К более подробному анализу астрофизических открытий XX столетия и связанных с этим проблем современной физики мы еще вернемся в следующей главе.
КАРТИНЫ МИРА
Как было отмечено в предыдущей главе, картина мпра, если ее понимать в самом широком смысле, - это обобщенное отображение человеком окружающей природы, в основе которого в каждую историческую эпоху, на каждом уровне развития науки лежит вся совокупность существующего знания.
Картина мира не только оказывает решающее влияние на мировоззрение людей, по и создает тот общий фон, который определяет направление дальнейшего развития естествознания, подход к решению наиболее важных научных и практических задач.
Напомним прежде всего, что исторический процесс познания мира - это диалектический процесс движения к абсолютной истине через истины относительные. Если не принимать во внимание это обстоятельство, то с нашей сегодняшней точки зрения картины мира, соответствовавшие минувшим этапам в развитии знания, особенно ранним этапам истории человечества, могут показаться всего лишь крайне наивным собранием всевозможных фантастических мифов и нелепых предрассудков.
Однако подобный подход к истории знания был бы весьма поверхностным и по существу ошибочным. Последовательные смены одной картины мира другой это закономерный процесс развития человеческого познания, отражающий развитие материальных условий жизни общества, происходящие в нем социальные изменения.
Для того чтобы понять, как складывались те или иные представления о мире, необходимо учитывать еще и то обстоятельство, что всякая картина мира должна носить целостный, завершенный характер. Поэтому на ранних этапах истории человечества, когда люди лишь наблюдали внешний ход явлений природы и не могли объяснить их подлинных причин, когда они почти ничего не знали о тех закономерностях, которым эти явления подчиняются, недостающие для построения целостной картины мира звенья заменялись мифологическими элементами. Вот почему у наших предков существенную роль в формировании картины мира играло религиозное мировоззрение. Древние картины мира представляли собой совокупность знания и незнания, выраженного в форме религиозных представлений.
Вплоть до древнегреческого этапа в истории развития человеческой культуры знания о мире носили весьма разрозненный, фрагментарный характер, вплетаясь в систему религиозно-мистических представлений.
И только в Древней Греции впервые возникают теоретические формы научного мышления, стремившиеся отобразить в логически завершенных схемах те стороны окружающей действительности, которые были в ту эпоху вовлечены в сферу человеческой практики. Речь прежде всего идет об астрономических явлениях, знание которых было необходимо для развития земледелия и мореплавания.
Именно по этой причине древнегреческая наука смогла подняться до таких гениальных теоретических предвидений, как идея шарообразности Земли, атомистические гипотезы и, наконец, построение целостной астрономической картины мира - геоцентрической системы Птолемея.
Обычно в популярной литературе внимание обращается главным образом на отрицательные стороны системы Птолемея, и прежде всего на ошибочное представление о центральном положении Земли во Вселенной, что, как известно, впоследствии было использовано церковью.
Все это вполне справедливо, но, если подойти к системе Птолемея исторически, мы должны будем признать, что она на уровне своего времени отвечала основным требованиям, которые предъявлялись к научному знанию. Во-первых, она с единой точки зрения объясняла наблюдаемые перемещения небесных тел и, во-вторых, давала возможность предвычислять их будущие положения.
В то же время нельзя не отметить, что теоретические построения древних греков носили чисто умозрительный характер - они были совершенно оторваны от практики, от эксперимента. Именно это и привело к тому, что система Птолемея в соответствующем истолковании была принята на вооружение религиозной схоластикой средневековья.
Хорошо известно, что эта система просуществовала вплоть до XVI столетия, до появления гелиоцентрического учения Коперника. Это учение явилось величайшей революцией в естествознании, положившей начало развитию науки в ее современном понимании.
Любопытно, что Коперник, разрабатывая свое учение, в основном пользовался теми же астрономическими данными, которые были известны и до него. Возникает естественный вопрос: почему в таком случае гелиоцентрическое учение не было создано раньше? Очевидно, ответ на этот вопрос следует искать в обстоятельствах, лежащих за пределами собственно астрономии.
