствами познавательной деятельности. Рациональность этого типа воплощается в квантово-релятивистской физике.

Постнеклассическая научная рациональность учитывает соотнесенность знания об объекте не только со средствами, но и ценностно-целевыми структурами деятельности.

Эта схема прекрасно вписывается в историю естественнонаучного знания за исключением космологического знания. «Точка отсчета» в описанной выше схеме -XVII век. Что представляла собой космология и космологическое знание в этот период? Космологическое знание в значительной мере опиралось на результаты астрономической практики: в содержании космологического знания доминировали проблемы, связанные с устройством Вселенной, а не с ее происхождением. Теоретический фундамент космологического знания составляли общенаучные представления на уровне картины мира и метафизические воззрения.

В онтологических основаниях космологического знания на этом этапе лежали принципы механицизма и лапласовского детерминизма: Вселенная - гигантская механическая система, функционирующая в частях и в целом по законам механики, место цели занимает причина. Движение, для которого нет причины, допускается важнейшим законом механики - законом инерции. Это движение тождественно покою. Вселенная Ньютона статична, ибо ее части к движению не побуждаются никакой причиной.

К гносеологическом основаниям космологического знания можно отнести эпистемологическую ориентированность на астрономические наблюдения, но классическому воплощению этой методологической установки как активному вопроша-нию пассивной природы пытливым человеческим разумом в космологии, вероятно, препятствовало величие и масштабность ее объекта. Поэтому знание о Вселенной получалось сочетанием некоторой эмпирии, физических законов и метафизических принципов. Космологическое знание этого периода напоминает натурфилософские учения: с одной стороны оно обращено к природе, опыту (наблюдению), с другой - к метафизике.

Таким образом, то, что в типологизации В.С.Степина обозначено как классическая научная рациональность, в космологии проявляется лишь частично. Это еще не ставшее классическим естественнонаучным знание, вернее было бы в терминологии В.С.Степина обозначить как протоклассическое. Возможно, для космологического знания этого периода более приемлема его оценка как предельно выро.ж-денной натурфилософии, в которой уже проявляются элементы естественнонаучного знания.

Если в качестве научного эталона естествознания взять физику, а в рассматриваемый исторический отрезок - механику, то можно отметить, что физическому знанию присущи следующие характеристики: объективность; экспериментальная верифицируемость; количественная выразимость; математизированность; прогно-зируемость.

Космологическое знание, как и физическое, можно рассматривать как объективное в том смысле, что в процессе его получения можно абстрагироваться от влияния человека, как на сам процесс познания, так и на объект, ассоциирующийся с чем-то Божественным, и уже поэтому не подверженный вмешательству человека. Об экспериментальной верифицируемости космологического знания говорить некорректно: как можно экспериментальным путем проверить бесконечность Вселенной или эволюционную идею сада У.Гершеля, согласно которой наблюдаемое разнообразие вида туманностей обусловлено тем, что мы видим эти объекты на разных стадиях жизни, подобно деревьям в саду? Эмпирическая проверка возможна только для знания об отдельных объектах, но не Вселенной в целом. О прогностической силе и математической оформленности для космологического знания тоже говорить преждевременно, так как эти характеристики относятся к механике и астрономии, а не космологии, хотя и опирающейся на них.

Эти содержательные отличия физического и космологического знания проявляются и в различии форм организации знания. Если первое (например, классическая механика) уже претендует на статус научной теории, дающей целостное представление о закономерных и существенных связях механического мира, то второе -существует в формах, генетически предшествующих теории (в узком смысле слова): в классификациях, типологиях объектов, в первичных объяснительных схемах.

Любые классификации условны хотя бы в силу того, что выбор их оснований не является однозначным. Но историческая ретроспектива всегда позволяет выделить в развитии знания/познания качественно различные этапы, в основе которых лежат разные идеалы, нормы познавательных процедур, и т.п. Если в качестве основания рассматривать историческую «меру научности» космологического знания, то получается достаточно привычная, почти хрестоматийная периодизация развития западноевропейской космологии с мифологическим, натурфилософским, естественнонаучным и современным этапом.

Визуальное мышление в космологическом познании

«Конечный» результат любого познавательного процесса может быть представлен как гносеологический образ. В широком смысле, гносеологический образ - это любой дискретный элемент знания, несущий содержательную информацию об объекте, это познавательная конструкция, в которой переплетены два взаимосвязанных аспекта познания: чувственное, в том числе и наглядные представления, и рациональное, в котором функционируют знаковые, в том числе и вербальные формы. В действительности, связь между составляющими гносеологического образа оказывается куда более сложной. Соотнесение мышления лишь с вербальной формой оказывается недостаточным. В настоящее время этот тезис разделяют многие исследователи, хотя еще в недавнем прошлом он выглядел слишком экзотично.

Как выясняется, возможно, существование невербализованных, но осознанных познавательных процессов, не сводимых к обычному понятийному отражению. Одним из проявлений относительно автономного невербализованного уровня процесса мышления является визуальное мышление. С 70-х годов XX века визуальное мышление стало предметом активного изучения в психологии. Способность человека видеть мир не только таким, каким он существует в действительности, но и таким, каким он может быть, психологи связывают с особым типом мыслительной деятельности. Визуальное мышление определяется как «человеческая деятельность, продуктом которой является порождение новых образов, создание новых визуальных форм, несущих смысловую нагрузку и делающих значение видимым» . В философский дискурс это понятие вошло благодаря работам американского эстетика и психолога Р.Арнхейма, отечественных философов А.В.Славина, В.И.Жуковского, Д.В.Пивоварова и Р.Ю.Рахматуллина283.

В структуре научного познания визуальное мышление рассматривается как особая разновидность рационального отражения существенных связей и отношений вещей, осуществляемого не на основе слов естественного языка, а непосредственно на основе пространственно структурированных наглядных схем. Выраженный наглядный характер визуального мышления, использование для обозначения его «результатов» понятий «наглядный/зрительный/визуальный образ», а так- же многозначность трактовок понятий наглядности и образа вынуждает уточнить их содержание.

Образ - это форма отражения и освоения человеком объектов мира. Терминологически образ восходит к античному эйдосу (ібш, CIKOVCI, idea, simulacrum), имеющему двоякую природу: это то, что созерцается внутренним зрением, умом как картинка и то, что не имеет изобразительного характера и выражается словом. Вероятно, здесь истоки традиции связывать образ с чувственной воспринимаемостью: эйдос-картинка опосредован чувственностью. По аналогии с тем, что различают первую природу (natura prima) и вторую можно говорить о первичной и вторичной чувственности. Если понятие «образ» связано с чувственной воспринимаемостью (часто на уровне обыденных представлений), то говорят о чувственных образах, которые отражают свойства предметов, непосредственно воздействующих на анализаторы человека. Образ может быть и иной природы - понятийным (концептуальным), опосредованно и отвлеченно отражающим существенное в предметах3,47 и при этом наглядным. Наглядность в этом случае представлена в формах вторичной чувственности. Например, наглядное представление об объеме вещи дает изображение параболоида. Наглядный образ вращающейся параболы - вторичная чувственность, обусловленная понятием квадратичной функции.

При всей многозначности понятия наглядности, в большинстве трактовок отмечается обязательное наличие опоры (прямой или косвенной) на чувственно воспринимаемые вещи. По этой причине наглядные образы относят"90 к особой разновидности чувственных образов, гносеологическое качество которых несводимо к обычной чувственности. Так, чувственный образ зрительного восприятия -это зрительный образ. Однако не всякий зрительный образ может быть назван наглядным. Таковым он является при структурном соответствии оригиналу, например, при зрительном восприятии предмета, а не его знака. Поскольку в научном познании за знаками обычно «скрываются» понятия, можно сказать, что в этом случае, мы зрительно и наглядно воспринимаем только знак понятийного образа. Как верно отмечают В.И. Жуковский, Д.В.Пивоваров, Р.Ю. Рахматуллин291, наглядность привносится в зрительный образ, когда он используется субъектом для интерпретации и изложения знания. Поэтому понятие зрительного образа не тождественно понятию наглядного образа. Предикаты образа «наглядный», «визуальный» могут употребляться синонимично. Тогда под визуализацией будет пониматься в дальнейшем процесс создания визуального образа. Как видно из приведенного выше определения, в психологии подобный процесс отождествляется непосредственно с визуальным мышлением.

Представляется, что значение этого термина значительно шире. Визуализация, с одной стороны, это очень важный и относительно автономный этап визуального мышления (не обязательно первый или наоборот последний), с другой - это процессуальная форма самого визуального мышления. Визуальное мышление как рациональное отражение связано с понятийными (концептуальными) образами, и поэтому его роль важна в научном познании. Понятийные образы становятся наглядными, если получают интерпретацию в системе чувственных представлений человека (вторичная чувственность), в его познавательном опыте. Так, сущность понятия гравитации, трактуемой в ОТО А.Эйнштейна в геометрических образах, как проявление искривления пространства-времени, вполне наглядно представима на основе наблюдаемых ситуаций-аналогий с деформирующимися поверхностями под воздействием тяжелых предметов. Наглядное представление гравитации возникает как результат рационализации первичной чувственности, «данной» в этих визуальных аналогиях. Это уже вторичная чувственность, сопряженная с образами искривленного пространства, она обусловлена понятием о кривизне пространства.

Понятие присутствующего в разных вариантах инфляционного сценария Вселенной гипотетического скалярного поля Хиггса приобретает элементы наглядности, когда его проявления интерпретируются в образах «шарика», скатывающегося в ложбинку по пологому склону.

Особенно это актуально для абстрактных понятий из арсенала теоретического уровня научного исследования, которые часто проблематичны по своему онтологическому статусу и раскрывают свое значение только внутри теории, ее смысловых связей и отношений. Такие понятия именуются в логико-методологических исследованиях конструктами, и могут быть визуализированы (идеальный газ, черное тело, абсолютно твердое тело), что, безусловно, увеличивает их «эвристический вес» в познании. В общем случае возможности визуализации понятийных (в том числе и абстрактных) образов способствуют следующие три обстоятельства.

Первое - достаточно «респектабельное» и вряд ли уже кем-то оспариваемое в настоящее время суждение о том, что структура любого гносеологического образа (визуального - в частности) обязательно включает в себя чувственный аспект, хотя и допускает различную «количественную» пропорцию условно выделенных чувственного и рационального.

Умоляю тебя, дитя мое, посмотри на небо и землю и, видя все, что на них, познай, что все сотворил Бог из ничего и что так произошел и род человеческий. (Мак. 7:28)

Космологией называется наука о творении и развитии Вселенной. Представления о мире как развивающемся целом начали складываться ещё в античности. Платон учил, что мир сотворён Творцом (Демиургом) и является несовершенным отражением сферы совершенных вечных форм. Аристотель разделил мир на надлунный и подлунный, приписывая каждому из них свойства, соответствующие зрительному восприятию.

Постепенно человеческий разум раздвигал горизонты Вселенной. Птолемей, объединив философию Аристотеля и христианское мировоззрение, предложил модель вселенной, в которой Земля является центром, а вокруг неё движутся по своим сферам все известные в то время космические тела.