Прежде всего следует еще раз напомнить о том, что геоцентрическая система Птолемея была освящена церковью, превращена в религиозную догму и всякое сомнение в ее справедливости считалось ересью и жестоко каралось. Тем самым была создана парадигма, подкрепленная авторитетом религии. Какие же факторы помогли Копернику эту парадигму преодолеть?
В эпоху позднего средневековья в связи с дальнейшим расширением торговли, мореплавания и ремесел возникла настоятельная необходимость в развитии науки. Наука стала во все большей и большей степени приобретать практическое значение. Эта новая функция науки пришла в противоречие со старой формой умозрительного мышления, которой влияние религии придало особо консервативный характер. Начинается решительный пересмотр привычных представлений во многих областях знания, и особенно в медицине, где были сделаны открытия, существенно менявшие прежние догмы. Можно предполагать, что именно события в медицине и оказали влияние на Коперника (получившего, кстати сказать, медицинское образование), побудив его к критическому пересмотру принятых астрономических представлений. И то, что сделал Коперник в астрономии, это, по существу, лишь частное приложение утвержденного им в естествознании "принципа переворачивания" - мир пе таков, каким мы его непосредственно наблюдаем, он может быть даже прямо противоположен нашим наглядным представлениям о нем.
Учение Коперника получило свое дальнейшее обоснование в экспериментальной физике Галилея, завершившейся созданием ньютоновской механики, объединившей едиными законами движения перемещения небесных тел и земных объектов.
Особенно бурного расцвета классическая механика достигла в XVIII-XIX столетиях в результате промышленной революции XVIII века. Она стала лидером естествознания, определяющим стиль мышления той эпохи.
На ее основе была построена стройная картина мира, в которой все явления сводились к чисто механическим закономерностям.
Существенно отметить, что классическая картина мира была по своему существу материалистической и атеистической. В мире, где господствуют законы механики, все предопределено. Механический детерминизм но оставляет места для божественного вмешательства.
Однако подобный материализм, основанный на абсолютизации одной, притом простейшей формы движения, был ограниченным метафизическим материализмом, исключавшим возможности качественных преобразований материи.
Бесконечное разнообразие мировых явлений не может быть сведено к одной лишь механике. Ничего по существу не изменила и построенная Максвеллом классическая электродинамика, по своим принципиальным основам не отличавшаяся от ньютоновской физики л сводившая все многообразие электромагнитных явлений к чисто колебательным процессам.
Разумеется, в конце XIX - начале XX столетия, как и в эпоху Коперника, развитие естествознания стимулировалось потребностями практики, развитием материальных условий жизни общества. Но в данном случае к кардинальному изменению картины мира непосредственно привела логика развития самой науки, обнаружение фактов, лежавших за границами применимости существующих физических теорий (хотя само открытие этих фактов явилось следствием развития общественной практики человечества).
Наиболее принципиальным явилось установление трех фундаментальных обстоятельств: 1) невозможности точного динамического описания поведения микрообъектов, вытекающей из так называемого принципа неопределенности, запрещающего одновременное точное измерение скорости и положения в пространстве микрочастицы; 2) относительного характера многих физических величин, зависящего от выбора систем отсчета; 3) факта расширения Вселенной..
Оказалось, что физика микромира не может дать абсолютно точных сведений о будущем поведении микрочастиц или ансамбля микрочастиц, а дает лишь его вероятностное описание, т. е. указывает, какие будущие состояния изучаемых объектов более, а какие менее вероятны.
Таким образом, простая механическая причинность в новой картине мира уступила место более сложной вероятностной причинности.
Современная научная картина мира, как мы уже знаем, - это картина нестационарной "взрывающейся" Вселенной, в которой на всех уровнях развития материи происходят необратимые нестационарные явления, совершаются качественные скачки.