К XVI веку система Птолемея давала значительные погрешности в вычислении движения планет, что требовало введения громоздких, ничем не обоснованных поправок. В качестве альтернативы Николай Коперник предложил модель мира, в которой все планеты вращались по круговым орбитам вокруг Солнца, что по сравнению с моделью Птолемея давало большую точность в вычислении.

Затем Иоанн Кеплер, для повышения точности расчётов, предположил, что планеты движутся не по круговым, а по эллиптическим орбитам. Наконец, революционные открытия в области космологии последовали в начале XX столетия благодаря трудам швейцарского физика Альберта Эйнштейна.

Основы современной космологии

Возникновение современной космологии связано с созданием общей теории относительности (ОТО) Эйнштейном в 1916 г. Из уравнений ОТО следует кривизна пространства-времени и связь кривизны с плотностью массы (энергии).

Применив общую теорию относительности к Вселенной в целом, Эйнштейн обнаружил, что такого решения уравнений, которому бы соответствовала не меняющаяся во времени Вселенная не существует. Однако Эйнштейн представлял себе Вселенную как стационарную. Поэтому он ввёл в полученные уравнения дополнительное слагаемое, обеспечивающее стационарность Вселенной.

В 1922 г. советский математик А. Фридман впервые решил уравнения общей относительности применительно ко всей Вселенной, не накладывая условия стационарности. Он показал, что Вселенная, заполненная тяготеющим веществом должна расширяться или сжиматься. Полученные Фридманом уравнения лежат в основе современной космологии.

Открытие Хаббла

В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл опубликовал статью «Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей», в которой изложил эпохальное открытие: «во всех частях неба все далекие галактики удаляются от нас», причём скорость разлёта галактики пропорциональна её удалённости, т.е. чем дальше галактика, тем больше скорость её удаления. Хаббл получил такой вывод на основании экспериментальных данных: красного смещения излучения галактик, а коэффициент пропорциональности между скоростью галактики и её удаленностью получил название постоянной Хаббла.

Открытие Хабблом эффекта красного смещения в излучении галактик и их разбегания лежит в основе концепции расширяющейся Вселенной.

Согласно современным научным данным Вселенная расширяется, но центр расширения отсутствует: из любой точки Вселенной картина расширения будет представляться той же самой, а именно: все галактики будут иметь красное смещение, пропорциональное расстоянию до них. Само пространство как бы раздувается.

Если на воздушном шаре нарисовать галактики и начать его надувать, то расстояния между ними будут возрастать тем быстрее, чем дальше они расположены друг от друга. Разница лишь в том, что нарисованные галактики на шаре сами увеличиваются в размерах, реальные же звёздные системы повсюду во Вселенной сохраняют свой объем вследствие действия сил гравитации. По измеренным значениям скорости разлёта и постоянной Хаббла можно определить и время этого разлёта, т.е. возраст Вселенной, который составляет 10 – 15 млрд. лет. Таким образом, открытие Хаббла перевело вопрос о том, как возникла Вселенная в область компетенции науки.

Модель горячей Вселенной

В 1946 г. в США русским учёным-эмигрантом Георгием Гамовым была предложена концепция «горячей Вселенной», согласно которой сразу после «Большого взрыва» излучение доминировало над веществом вследствие разной скорости изменения плотностей излучения (~R-4) и вещества (~R-3). Теоретические расчёты показывают, что вещество стало преобладать над излучением через время, приблизительно равное 106 лет.

Модель горячей Вселенной получила своё экспериментальное подтверждение в 1965 г. при открытии реликтового излучения американскими учёными Арно Пензиасом и Робертом Херманом. Последние научные данные утверждают, что изотропия излучения очень высока, а его температура в настоящее время составляет 2,726 ˚К.

Согласно модели Гамова плазма и электромагнитное излучение на ранних стадиях расширения Вселенной характеризовались высокой плотностью и температурой. В ходе космологического расширения температура падала. При достижении температуры около 4000˚К произошла рекомбинация протонов и электронов, после чего равновесие образовавшегося вещества (гелия и водорода) с излучением нарушилось – кванты излучения уже не обладали необходимой для ионизации вещества энергией и проходили через него как через прозрачную среду. Температура обособившегося излучения продолжала снижаться и к нашей эпохе составила 2,7˚К. Таким образом, это излучение сохранилось до наших дней как реликт от эпохи рекомбинации и образования нейтральных атомов водорода и гелия. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной, которое называют Большим взрывом.

Модели Вселенной

Основным постулатом классической научной космологии является то, что эволюция Вселенной определяется гравитационными силами. А. Фридман дополнительно к нему постулировал начальные и граничные условия: «Вселенная во время своей эволюции всегда однородна и изотропна». Эти постулаты подтверждаются многочисленными наблюдениями.

В теории однородной и изотропной Вселенной оказываются возможным две модели Вселенной:

1. Модель первого типа. Вселенная неограниченно расширяется, вследствие чего при бесконечном расширении по прошествии многих миллиардов лет ожидается исчезновение всякой структуры Вселенной, и, как следствие, – тепловая смерть. Исчезновение структуры Вселенной описывается как затухание всех малых звёзд через 1012 лет, по прошествии ещё большего периода времени гравитационное коллапсирование центральных областей галактик в черные дыры, затем распад протонов и всех элементов, и, наконец, «испарение» чёрных дыр через излучение.

2. Модель второго типа. Эта модель предсказывает, что расширение Вселенной через 100 млрд. лет сменится сжатием, которое соответствует её деградации. При сжатии температура Вселенной начнёт расти, а при сокращении её размеров до 0,01 современной величины фон излучения ночью станет таким же, как днём. При дальнейшем сжатии после 700 000 лет космическая температура достигнет 10 000 000 градусов, а звёзды и планеты начнут превращаться в космическую плазму, состоящую из ядер, электронов и излучения. Вся материя Вселенной превратится в огненный шар и исчезнет вместе с пространством и временем при «Большом схлопывании» при сингулярности.

К какому типу относится реальная Вселенная, зависит от средней плотности материи ρ. Если ρ меньше некоторого критического значения ρк, то Вселенной соответствует модель 1 типа. Если ρ больше ρк, то расширение Вселенной сменится сжатием. Оценка реальной плотности материи очень трудна, т.к. в неё входят все виды вещества и излучения. Современные данные свидетельствуют скорее о вечном расширении. Эта неопределённость никак не сказывается на общем характере прошлого и современного расширения, а влияет лишь на определение возраста Вселенной.

История ранней Вселенной

Изложенная выше модель горячей Вселенной построена на общих законах физики, надёжно проверенных при атомных плотностях. Это позволяет «заглянуть» в историю до момента не ранее 1*10-4с от начала расширения. До момента рекомбинации, наступившего примерно через 1 млн. лет, Вселенная была непрозрачной для квантов света. Поэтому с помощью электромагнитного излучения нельзя заглянуть в эпоху, предшествующую рекомбинации. Это делается с помощью теоретических моделей.

В последние десятилетия развитие космологии и теории элементарных частиц позволило теоретически рассмотреть самую раннюю сверхплотную, т.н. инфляционную стадию расширения Вселенной, которая завершилась к моменту t=1*10-36 с. На данной стадии Вселенная расширялась с ускорением, а энергия в единице объёма оставалась постоянной.

Рассмотрим, как наука представляет историю Вселенной на ранних этапах. В начале расширения Вселенной её температура была так высока, что энергии фотонов хватало для рождения всех известных пар частиц-античастиц. При Т=1*1013 ˚К во Вселенной рождались и аннигилировали пары различных частиц и их античастиц. При Т=0,5*1013 ˚К практически все протоны и нейтроны аннигилировали, а остались только те, которым «не хватило» античастиц. Фотоны, энергия которых уменьшилась, уже не могли создавать частицы и античастицы. Реликтовый фон показал, что избыток частиц над античастицами составлял всего лишь 1*10-9 от общего числа частиц. Именно из этих «избыточных» частиц и состоит вещество наблюдаемой Вселенной. Через несколько секунд после начала расширения началась эпоха, когда образовались ядра дейтерия, гелия, лития и бериллия – эпоха первичного нуклеосинтеза. Она продолжалась около 3 минут, и в результате образовались ядра гелия. «Космологический нуклеосинтез практически заканчивается на He4; элементы со средними и большими атомными весами образуются в звёздах».

После эпохи нуклеосинтеза (до 3 минут) до эпохи рекомбинации происходило спокойное расширение и остывание Вселенной.

Такой представляется история Вселенной на временной оси.

	1040 – Лептонная пустыня
	1038 – Распад протонов и нейтронов на лептоны
	1018 – Смерть Солнца
Стандартное расширение.	1016 – Образование Галактик
	1012 – Образование атомов, отделение света от вещества
	102 – Образование ядер гелия
	10-5 – Образование барионов и мезонов из кварков
	10-10 – Отделение слабого взаимодействия
	10-35 – Появление кварков и антикварков, возникновение барионной ассиметрии
Инфляционное расширение	10-40 – Отделение сильного взаимодействия
	10-43 – Отделение гравитационного взаимодействия от единого
	0 – Большой взрыв

Сингулярность

Уравнения современной космологии позволяют найти закон расширения однородной и изотропной Вселенной и описать изменение её физических параметров в процессе расширения. Однако теория, однозначно определяющая поведение Вселенной на начальной стадии, не выработана.

В модели изотропной Вселенной выделяется особое начальное состояние – сингулярность. Это состояние характеризуется огромной плотностью материи и кривизной пространства. С сингулярности начинается взрывное, замедляющееся со временем расширение. В этом состоянии нарушаются классические законы физики, что заставляет физиков искать непротиворечивые модели, о которых будет сказано ниже.

Картина вблизи сингулярности следующая. В условиях высокой температуры вблизи сингулярности не могли существовать не только молекулы и атомы, но и даже атомные ядра; существовала лишь равновесная смесь различных элементарных частиц.

Квантовая теория гравитации

Как уже указывалось выше, сингулярность является «камнем преткновения» для классических законов механики, термодинамики и гравитации. Они теряют свой физический смысл в точке сингулярности. Особое положение в связи с этим занимает квантовая механика. Как известно, она полностью абстрагирована от таких понятий как координата и скорость и может успешно описывать поведение объектов через энергетические характеристики: массу и энергию. Поэтому многие учёные надеются получить непротиворечивое описание ранней стадии эволюции Вселенной с помощью теории квантовой гравитации. «Наука пока не располагает полной и согласованной теорией, объединяющей квантовую механику и гравитацию, – пишет в одной из своих работ Стивен Хокинг, - но возможность описания процессов лишь только с помощью квантовой механики приводит к революционным выводам»:

1. В связи с тем, что состояние Вселенной описывается лишь только её квантово-механическими характеристиками, а оно имеет вероятностный характер, то полностью отпадает такая характеристика нашего бытия, как время.

2. Для квантово-механического состояния характерно то, что прошедшее не является причиной настоящего, а настоящее не является причиной будущего в строгом смысле этого слова. Следовательно, можно сказать, что «даже если бы перед Большим взрывом происходили какие-нибудь события, по ним нельзя было бы спрогнозировать будущее, т.к. в точке сингулярности детерминированность событий равна нулю из-за квантово-механических процессов».