Становление картины "взрывающейся" Вселенной еще раз убедительно показало, что диалектический характер развития присущ самой природе. Если с точки зрения механического круговорота развитие материи представлялось как нескончаемое воспроизведение монотонной бесконечностью самой себя, то в свете новых астрономических открытий стало очевидно, что в развитии материи есть узловые пункты, определенные качественные рубежи, такие, например, как момент времени То, как возникновение ьротогалактик, а затем и самих галактик, возникновение звезд, возникновение планет п, наконец, жизни и разума.
Построение новой картины нестационарной Вселенной, в которой решающую роль играют вероятностный процессы, где происходят качественные превращения ннтерии, явилось важным шагом, который вырвал естествознание из оков метафизического материализма и привел его к материализму диалектическому.
С особой отчетливостью стало очевидно, что успешное решение многих, чисто земных задач, в особенности проблем глобального характера, невозможно без учета космической обстановки, без понимания того, что наша планета и человечество - часть космоса.
В частности, поскольку Вселенная нестационарна, то ее прошлое и будущее нетождественны ее современному состоянию. Другими словами, в ней господствуют необратимые процессы. И следовательно, человек должен стремиться к тому, чтобы, познавая настоящее окружающего мира, предвидеть его будущее. Только в этом случае нам удастся успешно решать проблемы своего прогрессивного развития, в том числе и такие проблемы, как быстрейшее и наиболее эффективное развитие научно-технического прогресса и оптимальное взаимодействие человека и природы.
Успехи науки, в особенности за последние десятилетия, сыграли немаловажную роль в распространении диалектико-материалистического мировоззрения, в приобщении самых широких кругов людей к современному научному взгляду на мир, в осмыслении окружающего с позиций науки.
Все это в значительной степени связано с достижениями естественных наук. Уровень развития естествознания определяет пе только глубину и широту наших знаний, но и оказывает весьма существенное влияние на стиль мышления эпохи, на духовный мир личности.
Особенно возрастает это влияние в процессе быстро развертывающейся научно-технической революции, решительно опрокидывающей многие традиционные представления, поднимающей на принципиально повую ступень познавательную и творческую деятельность человека.
Глава IV
ЗАГАДКИ МИРОЗДАНИЯ
Мир бесконечно разнообразен. Его изучение всегда будет преподносить нам новые неожиданные открытия.
Современная наука достигла такого уровня познания природы, когда во все большей степени проявляет себя глубокая взаимосвязь всех явлений.
По мере углубления наших знаний наука все дальше отходит от наглядности, от обыденного здравого смысла и привычных представлений о природе, основанных на повседневном опыте. Наука открывает все более странный мир явлений.
Наши представления о возможном и невозможном носят относительный характер. Соотношение или процесс, невозможные в одной области явлений, в принципе могут реализоваться в другой области явлений.
Фактически бессмысленными можно считать лишь такие теоретические положения, которые вступают в противоречие с фундаментальными законами природы в тех областях, где эти законы надежно проверены.
ВСЕЛЕННАЯ - ЛАБОРАТОРИЯ
Согласно подсчетам специалистов, в нашу эпоху объем научной информации о явлениях природы удваивается каждые 10-12 лет. И это, судя по всему, не простая регистрация интересного факта, а отражение объективного закона развития общества на его современном этапе. Следовательно, для того чтобы идти в ногу с прогрессом, необходимо обеспечить развитие науки именно с таким ускорением.
"В эпоху, когда все в большей мере проявляется роль, плуки как непосредственной производительной силы, - говорил на XXIV съезде КПСС Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев, - главнмм становятся уже не отдельные ее достижения, какими бы блестящими они нп были, а высокий научно-технический уровень всего производства" [Материалы XXIV съезда КПСС. М., 1971, с. 56].
Без науки не могут быть успешно решены и такие кардинальные проблемы, стоящие перед современным человечеством, как освоение космоса, сохранение окружающей среды, разработка и создание новых источников энергии и т. п.
Сегодня прогресс науки стал одним из ведущих фактороп, определяющих судьбы всего человечества. В частности, в нашей стране наука превратилась в один из главных источников повышения материального уровня эь-изни народа, она оказывает все большее влияние на все стороны жизни советских людей.
В эпоху научно-технической революции неизмеримо возросла роль фундаментальных научных исследований - изучения наиболее глубоких, всеобъемлющих, основополагающих закономерностей окружающего нас мира.
Именно фундаментальные исследования в конечном счете вызывают наиболее существенные революционные сдвиги в технике и производстве.
"Мы прекрасно знаем, - говорил в Отчетном докладе ЦК КПСС XXV съезду партии Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев, - что полноводный поток научно-технического прогресса иссякнет, если его не будут постоянно питать фундаментальные исследования" [Материалы XXV съезда КПСС. М., 1976, с. 48].
Многое в изучении фундаментальных свойств мироздания наука уже постигла, но Вселенная бесконечно разнообразна, и, как справедливо заметил один древний мудрец, чем шире круг наших знаний, тем больше и линия соприкосновения с неизвестным.
Но для того чтобы сегодня на достигнутом уровне наших знаний в это неизвестное проникнуть, необходимо изучать материю в экстремальных ее состояниях.
Огромные температуры в десятки и сотни миллионов градусов. Колоссальные давления в десятки и сотни миллионов атмосфер. Чудовищные плотности в сотни миллионов и миллиарды тонн в кубическом сантиметре. Гигантские энергии, сравнимые с энергией взрыва термоядерного заряда с массой, равной десяткам тысяч масо Солнца. Космический вакуум...
Таковы те физические условия, исследование которых необходимо для прогресса современной науки. Однако воспроизвести подобные условия в земных лабораториях, разумеется, невозможно.
И все же лаборатория, где подобные необычные состояния материи реализуются, существует. Это бесконечно разнообразная лаборатория Вселенной.
"Следует признать, - подчеркивает известный физиктеоретик Р. Дикке,. что в принципе и физик и его приборы так прочно связаны с остальной частью Вселенной, так органически погружены в нее, что даже мысленное разделение их невозможно".
По образному выражению доктора физико-математических наук Н. В. Мицкевича, современным физикам для дальнейшего проникновения в тайны природы потребовалось "поместить" в своих лабораториях звезду, галактику и даже Вселенную.
Именно этими обстоятельствами объясняется всевозрастающий интерес к изучению Вселенной, в особенности разнообразных физических процессов в космосе.
Представления о Вселенной всегда являлись важнейшей составной частью научной картины мира. Не случайно на протяжении многих веков наука о Вселенной - астрономия была "лидером" естествознания. В частности, именно астрономические наблюдения послужили исходным фундаментом для открытия законов механики и закона всемирного тяготения, т. е. для построения основ классической физики.
В дальнейшем на первое место выдвинулась физика, создавшая такие основополагающие теории, имеющие принципиальное значение для познания окружающего нас мира, как квантовая механика и теории относительности.
В наше время возросло значение астрофизических исследований. Если раньше эта область астрономии, занимающаяся изучением физической природы явлений, протекающих в далеких и недоступных глубинах космоса, казалась наиболее отвлеченной и оторванной от реальной жизни, то сегодня именно она приобрела наибольший практический интерес.
Если заняться подсчетом фундаментальных открытий, сделанных за последние десятилетия в различных областях пауки, то мы обнаружим, что астрофизика занимает по этому показателю одно из первых мест в современном естествознании.
Благодаря развитию принципиально новых средств изучения космических явлений и выдающимся открытиям, сделанным в глубинах космоса, благодаря неограниченной возможности черпать уникальную информацию в бесконечно разнообразной природной лаборатории Вселенной сейчас, по-видимому, наступает новая эра в развитии естествознания, &ра, в которой астрофизике будет принадлежать ведущее положение.