Причина мира, как мы видим, по-прежнему является для науки вопросом открытым.

Альтернативные модели Вселенной

Состояние сингулярности, с которого начиналась история Вселенной, может являться весомым аргументом в пользу творения мира. Наука в настоящее время не способна дать ответ на вопрос о том, что было в момент большого взрыва, или даже чуть раньше. «Белые пятна» в этой области теоретической физики, вынуждают ученых разрабатывать различные модели Вселенной, в которых сингулярность не является препятствием для классических законов физики. Ниже мы рассмотрим наиболее значительные из них.

Модель Германа Бонди и Томаса Голда

В 1948 г. Герман Бонди и Томас Голд предложили модель стационарной Вселенной. В её основе лежит идеальный космологический принцип: «не существует не только привилегированного места во Вселенной, но и привилегированного момента времени». Поэтому в любое время во всех точках пространства усредненные температура и плотность Вселенной будут иметь одни и те же значения. Такая Вселенная характеризуется экспоненциальным расширением, компенсируемым перманентным рождением вещества. «Синхронность расширения Вселенной и рождения вещества поддерживает постоянство плотности материи-энергии и тем самым приводит к представлению вечной Вселенной, находящейся в состоянии непрерывного рождения вещества».

Модификация теории относительности действительно «позволяет» 1 км 3 Вселенной за 1 год творить одну частицу. Это не противоречит экспериментальным данным, но, как замечает Хокинг, такой «производительности» катастрофически мало для "творения" новых галактик. В связи с тем, что между расширением Вселенной и рождением вещества отсутствует «тонкая связь», данная гипотеза является спорной.

Модель Алана Гута

Позднее американский физик Алан Гут предложил модель, в которой Вселенная имела температуру ниже критической для Большого взрыва без нарушения симметрии сил. Это состояние можно сравнить с переохлаждённой водой, когда она при охлаждении определённым образом, не замерзает и при отрицательной температуре. Вселенная в таком состоянии нестабильна и имеет дополнительную энергию, антигравитационное действие которой аналогично действию λ-члена в уравнении стационарной Вселенной. Согласно этой модели, даже в местах, где Вселенная была слишком плотной, взаимное притяжение её частей было слабее отталкивания, что повлияло на характер расширения Вселенной. Все неоднородности при этом могли просто сгладиться, как сглаживаются морщины при раздувании резинового шарика. Гут пришёл к следующему выводу: «Нынешнее гладкое однородное состояние могло развиться из большого числа неоднородностей». Стивен Хокинг не согласен с выводом Гута: «Вселенная расширялась так быстро, что предложенная модель фазового перехода не смогла бы существовать без нарушения симметрии сил». Более того, изотропность реликтового фона свидетельствует о том, что в «…прошлом Вселенная была ещё более однородна».

Модель Линде

В 1983 г. известный космолог Андрей Линде предложил хаотическую модель раздувания. Согласно этой модели Вселенная эволюционировала без фазового перехода и переохлаждения, но под воздействием бесспинового поля. Квантовые флуктуации этого поля в некоторых областях ранней Вселенной возрастали, в результате частицы начали расталкиваться. Энергия поля стала медленно уменьшаться, пока раздувание не перешло в такое же расширение, как в модели «горячей Вселенной». «Одна из областей, - отмечает Линде, - может превратиться в наблюдаемую нами Вселенную». Модель Линде показала, что «современное состояние Вселенной могло возникнуть из большого числа начальных конфигураций, но не из всякого начального состояния могла появиться такая Вселенная как наша».

Модель раздувания оставляет вопрос о начальных условиях возникновения Вселенной открытым.

Модель Хокинга

Стивен Хокинг стоит особо в ряду физиков-теоретиков. Главным для него является найти подходящую непротиворечивую математическую модель мира. Поэтому он сильно увлёчен введением математических переменных, функций, которые не являются отражением реальности, а лишь служат для упрощения математического аппарата поставленной им теории. Для упрощения математического аппарата им могут быть использованы переход из одной системы координат в другую и неподкреплённая никакими реальными физическими процессами замена действительного времени мнимым.

Хокинг считает, что сингулярность лишает модель Большого взрыва предсказательной силы, т.к. в момент сингулярности нарушаются законы физики и «...из Большого взрыва могло появиться что угодно». Поскольку квантовая теория утверждает, что «может произойти всё, что угодно, если только это не запрещено абсолютно», то Хокинг привлекает во всей полноте математический аппарат и методы квантовой теории. Он вводит понятие волновой функции Вселенной. Необходимость интегрирования требует введения особых граничных условий. Хокинг их вводит: «Граничное условие для Вселенной в том, что у неё нет границ». В его модели Вселенная не имеет границ и замкнута. Хокинг приводит следующий пример: если мы пойдём вдоль экватора, то вернёмся в ту же точку, не достигнув края (границы) Земли, и никто не будет спорить, что Земля ограничена. Хокинг считает, что «предположение об отсутствии границ может объяснить всю структуру Вселенной, включая маленькие неоднородности вроде нас самих».

Вселенная Хокинга не испытывает никаких сингулярностей. Более того, «положение об отсутствии границ превращает космологию в науку, поскольку позволяет предсказать результат любого эксперимента». В этой модели Вселенная рождается из ничего в буквальном смысле, и для этого не требуется существования вакуума.

Хокинг отмечает, что даже если «квантовая теория восстанавливает предсказуемость, потерянную классической теорией, она это делает не полностью». Для Хокинга важно, не то, что его теория не отражает реальность, а то, что эта теория имеет предсказательную силу: «Я не требую, чтобы теория соответствовала реальности, поскольку я не знаю, как она устроена. Реальность не является величиной, которую можно проверить с помощью лакмусовой бумажки. Всё это я связываю с тем, что теория должна предсказывать результаты измерений».

Однако сам Хокинг соглашается, что его квантовая модель «не описывает Вселенную, в которой мы живём, которая заполнена материей...», и для построения более «реалистической модели» опускает ранее привлекавшийся для объяснения космологический член и «включает» поля материи: «…похоже, что нужно иметь во Вселенной скалярное поле j с потенциалом V(j)», которое лишь при определённых условиях эквивалентно космологическому члену.

На наш взгляд, модель Хокинга является отражением мировоззрения автора. Для того, чтобы получить спонтанное, хаотичное рождение Вселенной, Хокинг накладывает на Вселенную условие отсутствия границ. Его Вселенная не нуждается в Творце, не нуждается во внешней причине, она существует только потому, что она не может не быть в силу собственной необходимости.

Илья Пригожин считает, что введение Хокингом мнимого времени вместо реального искажает картину реальности: «Предложение Хокинга (о мнимом времени – В. Р.) выходит за рамки теории относительности, но в действительности представляет собой ещё одну попытку отрицать реальность времени, описывая нашу Вселенную как статичную геометрическую структуру…».

Мы считаем, что безупречное применение математического аппарата может подтвердить любую теорию и какую угодно модель, однако мир, наделённый характеристиками вечного бытия, не может отражать ту реальность, в которой мы живём.

Космологическая модель Пригожина

Лауреат Нобелевской премии за достижения в области неравновесных процессов Илья Пригожин предложил свое понимание происхождения Вселенной. Он считает, что Вселенная возникла из «квантового вакуума» вследствие необратимого фазового перехода. Он утверждает, что Вселенная начала быть во времени, т.е. время вечно, а мир, наша Вселенная существует определённое время. Модель сотворения мира «из ничего» названа им «бесплатным завтраком», и является несостоятельной, поскольку «...вакуум уже наделен универсальными постоянными». Поэтому в его модели Вселенная возникает, формируется из чего-то прежде существующего. Творение мира Пригожин называет актом, трансцендентным по отношению к физической реальности.

Само возникновение видимого мира Пригожин связывает не с сингулярностью, а с неустойчивостью квантового вакуума. «Большой взрыв, – считает он, – необратимый процесс». Пригожин считает, «что от Правселенной, которую мы называем квантовым вакуумом, должен был произойти фазовый переход…».

По мнению Пригожина, «Вселенные возникают там, где амплитуды гравитационного поля и поля материи имеют большие значения».

В заключение краткого обзора концепций ученых необходимо отметить, что любое рассуждение о физическом состоянии Вселенной есть лишь плод интеллекта. Здесь наука подходит «...к краю положительного знания в опасной близости к научной фантастике», поскольку невозможно экспериментальное подтверждение теории. Поэтому построение учёным теоретической модели Вселенной всегда является отражением его мировоззрения.

Творение Вселенной «из ничего»

Современная теоретическая физика не знает законов, описывающих самозарождение Вселенной, поэтому в научной литературе употребляется термин «творение из ничего».

Согласно теории относительности энергия тела зависит от его массы. Даже если тело покоится, его энергия в этом состоянии, согласно уравнению Эйнштейна, определяется массой покоя:

E = mc²

Известно, что материя во Вселенной обладает положительной энергией. Всё вещество притягивает себя силами гравитации. Два близко расположенных тела обладают энергией, меньшей, чем каждое из них в отдельности, так как часть энергии уходит на гравитационное взаимодействие. Это явление называется дефектом масс.

Оно наблюдается как в микромире (энергия атомного ядра определяется суммой энергий элементарных частиц, за вычетом энергии связи), так и в мегамире (масса системы звёзд всегда меньше суммы отдельно взятых звёзд из-за того, что часть массы тел компенсируется энергией гравитационного взаимодействия).

Существование Вселенной с нулевой массой можно пояснить с помощью следующего примера. Если взять однородный шар с определённой плотностью и уменьшать его объём, то при определённом радиусе шара силы гравитационного притяжения полностью «скомпенсируют» его начальную массу. Поэтому ОТО допускает существование Вселенной с нулевой массой-энергией. В случае с примерно однородной в пространстве Вселенной «отрицательная энергия гравитации в точности компенсирует положительную энергию вещества», выраженную в массе покоя. Поэтому «новорождённая» Вселенная имела практически нулевую массу покоя и нулевую энергию. Таким образом, даже согласно законам теоретической физики творение Вселенной «из ничего» не противоречит одному из основополагающих законов материального мира – закону сохранения энергии.

Заключения из современной научной космологии

Теперь кратко перечислим основные положения современной научной космологии и проанализируем их.

1. Современная научная космология в корне подорвала классическое представление об окружающем мире как вечном и неизменяемом основании бытия. Согласно научным концепциям мир подвержен эволюционному изменению. Пространство и время, по словам У. Стоугера, «не являются абсолютными, их нельзя рассматривать отдельно от массы-энергии, которой они обладают». Для православного сознания отрицание вечности мира является весомым аргументом в пользу сотворения его Богом: «В начале Бог сотворил небо и землю» (Быт.1.1).

2. «Большой взрыв» – космологическое событие, тесно связанное с началом нашего мира. «Сейчас большинство космологов едины во мнении, - пишет в своей статье В. Г. Кречет, - что рождение Вселенной было квантовым процессом – Вселенная произошла в результате квантового перехода из потенциальной возможности в реальность ("Совершила скачок из Ничего во Время")». Акт рождения Вселенной признаётся единственным и неповторимым ни в одной лаборатории мира.