"Наука значительно продвинулась вперед в изучении Вселенной, в том числе звезд, ядер галактик, процессов протекающих на Солнце, космических лучей, - отмечает вице-президент АН СССР академик В. А. Котельников. Фундаментальные открытия современной астрофизики, связанные с возможностями наблюдения в новых диапазонах электромагнитных волн, прояснили некоторые аспекты эволюции звезд, галактик. Вселенной.
Дальнейшее развитие астрономических наблюдений как с поверхности Земли, так и с помощью космических кораблей и искусственных спутников позволит получать все более полную информацию о многих явлениях в цепи космической эволюции, о загадочных астрофизических объектах".
ВСЕЛЕННАЯ - ЧАСТЬ МИРА
Естествознание изучает не всю материю, а только те или иные ее аспекты, которые определяются характером человеческой деятельности. Сейчас нам вновь придется вернуться к этому вопросу в связи с необходимостью выяснить, что именно мы должны понимать под термином "Вселенная".
Начнем с того, что в научно-популярной и научной литературе то и дело встречаются выражения вроде "пачало Вселенной", "границы Вселенной", "когда Вселенной не было"...
Подобные выражения вызывают естественное недоумение: если у Вселенной было начало, следовательно, она не вечна? Но как же в таком случае быть с одним из основных положений материализма о вечности Вселенной?,
Чтобы лучше в этом разобраться, попробуем представить себе беседу между двумя воображаемыми персонажами - Любителем астрономии и Философом, занимающимся методологическими проблемами науки о Вселенной.
Любитель. Еще несколько лет назад, читая научнопопулярную литературу по астрономии, я отчетливо понимал, что подразумевается под термином "Вселенная". Но в последнее время я совершенно запутался. Может быть, теперь под Вселенной понимают что-либо иное?,
Философ. А что, по-вашему, понимали под Вселенной раньше?
Любитель. Если не ошибаюсь, всегда считалось, что Вселенная-это "все существующее".
Философ. Однако термин "существование" в достаточной степени многозначен. И поэтому , необходимо уточнить, о каком именно существовании идет речь.
Любитель. Ну вообще обо всем, что существует во Вселенной.
Философ. Не кажется ли Вам, однако, что при этом получается порочный круг: "Вселенная" - это то, что существует во "Вселенной"?
Любитель. Да, в самом деле...
Философ. И наверное, вряд ли имеет смысл считать существующим то, о существовании чего мы не имеем никакой информации.
Любитель. Понимаю... Тогда, очевидно, существующим следует считать то, что удается непосредственно наблюдать с помощью современных средств научного исследования.
Философ. Это уже нечто более определенное. Но прежде чем принять ваше предложение, попробуем сначала его проанализировать. Если согласиться с вашим определением, то в сравнительно недалеком прошлом под Вселенной мы должны были бы понимать "звездную Вселенную", т. е. нашу Галактику. А сейчас, когда нам известны и другие галактики, часть "Большой Вселенной" Метагалактику.
Любитель. Ну что ж... Видимо, так оно и есть.
Философ. Возможно, все было бы хорошо, если бы не одно "но". К сожалению, и физика, и астрономия уже убедили пас в том, что наблюдаемость - весьма ненадежный критерий существования.
Любитель. Я не совсем хорошо понимаю, что вы имеете в виду.
Философ. Могу пояснить. Как известно, из-за конечной скорости распространения электромагнитных волн все космические объекты мы наблюдаем с запозданием, тем более значительным, чем дальше они находятся. Скажем, всем известная Полярная звезда расположена на расстоянии около 500 световых лет - значит, мы видим ее такой, какой она была около пяти веков тому назад. Можно ли при таких условиях безоговорочно утверждать, что она существует, на основании того, чго мы ее наблюдаем сегодня? Вероятно, существует, поскольку за 500 световых лет со звездой такого типа вряд ли может произойти что-либо кардинальное. И все же это только вероятность. А ведь есть нестационарные космические объекты, где глубокие качественные изменения происходят в сравнительно короткие промежутки времени, буквально в течение нескольких лет? Как быть с ними? Возможны и еще более сложные ситуации. Одним словом, наблюдаемость как критерий существования для астрономии, на мой взгляд, мало пригодна.