3. Мир, Вселенная начинает быть практически «из ничего». Это «ничего» ученые строго отделяют от того, что «родилось» потом.

«Творение» Вселенной «из ничего», не нарушающее законы сохранения энергии, признаётся современными физиками как неоспоримый аспект научной космологии. Однако важно отметить, что научное «из ничего» в действительности всегда есть «нéчто», в то время как богословие утверждает, что «ничто» есть полное отсутствие бытия. Например, при ионизации вакуума могут возникать пáры частица-античастица, но вакуум уже сам имеет определённое бытие, которое представляется физиками в высшей степени полным. «Что касается "создания из ничего" и вопроса о временном начале, - пишет У. Стоугер, - современная космология и физическая наука…, вероятно, никогда не придут самостоятельно к изучению этих вопросов на основании лишь космологии,... они недостаточно компетентны, чтобы заполнить гигантский пробел между абсолютным небытием (исключая Бога) и чем-то сотворенным». Поэтому если и существует абсолютное ничто, то наука не будет способна сказать что-либо о нём, поскольку оно не может быть измерено.

4. На начальной стадии развития Вселенной излучение превалировало над веществом, чему есть экспериментальное подтверждение. Обнаруженный электромагнитный фон реликтового излучения свидетельствует о строгой упорядоченности и однородности Вселенной на ранних стадиях развития. Этот фон является бесспорным фактом того события, о котором в Библии сказано: «Да будет свет!» (Быт. 1.2.). Проникнуть в историю дальше момента разделения света от вещества и подтвердить теорию экспериментально для науки не представляется возможным.

5. Квантово-механические процессы, происходящие на самых ранних стадиях развития Вселенной, свидетельствуют об отсутствии причинно-следственных связей. Для такого состояния неприменимы понятия «до» и «после», «ранее» и позже». Этот момент можно соотнести с попыткой ответить на вопрос о том, что «было, когда времени не было». Отсутствие строгой причинности свидетельствует о том, что события, предшествовавшие «Большому взрыву», не являются причиной бытия нашего мира. Поэтому причина мира остаётся лишь за пределами тварного бытия.

Размышляя о возможной первопричине мира, проф. М. Рьюз пишет: «Понятие о таковой причине возвращает нас, по сути дела, к признанию Высшей силы того или иного рода, которую вполне можно именовать Богом… Вообще же, предположение, что за покровом наличного бытия вселенной, за её организацией должен скрываться некий Разум, начинает казаться в наши дни всё более правдоподобным».

Даже в лице такого атеистически настроенного физика как Стивен Хокинг, современные ученые признают, что «большинство учёных пришло к убеждению, что Бог позволяет Вселенной развиваться в соответствии с определённой системой законов, и не вмешивается в её развитие, и не нарушает эти законы…, но законы ничего нам не говорят о том, как Вселенная выглядела, когда возникла, - завести часы и выбрать начало, всё-таки могло быть делом Бога».

Православное богословие о творении мира

Православное богословие черпает понимание происхождения Вселенной из Священного Писания, которое является для христиан непререкаемым авторитетом. Слово Божие было дано людям в ту эпоху, когда научное знание как таковое не существовало. Оно дано людям независимо от уровня их образованности на все времена. «Чтобы соответствовать любой эпохе, – пишет протоиерей Михаил Захаров, – язык Библии должен быть аллегоричен, а её тексты должны толковаться в зависимости от уровня знаний конкретной исторической эпохи».

Наука и Библия описывают один и тот же объект – видимую нами природу. Библейское сказание авторитетно и неизменно, труд ученых, напротив, состоит в раскрытии картины мира через термины и понятия на основе постоянно развивающегося научного опыта. Подобный труд, но на основании библейского повествования, предпринимают и богословы: «Ибо невидимое Его, вечная сила Его и Божество, от создания мира через рассматривание творений видимы» (Рим. 1:20). Ниже мы рассмотрим основные положения святоотеческой космологии, которые могут быть соотнесены с соответствующими положениями научной космологии.

1. Бог – творец мира, как видимого, так и невидимого. «Для мира Бог есть начало, – пишет святитель Григорий Нисский, - предел, источник существования и цель всех стремлений». Всемогущество Бога в акте творения для верующего человека не вызывает никакого сомнения: «Создатель, имея творческую силу, достаточную не для одного только мира, но в бесконечное число крат превосходнейшую, все величие видимого мира привёл в бытие одним мановением воли».

2. Поскольку мир сотворен Богом, он, следовательно, не вечен, и имеет начало. Протоиерей Василий Зеньковский замечает, что тварность мира – «это есть утверждение, что мир не имеет корней в самом себе, что мир возник благодаря некоей надмирной силе». Идея тварности заставляет рассматривать соотношение двух реальностей – Бога и мира. Эта идея впервые была выражена в Ветхом Завете: «Посмотри на небо и землю, и, видя всё, что на них, познай, что всё сотворил Бог из ничего» (2Мак. 7,28).

2. Бог создал мир из ничего. Бог, не нуждаясь для создания мира в исходном материале, творит мир не только по форме, но и по веществу. «Он (Бог) помыслил и том, каким должен быть мир, и произвёл материю, соответствующую форме мира», - пишет святитель Василий Великий.

Для изложения этого догмата христианства нужно сделать вводные замечания. Утверждение, что Бог – есть абсолютное, совершенное, полное бытие, не вызывает ни у кого возражений. Если мир, как и Бог, вечен, то он также абсолютен и имеет основания в самом себе. Тогда и Бог, и мир абсолютны, а последний является для нас выражением Бога, Его абсолютной сущности. Предупреждая научные открытия XX в. об относительности пространства и времени, а, следовательно, и всего мира в целом, христианские философы на основании Божественного Откровения утверждали, что Бог и мир по сущности различны. Преподобный Иоанн Дамаскин писал, что мир бесконечно отстоит от Бога не местом, а природой. Различие по сущности означает абсолютность Одного – (Бога), обусловленность другого (мира).

В. Н. Лосский, подтверждая онтологический дуализм Бога и мира, писал, что «творение "из ничего" как раз и означает акт, производящий нечто вне Бога, сотворение сюжета абсолютно нового, не обоснованного ни божественной природой, ни какой-либо материей, ни возможностью какого-либо бытия вне Бога». Таким образом, православное богословие видит бытие мира обусловленным бытием Бога.

3. Мир создан цельным, прекрасным, гармоничным. В конце каждого дня творения Господь оглядывал созданное и видел, «что оно хорошо». (Быт 1.25). Удивляясь красоте мира, святитель Григорий Нисский писал: «Мир есть целое, стройное и согласное», а святитель Василий Великий, подчёркивая особую любовь и согласие мира, отмечал: «Мир есть целое при всей разнородности своего состава, ибо связан от Бога неким неразрывным союзом любви в единое общение и в одну гармонию». Красота и гармония мира определяются причастностью творческому акту Бога: «Бог не только причина мира, но и его художник». Целостность и гармоничность мира являются основанием его познаваемости для человеческого разума и причиной всякого научного знания.

4. Мир существует согласно установленным Богом законам. Совокупность законов, определяющих бытие мира, мы можем назвать божественным замыслом о мире. Этот божественный замысел не мог возникнуть в Боге внезапно, он существовал ещё до бытия мира, т.е. вне времени, в вечности: «Ведомы Богу от вечности все дела Его» (Деян.15,18). Православие утверждает, что мир был создан Богом посредством божественных идей. Вот как говорит об этом святитель Василий Великий: «Было нечто, как вероятно, и прежде сего мира.... Еще ранее бытия мира было некоторое состояние, приличное премирным силам, превысшее времени, вечное, приснопродолжающееся. В нем-то Творец и Зиждитель всяческих совершил создания – мысленный свет, приличный блаженству любящих Господа, разумные и невидимые природы (выделено нами – В. Р.) и все украшение умосозерцаемых тварей, превосходящих наше разумение, так что нельзя изобрести для них и наименований». Эти божественные идеи в «…акте творения, засеменяя тварное бытие, живут с этого момента нераздельной от мира жизнью… Но идеи в мире – от Бога, но в мире они не есть Бог и не делают мир Богом, - говорит протоиерей В. Зеньковский, - они пребывают в тварном мире, который не имеет в самом себе ключа к пониманию его, откуда в мире идеи». Преподобный Иоанн Дамаскин также утверждает предвечное существование законов бытия мира: «Бог созерцал все вещи прежде бытия их от вечности, …и каждая вещь получает бытие своё в опредёленное время, согласно с Его вечной, соединённой с хотением мыслью, которая есть предопределение, и образ, и план».

О планомерном постепенном характере возникновения мира говорит святитель Василий Великий: «Они-то (разумные, мысленные твари), - наполняют собою сущность невидимого мира… А когда уже стало нужно присоединить к существующему и сей мир,… тогда произведено сродное миру и находящимся в нем животным и растениям преемство времени, всегда поспешающее и протекающее, и нигде не прерывающее своего течения».

Последним важным положением, которое мы желаем отметить, является то, что Бог является причиной мира. Причина возникновения мира кроется в бытии Бога, а не в самом мире. Мир не может быть причиной самого себя. Одной из «причин», побудивших Бога на создание мира преп. Иоанн Дамаскин считает Его благость: «Благий и преблагий Бог не удовольствовался созерцанием Себя Самого, но по преизбытку благости восхотел, чтобы произошло нечто, что в будущем пользовалось бы Его благодеяниями и было причастно Его благости». Однако, это не было необходимостью: «Творение – свободный акт… Для Божественного существа оно не обусловлено никакой внутренней необходимостью». В силу этого богословие не может дать строгое определение «причине мира». Неудивительно, что и наука подошла к такой же границе, за которой разрушаются все причинно-следственные связи мира.



ВВЕДЕНИЕ	3
1. СТАНОВЛЕНИЕ КОСМОЛОГИИ	5
1.1. Древняя космология	5
1.2. Начало научной космологии	7
2. КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАДОКСЫ	10
2.1. Фотометрический парадокс	10
2.2. Гравитационный парадокс	11
2.3. Термодинамический парадокс	11
2.4. Неевклидовы геометрии	14
3. ТЕОРИИ ХХ В. О ПРОИСХОЖДЕНИИ ВСЕЛЕННОЙ	16
3.1. Саморазвивающаяся вселенная А.А. Фридмана	16
3.2. Открытие красного смещения Э. Хаббла	17
3.3. Концепция "Большого взрыва"	17
3.4. Модель "Горячей вселенной"	17
3.5. Модель "Холодной вселенной"	18
3.6. Открытие реликтового излучения	19
4. СОВРЕМЕННАЯ НАУКА О ПРОИСХОЖДЕНИИ ВСЕЛЕННОЙ	20
4.1. Тепловая история или сценарий образования крупномасштабной структуры Вселенной	20
4.2. Теория о раздувающейся Вселенной	22
4.3. Обоснование отсутствия начальной сингулярности в развитии Вселенной	23
4.4. Теория о пульсирующей Вселенной	24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	26
Список использованной литературы	27

ВВЕДЕНИЕ

Проблема зарождения и существования Вселенной во все времена занимала человечество. Небо, которое было доступно для его обозрения, очень его интересовало. Недаром астрономия считается одной из самых древних наук. Для изучения вселенной в целом, в астрономии появилась новая наука-космология.