Я думаю, правильнее исходить из другой идеи, согласно которой во Вселенной осуществляется все многообразие физических условий и явлений, допускаемых основными физическими теориями...
Любитель: Но поскольку наши знания об окружающем мире развиваются, а вместе с ними и основные физические теории, это автоматически означает, что различным уровням развития науки соответствуют разные Вселенные.
Философ. Я думаю, Вселенную следует рассматривать не как целостный аспект всего существующего, а применительно к определенному уровню человеческой практики. Другими словами, Вселенная - эта та область процессов и явлений, которая выделена современными научными средствами, наблюдательными и теоретическими.
Любитель: Значит, в самом деле так? Может быть несколько Вселенных! Странная ситуация.
Философ. Ничего странного. Каждая космологическая теория воссоздает Вселенную "по-своему", строит свою модель. И "Вселенные" разных теорий не совпадают друг с другом. Не следует только упускать из вида, что любая такая "теоретическая" Вселенная никогда на станет полностью завершенным "изображением" реального мира. Дальнейшие исследования с неизбежностью будут его дополнять и углублять...
Между прочим, если с этой точки зрения взглянуть на сменявшие друг друга учения о мире, то станет совершенно ясно, что хотя все эти учения претендовали на описание мира в целом, в действительности каждое пз них относилось лишь к ограниченной области Вселенной, границы которой при переходе от одного учения к другому постепенво расширялись.
Так, система мира Аристотеля - Птолемея верно отразила некоторые особенности Земли как небесного тела: то, что Земля - шар, что все тяготеет к ее центру... Таким образом, это было учение собственно о Земле.
Система мира Коперника фактически описывала строение Солнечной системы, а система мира Гершеля - строение нашей Галактики...
ВСЕЛЕННАЯ РАСШИРЯЕТСЯ
Каковы в основных чертах современные представления о Вселенной?
Центральная звезда нашей планетной системы - Солнце входит в состав гигантского звездного острова - галактики. Наша Галактика имеет спиральное строение и состоит из 150 миллиардов звезд. Ее поперечник достигает 100 тысяч световых лет.
За пределами нашей Галактики расположены другие звездные острова. Ближайшие вместе с ней образуют так называемую Местную систему. В нее, в частности, входит знаменитая галактика в созвездии Андромеды, расстояние до которой составляет около 2 миллионов световых лет.
В той области мира, которая доступна современным астрономическим наблюдениям, расположены миллиарды галактик. Их совокупность называется Метагалактикой.
Еще в начале текущего столетия в науке господствовало представление о том, что Вселенная стационарна и в основных своих чертах не изменяется с течением времени.
Однако в 1922 г. талантливый советский математик А. А. Фридман (1888-1925) обнаружил, что уравнения общей теории относительности Эйнштейна, описывающие поведение Вселенной, не имеют стационарных решений.
Из работы Фридмана следовало, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься, либо пульсировать. В дальнейшем этот теоретический вывод был подтвержден астрономическими наблюдениями, обнаружившими в спектрах галактик красное смещение спектральных линий. Как известно, подобное явление возникает в тех случаях, когда источник волновых колебаний удаляется от наблюдателя (эффект Доплера).
КАРТИНЫ МИРА
Как было отмечено в предыдущей главе, картина мпра, если ее понимать в самом широком смысле, - это обобщенное отображение человеком окружающей природы, в основе которого в каждую историческую эпоху, на каждом уровне развития науки лежит вся совокупность существующего знания.
Картина мира не только оказывает решающее влияние на мировоззрение людей, по и создает тот общий фон, который определяет направление дальнейшего развития естествознания, подход к решению наиболее важных научных и практических задач.
Напомним прежде всего, что исторический процесс познания мира - это диалектический процесс движения к абсолютной истине через истины относительные. Если не принимать во внимание это обстоятельство, то с нашей сегодняшней точки зрения картины мира, соответствовавшие минувшим этапам в развитии знания, особенно ранним этапам истории человечества, могут показаться всего лишь крайне наивным собранием всевозможных фантастических мифов и нелепых предрассудков.
Однако подобный подход к истории знания был бы весьма поверхностным и по существу ошибочным. Последовательные смены одной картины мира другой это закономерный процесс развития человеческого познания, отражающий развитие материальных условий жизни общества, происходящие в нем социальные изменения.
Для того чтобы понять, как складывались те или иные представления о мире, необходимо учитывать еще и то обстоятельство, что всякая картина мира должна носить целостный, завершенный характер. Поэтому на ранних этапах истории человечества, когда люди лишь наблюдали внешний ход явлений природы и не могли объяснить их подлинных причин, когда они почти ничего не знали о тех закономерностях, которым эти явления подчиняются, недостающие для построения целостной картины мира звенья заменялись мифологическими элементами. Вот почему у наших предков существенную роль в формировании картины мира играло религиозное мировоззрение. Древние картины мира представляли собой совокупность знания и незнания, выраженного в форме религиозных представлений.
Вплоть до древнегреческого этапа в истории развития человеческой культуры знания о мире носили весьма разрозненный, фрагментарный характер, вплетаясь в систему религиозно-мистических представлений.
И только в Древней Греции впервые возникают теоретические формы научного мышления, стремившиеся отобразить в логически завершенных схемах те стороны окружающей действительности, которые были в ту эпоху вовлечены в сферу человеческой практики. Речь прежде всего идет об астрономических явлениях, знание которых было необходимо для развития земледелия и мореплавания.
Именно по этой причине древнегреческая наука смогла подняться до таких гениальных теоретических предвидений, как идея шарообразности Земли, атомистические гипотезы и, наконец, построение целостной астрономической картины мира - геоцентрической системы Птолемея.
Обычно в популярной литературе внимание обращается главным образом на отрицательные стороны системы Птолемея, и прежде всего на ошибочное представление о центральном положении Земли во Вселенной, что, как известно, впоследствии было использовано церковью.
Все это вполне справедливо, но, если подойти к системе Птолемея исторически, мы должны будем признать, что она на уровне своего времени отвечала основным требованиям, которые предъявлялись к научному знанию. Во-первых, она с единой точки зрения объясняла наблюдаемые перемещения небесных тел и, во-вторых, давала возможность предвычислять их будущие положения.
В то же время нельзя не отметить, что теоретические построения древних греков носили чисто умозрительный характер - они были совершенно оторваны от практики, от эксперимента. Именно это и привело к тому, что система Птолемея в соответствующем истолковании была принята на вооружение религиозной схоластикой средневековья.
Хорошо известно, что эта система просуществовала вплоть до XVI столетия, до появления гелиоцентрического учения Коперника. Это учение явилось величайшей революцией в естествознании, положившей начало развитию науки в ее современном понимании.
Любопытно, что Коперник, разрабатывая свое учение, в основном пользовался теми же астрономическими данными, которые были известны и до него. Возникает естественный вопрос: почему в таком случае гелиоцентрическое учение не было создано раньше? Очевидно, ответ на этот вопрос следует искать в обстоятельствах, лежащих за пределами собственно астрономии.
Прежде всего следует еще раз напомнить о том, что геоцентрическая система Птолемея была освящена церковью, превращена в религиозную догму и всякое сомнение в ее справедливости считалось ересью и жестоко каралось. Тем самым была создана парадигма, подкрепленная авторитетом религии. Какие же факторы помогли Копернику эту парадигму преодолеть?