По определению А.Л. Зельманова (1913-1987) космология - это совокупность накопленных теоретических положений о строении вещества и структуре Вселенной, как цельного объекта, так и отдельные научные знания охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной.

Выводы космологии называются моделями происхождения и развития Вселенной. Почему моделями? Дело в том, что одним из основных принципов современного естествознания является возможность проведения управляемого эксперимента над изучаемым объектом. Только если можно провести любое количество экспериментов и все они приводят к одному результату, то на основе этих экспериментов делают заключение о наличии закона, которому подчиняется функционирование данного объекта. Лишь в этом случае результат считается достоверным с научной точки зрения.

К Вселенной это методологическое правило остается неприменимым. Наука формулирует универсальные законы, а Вселенная уникальна. Это противоречие, которое требует считать все заключения о происхождении и развитии Вселенной не законами, а лишь моделями, т. е. возможными вариантами объяснения.

Обращаясь к проблеме методологического обоснования современной научной космологии, мы не можем не коснуться вопроса о надобности такой процедуры. Действительно, как зарубежными (Х. Дингл, М. Мюнитц, Д. Норт, Ф. Типлер и др.), так и отечественными (Г.М. Идлис, В.В. , А. Турсунов и др.) авторами проблема эта ставилась и дебатировалась неоднократно. Полученные результаты, в интересующем нас разрезе – направление эволюции космологического знания, т.е. в вопросе о ее пути (методе) – можно, не претендуя на полноту, свести к следующим положениям: 1) Космология имеет свой собственный предмет, отличный от предмета физики или математики – физико-геометрический аспект Вселенной как целого. 2) Предмет ее исследования задается языком математики. 3) Следствия космологической теории должны получать в конечном счете опытное (наблюдательное, экспериментальное) подтверждение или опровержение, чем утверждается научный статус космологии. Под опытной проверкой понимается наблюдательная и экспериментальная – в той мере, в какой физика элементарных частиц сопряжена с космологией – верифицируемость и фальсифицируемость космологического знания, производимая инструментальными средствами. 4) Любые попытки элиминировать эмпирическую верифицируемость космологического знания, или реинтерпретировать ее, расцениваются как угроза ее научному статусу, а поэтому, предварительно подвергнутые критике, должны быть выведены за пределы собственно научных исследований.

1. СТАНОВЛЕНИЕ КОСМОЛОГИИ

Современная космология - это астрофизическая теория структуры и динамики изменения Метагалактики, включающая в себя и определенное понимание свойств всей Вселенной. Космология основывается на астрономических наблюдениях Галактики и других звездных систем, общей теории относительности, физике микропроцессов и высоких плотностей энергии, релятивистской термодинамике и ряде других новейших физических теорий.

Данное определение космологии берет в качестве предмета этой науки только Метагалактику. Это связано с тем, что все данные, которыми располагает современная наука, относятся только к конечной системе - Метагалактике, и ученые не уверены, что при простой экстраполяции свойств этой Метагалактики на всю Вселенную будут получены истинные результаты. При этом, безусловно, суждения о свойствах всей Вселенной являются необходимой составной частью космологии. Космология сегодня является фундаментальной наукой. И она больше, чем какая-либо другая фундаментальная наука, связана с различными философскими концепциями, по-разному понимающими устройство мира.

1.1. Древняя космология

Космология берет свое начало в представлениях древних, в частности в древнегреческой мифологии, где очень подробно и достаточно систематизирование рассказывается о сотворении мира и его устройстве. Впрочем, мифология любого народа, достаточно развитого для того, чтобы создавать космологические мифы, может похвастаться не менее интересными идеями. И это не случайно. Огромный мир вокруг нас всегда волновал человека. Он с давних времен старался понять, как устроен этот мир, что такое в этом мире Солнце, звезды, планеты, как они возникли. Это - из разряда тех вопросов, которые принято называть «вечными», человек никогда не перестанет искать ответа на них.

После того как появилась философия, пришедшая вместе с наукой на смену мифологии, ответ на эти вопросы стали искать в основном в рамках философских концепций, причем почти каждый философ считал своим долгом затронуть их.

Общепризнанным итогом античной космологии стала геоцентрическая концепция Птолемея, просуществовавшая в течение всего Средневековья.

С приходом Нового времени философия уступила свое первенство в создании космологических моделей науке, которая добилась особенно больших успехов в XX веке, перейдя от различных догадок в этой области к достаточно обоснованным фактам, гипотезам и теориям. При этом далеко не все ученые согласны с вышеприведенным определением космологии, многие считают ее учением о Вселенной в целом, то есть учением обо всем, что существует.

Отвечая на закономерный вопрос, откуда мы можем знать, что происходит в масштабах Вселенной, они исходили из очень популярной методологической установки, предполагающей, что на разных уровнях существования природы повторяются одни и те же законы, одно и то же устройство материальных систем. Различия могут быть лишь в масштабах. Такова, например, космология Фурнье Дальба, английского физика, появившаяся в 1911 году. Его Вселенная чем-то похожа на матрешку: Вселенные существуют одна в другой, меньшие внутри больших, и в их устройстве проявляются одни и те же правила. К этому времени уже были открыты первые элементарные частицы и создана планетарная модель атома. Так почему было не предположить, что ядро атома - это солнце, а электроны - планеты, на которых даже могут жить люди. И где гарантия, что наш мир не является такой же элементарной частицей для Мегамира.

Тем не менее, несмотря на всю грандиозность этой идеи, Вселенная, устроенная по этому принципу, достаточно скучна и однообразна. В таком случае она представляет собой бесконечную совокупность одинаковых предметов.

Реальная природа куда сложнее и многообразнее. Переход от одних масштабов к другим, если этот переход достаточно велик, сопровождается и коренными качественными изменениями. Микромир, о котором мы уже говорили, оказался совсем не похожим на то, что, изучают астрономы. Что же касается Мегамира, несмотря на естественную ограниченность наших размеров и знаний, есть все основания утверждать, что с переходом к космическим масштабам нам нередко приходится встречаться с чем-то принципиально новым, неведомым в земной человеческой практике.

1.2. Начало научной космологии

Основателем научной космологии считается Николай Коперник, который поместил Солнце в центр Вселенной и низвел Землю до положения рядовой планеты Солнечной системы. Конечно, он был весьма далек от правильного понимания устройства мира. Так, по его убеждению, за орбитами пяти известных в то время планет располагалась сфера неподвижных - звезд. Звезды на этой сфере считались равноудаленными от Солнца, а природа их была неясной. Коперник не видел в них тел, подобных Солнцу, и, будучи служителем церкви, склонялся к мнению, что за сферой неподвижных звезд находится «эмпирей», или «жилище блаженных» - обитель сверхъестественных тел и существ.

В одном Коперник был твердо уверен - радиус сферы неподвижных звезд должен был быть очень велик. Иначе было бы трудно объяснять, почему с движущейся вокруг Солнца Земли звезды кажутся неподвижными.

Поставьте перед лицом указательный палец и посмотрите на него попеременно то правым, то левым глазом - палец будет смещаться па фоне более далеких предметов, например, стены. Такое кажущееся смещение предмета при изменении позиции наблюдателя называется параллактическим смещением. Расстояние между крайними точками наблюдения называется базисом. Чем больше базис, тем больше и параллактическое смещение. Чем дальше от нас наблюдаемый предмет, тем меньше параллактическое смещение. Отодвиньте палец от лица и вы легко в этом убедитесь.

Хотя расстояние от Земли до Солнца во времена Коперника в точности не было известно, многие факты говорили о том, что оно весьма велико. Казалось бы, при этом звезды должны описывать на небе маленькие окружности - своеобразное отражение действительного обращения Земли вокруг Солнца. Но такие параллактические смещения звезд явно отсутствовали, из чего Коперник и сделал вывод о колоссальных размерах сферы неподвижных звезд.

Вселенная по Копернику - мир в скорлупе. В этой модели легко найти немало пережитков средневекового мировоззрения. Но прошло всего несколько десятилетий, и Джордано Бруно разбил коперниковскую «скорлупу» неподвижных звезд.

Д. Бруно считал звезды далекими солнцами, согревающими бесчисленные планеты других планетных систем. Бруно считал глупцом того, кто мог думать, что могучие и великолепные мировые системы, заключающиеся в беспредельном пространстве, лишены живых существ. Так прозвучала беспредельно смелая по тем временам мысль о пространственной бесконечности Вселенной. Он считал, что Вселенная бесконечна, что существует бесчисленное число миров, подобных миру Земли. Он полагал, что Земля есть светило, и что ей подобны Луна и другие светила, число которых бесконечно, и что все эти небесные тела образуют бесконечность миров. Он представлял себе бесконечную Вселенную, заключающую в себе бесконечное множество миров.

Идеи Бруно намного обогнали его век. Но он не мог привести ни одного факта, который бы подтверждал его космологию - космологию бесконечной, вечной и населенной Вселенной.

Прошло всего десятилетие, и Галилео Галилей в изобретенный им телескоп увидел в небе то, что до сих пор оставалось скрытым для невооруженного глаза. Горы на Луне наглядно доказывали, что Луна и в самом деле есть мир, похожий на Землю. Спутники Юпитера, кружащиеся вокруг величайшей из планет, походили на наглядное подобие Солнечной системы. Смена фаз Венеры не оставляла сомнений в том, что эта освещенная Солнцем планета действительно обращается вокруг него. Наконец, множество невидимых глазом звезд и особенно удивительная звездная россыпь, составляющая Млечный путь, - разве все это не подтверждало учение Бруно о бесчисленных солнцах и землях? С другой стороны, темные пятна, увиденные Галилеем на Солнце, опровергали учение Аристотеля и других древних философов о неприкосновенной чистоте небес. Небесные тела оказались похожими на Землю, и это сходство земного и небесного заставляло постепенно отказаться от ошибочного представления о Солнце как центре всего Мироздания.

Современник и друг Галилея, Иоганн Кеплер, уточнил законы движения планет, а великий Исаак Ньютон доказал, что все тела во Вселенной независимо от размеров, химического состава, строения и других свойств взаимно тяготеют друг к другу. Космология Ньютона вместе с успехами астрономии XVIII и XIX веков определила то мировоззрение, которое иногда называют классическим. Оно стало итогом начального этапа развития научной космологии.

Эта классическая модель достаточно проста и понятна. Вселенная считается бесконечной в пространстве и во времени, иными словами, вечной. Основным законом, управляющим движением и развитием небесных тел, является закон всемирного тяготения. Пространство никак не связано с находящимися в нем телами и играет пассивную роль вместилища для этих тел. Исчезни вдруг все эти тела, пространство и время сохранились бы неизменными. Количество звезд, планет и звездных систем во Вселенной бесконечно велико. Каждое небесное тело проходит длительный жизненный путь. И на смену погибшим, точнее, погасшим звездам вспыхивают новые, молодые светила. Хотя детали возникновения и гибели небесных тел оставались неясными, в основном эта модель казалась стройной и логически непротиворечивой. В таком виде эта классическая модель господствовала в науке вплоть до начала XX века.

Бесконечности Вселенной в пространстве гармонично соответствовала ее вечность во времени. Ныне, миллиард лет назад, миллиарды лет в будущем она останется, в сущности, одной и той же. Неизменность космоса как бы подчеркивала бренность, непостоянство всего земного.

2. КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАДОКСЫ

2.1. Фотометрический парадокс

Первая брешь в этой спокойной классической космологии была пробита еще в XVIII в. В 1744 г. астроном Р. Шезо, известный открытием необычной «пятихвостой» кометы, высказал сомнение в пространственной бесконечности Вселенной. В ту пору о существовании звездных систем и не подозревали, поэтому рассуждения Шезо касались только звезд.

Если предположить, утверждал Шезо, что в бесконечной Вселенной существует бесчисленное множество звезд и они распределены в пространстве равномерно, то тогда по любому направлению взгляд земного наблюдателя непременно натыкался бы на какую-нибудь звезду. Легко подсчитать, что небосвод, сплошь усеянный звездами, имел бы такую поверхностную яркость, что даже Солнце на его Фоне казалось бы черным пятном. Независимо от Шезо в 1823 г. к таким же выводам пришел известный немецкий астроном Ф. Ольберс. Это парадоксальное утверждение получило в астрономии наименование фотометрического парадокса Шезо-Ольберса. Таков был первый космологический парадокс, поставивший под сомнение бесконечность Вселенной.

Устранить этот парадокс ученые пытались различными путями. Можно было допустить, например, что звезды распределены в пространстве неравномерно. Но тогда в некоторых направлениях на звездном небе было бы видно мало звезд, а в других, если звезд бесчисленное множество, их совокупная яркость создавала бы бесконечно яркие пятна, чего, как известно, нет.

Когда открыли, что межзвездное пространство не пусто, а заполнено разреженными газово-пылевыми облаками, некоторые ученые стали считать, что такие облака, поглощая свет звезд, делают их невидимыми для нас. Однако в 1938 г. академик В. Г. Фесенков доказал, что, поглотив свет звезд, газово-пылевые туманности вновь переизлучают поглощенную ими энергию, а это не избавляет нас от фотометрического парадокса.

2.2. Гравитационный парадокс

В конце XIX в. немецкий астроном К. Зеелигер обратил внимание и на другой парадокс, неизбежно вытекающий из представлений о бесконечности Вселенной. Он получил название гравитационного парадокса. Нетрудно подсчитать, что в бесконечной Вселенной с равномерно распределенными в ней телами сила тяготения со стороны всех тел Вселенной на данное чело оказывается бесконечно большой или неопределенной. Результат зависит от способа вычисления, причем относительные скорости небесных тел могли быть бесконечно большими. Так как ничего похожего в космосе не наблюдается, Зеелигер сделал вывод, что количество небесных тел ограничено, а значит, Вселенная не бесконечна.

Эти космологические парадоксы оставались неразрешенными до двадцатых годов нашего столетия, когда на смену классической космологии пришла теория конечной и расширяющейся Вселенной.

2.3. Термодинамический парадокс

Мы уже говорили о началах термодинамики и некоторых выводах из них. Мир полон энергии, которая подчиняется важнейшему закону природы - закону сохранения энергии. При всех своих превращениях из одного вида в другой энергия не исчезает и не возникает из ничего. Общее количество энергии остается постоянным. Казалось бы, из этого закона неизбежно вытекает вечный круговорот материи во Вселенной. В самом деле, если в Природе при всех изменениях материи она не исчезает и не возникает из ничего, а лишь переходит из одной формы существования в другую, то Вселенная вечна, и материя, ее составляющая, пребывает в вечном круговороте. Таким образом, погасшие звезды снова превращаются в источник света и тепла. Никто, конечно, не знал. как это происходит, но убеждение в том, что Вселенная в целом всегда одна и та же, было в прошлом веке почти всеобщим.

Тем неожиданнее прозвучал вывод из второго закона термодинамики, открытого в прошлом веке англичанином У. Кельвином и немецким физиком Р. Клаузиусом. При всех превращениях различные виды энергии в конечном счете переходят в тепло, которое, будучи предоставлено себе, стремится к состоянию термодинамического равновесия, то есть рассеивается в пространстве. Так как такой процесс рассеяния тепла необратим, то рано или поздно все звезды погаснут, все активные процессы в Природе прекратятся и Вселенная превратится в мрачное замерзшее кладбище. Наступит «тепловая смерть Вселенной».

Ошеломляющее впечатление, произведенное на естествоиспытателей прошлого века вторым началом термодинамики, было особенно сильно еще и потому, что вокруг себя, в окружающей нас Природе они не видели фактов, его опровергающих. Наоборот, все, казалось, подтверждало мрачные прогнозы Клаузиуса.

Конечно, есть в Природе и антиэнтропийные процессы, при которых беспорядок, а значит, и энтропия уменьшаются. Таковы процессы, происходящие в органическом мире, в человеческой деятельности. Но при более глубоком рассмотрении ситуации всегда оказывается, что уменьшение беспорядка в одном месте неизбежно сопровождается его увеличением в другом. Более того, возникший по вине человека беспорядок значительно превышает тот порядок, который он внес в Природу, так что, в конечном счете, энтропия и тут продолжает расти. Встать на позицию Клаузиуса - это значит признать, что Вселенная имела когда-то начало и неизбежно будет иметь конец. Действительно, если бы в прошлом Вселенная существовала вечно, то в ней давно наступило бы состояние тепловой смерти, а так как этого нет, то, по убеждению Клаузиуса и многих других его современников, Вселенная была сотворена сравнительно недавно. А в будущем, если не случится какое-нибудь чудо, Вселенную ждет тепловая смерть.

На опровержение второго начала термодинамики были брошены силы всех материалистически мыслящих ученых. Так, в 1895 г. Людвиг Больцман предложил свою вероятностную трактовку второго начала. По его гипотезе, возрастание энтропии происходит потому, что состояние беспорядка всегда более вероятно, чем состояние порядка. Но это не означает, что процессы противоположного характера, то есть самопроизвольные с уменьшением энтропии, абсолютно невозможны. Они в принципе возможны, хотя и крайне маловероятны.

Всюду мы наблюдаем, как тепло от более горячего тела переходит к более холодному. Однако в принципе возможно и другое: кусок льда, брошенный в печь, увеличит ее жар. Не исключено и такое событие, что все молекулы воздуха в нашей комнате соберутся вдруг в одном ее углу, а вы погибнете от удушья в другом. Наконец, возможно, что обезьяна, посаженная за пишущую машинку, случайно выстучит пальцем сонет Шекспира. Все эти события возможны, но вероятность их близка к нулю. Такова же, по Больцману, вероятность существования нас с вами.

Больцман не сомневался, что Вселенная бесконечна в пространстве и времени. В основном и почти всегда она пребывает в состоянии тепловой смерти. Однако иногда в некоторых ее районах возникают крайне маловероятные отклонения (флуктуации) от обычного состояния Вселенной. К однойизних принадлежит Земля и весь видимый нами космос. В целом же Вселенная - безжизненный мертвый океан с некоторым количеством островков жизни.

Гипотеза Больцмана хотя и подвергла сомнению всеобщность и строгую обязательность второго начала, не смогла удовлетворить оптимистически мыслящих ученых. К тому же и расчеты показали, что вероятность возникновения такой гигантской флуктуации в пространстве практически равна нулю.

Были и другие попытки объяснить этот термодинамический парадокс, но они так же не увенчались успехом.

Три космологических парадокса: фотометрический, гравитационный и термодинамический - заставили ученых серьезно усомниться в бесконечности и вечности Вселенной. Именно - они заставили А. Эйнштейна в 1917г. выступить с гипотезой о конечной, но безграничной Вселенной.

Предположим, что вещество, составляющее планеты, звезды и звездные системы, равномерно рассеяно по всему мировому пространству. Тем самым мы допускаем, что Вселенная всюду однородна и к тому же изотропна, то есть во всех направлениях имеет одинаковые свойства. Будем считать, что средняя плотность вещества во Вселенной выше так называемой критической плотности. Если все эти требования соблюдены, мировое пространство, как это доказал Эйнштейн, замкнуто и представляет собой четырехмерную сферу, для которой верна не привычная школьная геометрия Евклида, а геометрия Римана.

2.4. Неевклидовы геометрии

Мы привыкли, что в двухмерном пространстве, то есть на плоскости, есть своя, присущая только плоскости геометрия. Так, сумма углов в любом треугольнике равна 180°. Через точку, лежащую вне прямой, можно провести только одну прямую, параллельную данной. Это - постулаты Евклидовой геометрии. По аналогии предполагается, что и реальное трехмерное пространство, в котором мы с вами существуем, есть евклидово пространство. И все аксиомы плоскостной геометрии остаются верными и для пространства трех измерений. Такой вывод на протяжении многих веков не подвергался сомнению. Лишь в прошлом веке независимо друг от друга русский математик Николай Лобачевский и немецкий математик Георг Риман усомнились в общепризнанном мнении. Они доказали, что могут существовать и иные геометрии, отличные от евклидовой, но столь же внутренне непротиворечивые.

Итак, пятый постулат Евклида утверждает, что через точку вне прямой можно провести лишь одну прямую, параллельную данной. Логически рассуждая, легко увидеть еще две возможности:

Через точку вне прямой нельзя провести ни одной прямой, параллельной данной (постулат Римана);

Через точку вне прямой можно провести бесчисленное множество прямых, параллельных данной (постулат Лобачевского).

На первый взгляда эти утверждения звучат абсурдно. На плоскости они и в самом деле неверны. Но ведь могут существовать и иные поверхности, где имеют место постулаты Римана и Лобачевского.

Представьте себе, например, поверхность сферы. На ней кратчайшее расстояние между двумя точками отсчитывается не по прямой (на поверхности сферы прямых нет), а по дуге большого круга (так называют окружности, радиусы которых равны радиусу сферы). На земном шаре подобными кратчайшими, или, как их называют, геодезическими, линиями служат меридианы. Все меридианы, как известно, пересекаются в полюсах, и каждый из них можно считать прямой, параллельной данному меридиану. На сфере выполняется своя, сферическая геометрия, в которой верно утверждение: сумма углов треугольника всегда больше 180°. Представьте себе на сфере треугольник, образованный двумя меридианами и дугой экватора. Углы между меридианами и экватором равны 90°, а к их сумме прибавляется угол между меридианами с вершиной в полюсе. На сфере, таким образом, нет непересекающихся прямых.

Существуют и такие поверхности, для которых оказывается верным постулат Лобачевского. К ним относится, например, седловидная поверхность, которая называется псевдосферой. На ней сумма углов треугольника меньше 180°, и невозможно провести ни одной прямой, параллельной данной.

После того, как Риман и Лобачевский доказали внутреннюю непротиворечивость своих геометрий, возникли законные сомнения в евклидовом характере реального трехмерного пространства. Не является ли оно искривленном наподобие сферы или псевдосферы? Конечно, наглядно представить себе искривленность трехмерного пространства невозможно. Можно лишь рассуждать по аналогии. Поэтому, если реальное пространство не евклидово, а сферическое, не следует воображать его себе в виде некоторой обычной сферы. Сферическое пространство есть сфера, но сфера четырехмерная, не поддающаяся наглядному представлению. По аналогии можно сделать вывод, что объем такого пространства конечен, как конечна поверхность любого шара - ее можно выразить конечным числом квадратных сантиметров. Поверхность всякой четырехмерной сферы также выражается в конечном количестве кубометров. Такое сферическое пространство не имеет границ и в этом смысле - безгранично. Летя в таком пространстве по одному направлению, мы в конце концов вернемся в исходную точку. Так же и муха, ползущая по поверхности шара, нигде не найдет границ. В этом смысле и поверхность любого шара безгранична, хотя и конечна. То есть безграничность и бесконечность - разные понятия.

3. ТЕОРИИ ХХ В. О ПРОИСХОЖДЕНИИ ВСЕЛЕННОЙ

Наиболее общепринятой в космологии является модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной, построенная на основе общей теории относительности и релятивистской теории тяготения, созданной Альбертом Эйнштейном в 1916 году. В основе этой модели лежат два предположения: 1) свойства Вселенной одинаковы во всех ее точках (однородность) и направления (изотропность); 2) наилучшим известным описанием гравитационного поля являются уравнения Эйнштейна. Из этого следует так называемая кривизна пространства и связь, кривизны с плотностью массы. Космологию, основанную на этих постулатах называют релятивистской. Важным пунктом данной модели является ее нестационарность, это означает, что Вселенная не может находиться в статическом, неизменном состоянии.

3.1. Саморазвивающаяся вселенная А.А. Фридмана

Новый этап в развитии релятивистской космологии был связан с исследованиями русского ученого А.А. Фридмана (1888-1925), который математически доказал идею саморазвивающейся Вселенной. Работа А.А. Фридмана в корне изменила основоположения прежнего научного мировоззрения. По его утверждению космологические начальные условия образования Вселенной были сингулярными. Разъясняя характер эволюции Вселенной, расширяющейся начиная с сингулярного состояния, Фридман особо выделял два случая:

а) радиус кривизны Вселенной с течением времени постоянно возрастает, начиная с нулевого значения;

б) радиус кривизны меняется периодически: Вселенная сжимается в точку (в ничто, сингулярное состояние), затем снова из точки, доводит свой радиус до некоторого значения, далее опять, уменьшая радиус своей кривизны, обращается в точку, и т.д.

3.2. Открытие красного смещения Э. Хаббла

На этот вывод не было обращено внимания вплоть до открытия американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 году так называемого «красного смещения». Красное смещение - это понижение частот электромагнитного излучения: в видимой части спектра линии смещаются к его красному концу. Обнаруженный ранее эффект Доплера гласил, что при удалении от нас какого-либо источника колебаний, воспринимаемая вами частота колебаний уменьшается, а длина волны соответственно увеличивается. При излучении происходит «покраснение», т. е. линии спектра сдвигаются в сторону более длинных красных волн.

Так вот, для всех далеких источников света красное смещение было зафиксировано, причем, чем дальше находился источник, тем в большей степени. Красное смещение оказалось пропорционально расстоянию до источника, что и подтверждает гипотезу об удалении их, т. е. о расширении Метагалактики - видимой части Вселенной.

3.3. Концепция "Большого взрыва"

Составной частью модели расширяющейся Вселенной является представление о Большом Взрыве, происшедшем где-то примерно 12 - 18 млрд. лет назад.

Джордж Лемер был первым, кто выдвинул концепцию «Большого взрыва» из так называемого «первобытного атома» и последующего превращения его осколков в звезды и галактики. Конечно, со стороны современного астрофизического знания данная концепция представляет лишь исторический интерес, но сама идея первоначального взрывоопасного движения космической материи и ее последующего эволюционного развития неотъемлемой частью вошла в современную научную картину мира.

3.4. Модель "Горячей вселенной"

Принципиально новый этап в развитии современной эволюционной космологии связан с именем американского физика Г.А.Гамова (1904-1968), благодаря которому в науку вошло понятие горячей Вселенной. Согласно предложенной им модели «начала» эволюционирующей Вселенной «первоатом» Леметра состоял из сильно сжатых нейтронов, плотность которых достигала чудовищной величины - один кубический сантиметр первичного вещества весил миллиард тонн. В результате взрыва этого «первоатома» по мнению Г.А.Гамова образовался своеобразный космологический котел с температурой порядка трех миллиардов градусов, где и произошел естественный синтез химических элементов. Осколки первичного яйца - отдельные нейтроны затем распались на электроны и протоны, которые, в свою очередь, соединившись с нераспавшимися нейтронами, образовали ядра будущих атомов. Все это произошло в первые 30 минут после «Большого Взрыва.

Горячая модель представляла собой конкретную астрофизическую гипотезу, указывающую пути опытной проверки своих следствий. Гамов предсказал существование в настоящее время остатков теплового излучения первичной горячей плазмы, а его сотрудник Герман еще в 1948 г. довольно точно рассчитал величину температуры этого остаточного излучения уже современной Вселенной. Однако Гамову и его сотрудникам не удалось дать удовлетворительное объяснение естественному образованию и распространенности тяжелых химических элементов во Вселенной, что явилось причиной скептического отношения к его теории со стороны специалистов. Как оказалось, предложенный механизм ядерного синтеза не мог обеспечить возникновение наблюдаемого ныне количества этих элементов.

3.5. Модель "Холодной вселенной"

Ученые стали искать иные физические модели «начала». В 1961 году академик Я.Б. Зельдович выдвинул альтернативную холодную модель, согласно которой первоначальная плазма состояла из смеси холодных (с температурой ниже абсолютного нуля) вырожденных частиц - протонов, электронов и нейтрино. Три года спустя астрофизики И.Д. Новиков и А.Г. Дорошкевич произвели сравнительный анализ двух противоположных моделей космологических начальных условий - горячей и холодной и указали путь опытной проверки и выбора одной из них. Было предложено с помощью изучения спектра излучений звезд и космических радиоисточников попытаться обнаружить остатки первичного излучения. Открытие остатков первичного излучения подтверждало бы правильность горячей модели, а если таковые не существуют, то это будет свидетельствовать в пользу холодной модели.

3.6. Открытие реликтового излучения

В конце 60-х годов группа американских ученых во главе с Р. Дикке приступила к попыткам обнаружить реликтовое излучение. Но их опередили Л. Пепзиас и Р. Вильсон, получившие в 1978 г. Нобелевскую премию за открытие микроволнового фона (это официальное название реликтового излучения) на волне 7,35 см.

Примечательно, что будущие лауреаты Нобелевском премии не искали реликтовое излучение, а в основном занимались отладкой радиоантенны, для работы по программе спутниковой связи. С июля 1964 г. по апрель 1965 г они при различных положениях антенны регистрировали космическое излучение, природа которого первоначально была им не ясна. Этим излучением и оказалось реликтовое излучение.

Таким образом, в результате астрономических наблюдений последнего времени удалось однозначно решить принципиальный вопрос о характере физических условий, господствовавших на ранних стадиях космической эволюции: наиболее адекватной оказалась горячая модель «начала». Сказанное, однако, не означает, что подтвердились все теоретические утверждения и выводы космологической концепции Гамова. Из двух исходных гипотез теории - о нейтронном составе «космического яйца» и горячем состоянии молодой Вселенной - проверку временем «выдержала «только «последняя, указывающая на количественное преобладание излучения над веществом у истоков ныне наблюдаемого космологического расширения.

1. СОВРЕМЕННАЯ НАУКА О ПРОИСХОЖДЕНИИ ВСЕЛЕННОЙ

4.1. Тепловая история или сценарий образования крупномасштабной структуры Вселенной

На нынешней стадии развития физической космологии на передний план выдвинулась задача создания тепловой истории Вселенной, в особенности сценария образования крупномасштабной структуры Вселенной. Последние теоретические изыскания физиков велись в направлении следующей фундаментальной идеи: в основе всех известных типов физических взаимодействий лежит одно универсальное взаимодействие; электромагнитное, слабое, сильное и гравитационное взаимодействия являются различными гранями единого взаимодействия, расщепляющегося по мере понижения уровня энергии соответствующих физических процессов. Иначе говоря, при очень высоких температурах (превышающих определенные критические значения) различные типы физических взаимодействий начинают объединяться, а на пределе все четыре типа взаимодействия сводятся к одному единственному протовзаимодействию, называемому «Великим синтезом».

Согласно квантовой теории то, что остается после удаления частиц материи (к примеру, из какого-либо закрытого сосуда с помощью вакуумного насоса), вовсе не является пустым в буквальном смысле слова, как это считала классическая физика. Хотя вакуум не содержит обычных частиц, он насыщен «полуживыми», так называемыми виртуальными тельцами. Чтобы их превратить в настоящие частицы материи, достаточно возбудить вакуум, например, воздействовать на него электромагнитным полем, создаваемым внесенными в него заряженными частицами.

Но что же все таки явилось причиной «Большого Взрыва»? Судя по данным астрономии физическая величина космологической постоянной, фигурирующей в эйнштейновских уравнениях тяготения, очень мала, возможно близка к нулю. Но даже будучи столь ничтожной, она может вызвать очень большие космологические последствия. Развитие квантовой теории поля привело к еще более интересным выводам. Оказалось, что космологическая постоянная является функцией от энергии, в частности зависит от температуры. При сверхвысоких температурах, господствовавших на самых ранних фазах развития космической материи, космологическая постоянная могла быть очень большой, а главное, положительной по знаку. Говоря другими словами, в далеком прошлом вакуум мог находиться в чрезвычайно необычном физическом состоянии, характеризуемом наличием мощных сил отталкивания. Именно эти силы и послужили физической причиной «Большого Взрыва» и последующего быстрого расширения Вселенной.

Рассмотрение причин и последствий космологического «Большого Взрыва» было бы не полным без еще одного физического понятия. Речь идет о так называемом фазовом переходе (превращении), т.е. качественном превращении вещества, сопровождающимся резкой сменой одного его состояния другим. Советские ученые-физики Д.А. Киржниц и А.Д. Линде первыми обратили внимание на то, что в начальной фазе становления Вселенной, когда космическая материя находилась в сверхгорячем, но уже остывающем состоянии, могли происходить аналогичные физические процессы (фазовые переходы).

Дальнейшее изучение космологических следствий фазовых переходов с нарушенной симметрией привело к новым теоретическим открытиям и обобщениям. Среди них обнаружение ранее неизвестной эпохи в саморазвитии Вселенной. Оказалось, что в ходе космологического фазового перехода она могла достичь состояния чрезвычайно быстрого расширения, при котором ее размеры увеличились во много раз, а плотность вещества оставалась практически неизменной. Исходным же состоянием, давшим начало раздувающейся Вселенной, считается гравитационный вакуум. Резкие изменения, сопутствующие процессу космологического расширения пространства характеризуются фантастическими цифрами. Так предполагается, что вся наблюдаемая Вселенная возникла из единственного вакуумного пузыря размером меньше 10 в минус 33 степени. Вакуумный пузырь, из которого образовалась наша Вселенная, обладал массой, равной всего-навсего одной стотысячной доле грамма.

4.2. Теория о раздувающейся Вселенной

В настоящее время еще нет всесторонне проверенной и признанной всеми теории происхождения крупномасштабной структуры Вселенной, хотя ученые значительно продвинулись в понимании естественных путей ее формирования и эволюции. С 1981 года началась разработка физической теории раздувающейся (инфляционной) Вселенной. К настоящему времени физиками предложено несколько вариантов данной теории. Предполагается, что эволюция Вселенной, начавшаяся с грандиозного общекосмического катаклизма, именуемого «Большим Взрывом», в последующем сопровождалась неоднократной сменой режима расширения.

Согласно предположениям ученых, спустя 10 в минус сорок третьей степени секунд после «Большого Взрыва» плотность сверхгорячей космической материи была очень высока (10 в 94 степени грамм/см кубический). Высока была и плотность вакуума, хотя по порядку величины она была гораздо меньше плотности обычной материи, а поэтому гравитационный эффект первобытной физической «пустоты» был незаметен. Однако в холе расширения Вселенной плотность и температура вещества падали, тогда как плотность вакуума оставалась неизменной. Это обстоятельство привело к резкому изменению физической ситуации уже спустя 10 в минус 35 степени секунды после «Большого Взрыва». Плотность вакуума сначала сравнивается, а затем, через несколько сверхмгновений космического времени, становится больше ее. Тогда и дает о себе знать гравитационный эффект вакуума - его силы отталкивания вновь берут верх над силами тяготения обычной материи, после чего Вселенная начинает расширяться в чрезвычайно быстром темпе (раздувается) и за бесконечно малую долю секунды достигает огромных размеров. Однако этот процесс ограничен во времени и пространстве. Вселенная, подобно любому расширяющемуся газу, сначала быстро остывает и уже в районе 10 в минус 33 степени секунды после «Большого Взрыва» сильно переохлаждается. В результате этого общевселенческого «похолодания» Вселенная от одной фаза переходит в другую. Речь идет о фазовом переходе первого рода - скачкообразном изменении внутренней структуры космической материи и всех связанных с ней физических свойств и характеристик. На завершающей стадии этого космического фазового перехода весь энергетический запас вакуума превращается в тепловую энергию обычной материи, а в итоге вселенческая плазма вновь подогревается до первоначальной температуры, и соответственно происходит смена режима ее расширения.

4.3. Обоснование отсутствия начальной сингулярности в развитии Вселенной

Не менее интересен, а в глобальной перспективе более важен другой результат новейших теоретических изысканий – принципиальная возможность избегания начальной сингулярности в ее физическом смысле. Речь идет о совершенно новом физическом взгляде на проблему происхождения Вселенной.

Оказалось, что вопреки некоторым недавним теоретическим прогнозам (о том, что начальную сингулярность не удастся избежать и при квантовом обобщении общей теории относительности) существуют определенные микрофизические факторы, которые могут препятствовать беспредельному сжатию вещества под действием сил тяготения.

Еще в конце тридцатых годов было теоретически обнаружено, что звезды с массой, превышающей массу Солнца более чем в три раза, на последнем этапе своей эволюции неудержимо сжимаются до сингуляторного состояния. Последнее в отличие от сингулярности космологического типа, именуемой фридмановской, называется шварцшильдовским (по имени немецкого астронома, впервые рассмотревшего астрофизические следствия энштейновской теории тяготения). Но с чисто физической точки зрения оба типа сингулярности идентичны. Формально они отличаются тем, что первая сингулярность является начальным состоянием эволюции вещества, тогда как вторая - конечным.

Согласно недавним теоретическим представлениям гравитационный коллапс должен завершиться сжатием вещества буквально «в точку» - до состояния бесконечной плотности. По новейшим же физическим представлениям коллапс можно остановить где-то в районе планковской величины плотности, т.е. на рубеже 10 в 94 степени грамм / см. кубический. Это значит, что Вселенная возобновляет свое расширение не с нуля, а имея геометрически определенный (минимальный) объем и физически приемлемое, регулярное состояние.

4.4. Теория о пульсирующей Вселенной

Академик М.А. Марков выдвинул интересный вариант пульсирующей Вселенной. В логической рамке этой космологической модели старые теоретические трудности, если не решаются окончательно, то, по крайней мере, освещаются под новым перспективным углом зрения. Модель основана на гипотезе согласно которой при резком уменьшении расстояния константы всех физических взаимодействий стремятся к нулю. Данное предположение - следствие другого допущения, согласно которому константа гравитационного взаимодействия зависит от степени плотности вещества.

Согласно теории Маркова, всякий раз, когда Вселенная из фридмановской стадии (конечное сжатие) переходит в стадию деситтеровскую (начальное расширение), ее физико-геометрические характеристики оказываются одними и теми же. Марков считает, что этого условия вполне достаточно для преодоления классического затруднения на пути физической реализации вечно осциллирующей Вселенной.

Что же ожидает нашу Вселенную в будущем, если она будет неограниченно расширяться? О процессе продолжающегося расширения нашей Вселенной свидетельствуют почти все данные наблюдений. По мере расширения пространства материя, становится все более разреженной, галактики и их скопления все более удаляются друг от друга, а температура фонового излучения приближается к абсолютному нулю. Со временем все звезды завершат свой жизненный цикл и превратятся либо в белых карликов, остывающих до состояния холодных черных карликов, либо в нейтронные звезды или черные дыры. Эра светящегося вещества закончится, и темные массы вещества, элементарные частицы и холодное излучение будут бессмысленно разлетаться в непрерывно разряжающейся пустоте.

Впрочем, черные дыры не останутся без работы. Имея на то достаточно времени, черные дыры поглотят огромное количество вещества вселенной.

Если теория Хокинга верна, то черные дыры будут продолжать испускать излучение, но черным дырам (с массой равной массе Солнца) потребуется очень длительное время, прежде чем это заметно изменит что-то. Фоновое излучение остынет гораздо раньше, чем черные дыры начнут излучать больше, чем они будут поглощать из этого фонового излучения. Такой момент настанет тогда, когда возраст Вселенной станет примерно в десять миллионов раз больше предполагаемого на сегодня Должно пройти около 10 66 лет, прежде чем черные дыры солнечной массы начнут взрываться, выбрасывая потоки частиц и излучения.

Дж. Берроу из Оксфордского университета и Ф. Типлер из Калифорнийского университета в своих работах нарисовали картину отдаленного будущего неограниченно расширяющейся Вселенной. Даже внутри старой нейтронной звезды сохраняется еще достаточно энергии. Чтобы время от времени сообщать частицам, находящимся вблизи ее поверхности, скорость, превышающую скорость убегания. Предполагается, что в результате этого через достаточно продолжительное время все вещество нейтронной звезды должно испариться. Распадутся и черные дыры, вызвав рождение (в равных пропорциях) частиц и античастиц. По мнению Берроу и Типлера, если запас энергии во Вселенной достаточен только для того, чтобы обеспечить ее неограниченное расширение, то эффект электрического притяжения в электронно-позитронных парах перевесит и гравитационное притяжение и общее расширение Вселенной как целого. За определенное конечное время все электроны проаннигилируют со всеми позитронами. В конечном итоге последней стадии существующей материи окажутся не разлетающиеся холодные темные тела и черные дыры, а безбрежное море разреженного излучения, остывающего до конечной, повсюду одинаковой, температуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В литературе по космологии высказывается мнение, что различные космологические модели Вселенной, выдвинутые на основе решения уравнений общей теории относительности, могут характеризовать не просто одну нашу Вселенную, но разные состояния Вселенной в разные периоды ее существования в прошлом и будущем, аналогично потенциально возможным мирам в концепции Лейбница. Все, что не запрещено законами природы, где-нибудь и когда-нибудь может быть реализовано.

Второе начало термодинамики показывает, что конец эволюции Вселенной наступит, когда выровняется температура ее вещества. Так как тепло передастся от более теплых тел к более холодным, различие их температур со временем сглаживается, совершение дальнейшей работы становится невозможным. Эта мысль о «тепловой смерти» Вселенной была высказана еще в 1854 г. Г. Гельмгольцем (1821-1894) Интересно, что наше современное представление о неограниченно расширяющейся Вселенной вместе с концепцией квантового излучения черных дыр, которая основана на аналогии между гравитацией и термодинамикой, привели к тем же выводам, что сделал Гельмгольц. Мы не можем знать точно, каков будет исход противоборства расширения селенной и гравитационного притяжения ее вещества. Если победит тяготение, то Вселенная когда-нибудь сколлапсирует в процессе Большого сжатия, которое может оказаться концом ее существования, либо прелюдией к новому расширению. Если же силы тяготения проиграют «сражение», то расширение будет продолжаться неограниченно долго, но тяготение будет продолжать играть существенную роль в определении окончательного состояния вещества. Вещество может превратиться в безбрежное море однородного излучения, либо продолжится рассеивание темных холодных масс. В неясном далеком будущем прошедшая эпоха звездной активности может оказаться лишь кратчайшим мгновением в бесконечной жизни Вселенной.

Список использованной литературы

1. Астрономия и современная картина мира. – М., 1996. – 247 с.

2. Гинзбург В.И., Муханов В.Ф., Фролов В.П. О космологии сверхранней Вселенной и „фундаментальной длине”. М. ЖЭТФ. 1988. Т. 94, в.4.

3. Еремеева А.И. Астрономическая картина мира и научные революции // Вселенная, астрономия, философия. М., 1988. С. 169-180.

4. Зельманов А.Л. К постановке космологической проблемы // Труды 2-го съезда ВАГО (25-31 января 1955 г.). М., 1960. С. 72-84.

5. Идлис Г.М. Структурная бесконечность Вселенной и Метагалактика как типичная обитаемая космическая система // Труды 6-го совещания по вопросам космогонии (5-7 июня 1957 г.). М., 1959. С. 270-271

6. Казютинский В.В. Космическая философия – постнеклассическая наука – освоение космоса // Космос и общество (история и современность). М., 1991. С. 82-119.

7. Марочник Л.С., НасельскиЙ П.Д. «Вселенная: вчера, сегодня, завтра», сборник «Космонавтика, астрономия», выпуск № 2 за 1983 г.

8. Павленко А.Н. К.Э. Циолковский о „Причине космоса” и современная космология // Труды ХХIY Чтений, посвященных научной разработке наследия К.Э. Циолковского. М., 1991. 165 с.

9. Степин В.С., Кузнецова Л.Ф. Научная картина мира в культуре техногенной цивилизации. - М., 1994.- 274 с.

10. Терлецкий Я.П. Космологическая концепция Больцмана, ее значение и дальнейшее развитие // История и методология естественных наук. Вып. 2. М., 1963. С. 114-120.

11. Турсунов А. Философия и современная космология. М., 1977. 221с.

12. Цицин Ф.А. Об альтернативных концепциях космогонического процесса // Вселенная, астрономия, философия. М., 1988. С. 134-140.