В эпоху позднего средневековья в связи с дальнейшим расширением торговли, мореплавания и ремесел возникла настоятельная необходимость в развитии науки. Наука стала во все большей и большей степени приобретать практическое значение. Эта новая функция науки пришла в противоречие со старой формой умозрительного мышления, которой влияние религии придало особо консервативный характер. Начинается решительный пересмотр привычных представлений во многих областях знания, и особенно в медицине, где были сделаны открытия, существенно менявшие прежние догмы. Можно предполагать, что именно события в медицине и оказали влияние на Коперника (получившего, кстати сказать, медицинское образование), побудив его к критическому пересмотру принятых астрономических представлений. И то, что сделал Коперник в астрономии, это, по существу, лишь частное приложение утвержденного им в естествознании "принципа переворачивания" - мир пе таков, каким мы его непосредственно наблюдаем, он может быть даже прямо противоположен нашим наглядным представлениям о нем.
Учение Коперника получило свое дальнейшее обоснование в экспериментальной физике Галилея, завершившейся созданием ньютоновской механики, объединившей едиными законами движения перемещения небесных тел и земных объектов.
Особенно бурного расцвета классическая механика достигла в XVIII-XIX столетиях в результате промышленной революции XVIII века. Она стала лидером естествознания, определяющим стиль мышления той эпохи.
На ее основе была построена стройная картина мира, в которой все явления сводились к чисто механическим закономерностям.
Существенно отметить, что классическая картина мира была по своему существу материалистической и атеистической. В мире, где господствуют законы механики, все предопределено. Механический детерминизм но оставляет места для божественного вмешательства.
Однако подобный материализм, основанный на абсолютизации одной, притом простейшей формы движения, был ограниченным метафизическим материализмом, исключавшим возможности качественных преобразований материи.
Бесконечное разнообразие мировых явлений не может быть сведено к одной лишь механике. Ничего по существу не изменила и построенная Максвеллом классическая электродинамика, по своим принципиальным основам не отличавшаяся от ньютоновской физики л сводившая все многообразие электромагнитных явлений к чисто колебательным процессам.
Разумеется, в конце XIX - начале XX столетия, как и в эпоху Коперника, развитие естествознания стимулировалось потребностями практики, развитием материальных условий жизни общества. Но в данном случае к кардинальному изменению картины мира непосредственно привела логика развития самой науки, обнаружение фактов, лежавших за границами применимости существующих физических теорий (хотя само открытие этих фактов явилось следствием развития общественной практики человечества).
Наиболее принципиальным явилось установление трех фундаментальных обстоятельств: 1) невозможности точного динамического описания поведения микрообъектов, вытекающей из так называемого принципа неопределенности, запрещающего одновременное точное измерение скорости и положения в пространстве микрочастицы; 2) относительного характера многих физических величин, зависящего от выбора систем отсчета; 3) факта расширения Вселенной..
Оказалось, что физика микромира не может дать абсолютно точных сведений о будущем поведении микрочастиц или ансамбля микрочастиц, а дает лишь его вероятностное описание, т. е. указывает, какие будущие состояния изучаемых объектов более, а какие менее вероятны.
Таким образом, простая механическая причинность в новой картине мира уступила место более сложной вероятностной причинности.
Современная научная картина мира, как мы уже знаем, - это картина нестационарной "взрывающейся" Вселенной, в которой на всех уровнях развития материи происходят необратимые нестационарные явления, совершаются качественные скачки.
Становление картины "взрывающейся" Вселенной еще раз убедительно показало, что диалектический характер развития присущ самой природе. Если с точки зрения механического круговорота развитие материи представлялось как нескончаемое воспроизведение монотонной бесконечностью самой себя, то в свете новых астрономических открытий стало очевидно, что в развитии материи есть узловые пункты, определенные качественные рубежи, такие, например, как момент времени То, как возникновение ьротогалактик, а затем и самих галактик, возникновение звезд, возникновение планет п, наконец, жизни и разума.
Построение новой картины нестационарной Вселенной, в которой решающую роль играют вероятностный процессы, где происходят качественные превращения ннтерии, явилось важным шагом, который вырвал естествознание из оков метафизического материализма и привел его к материализму диалектическому.
С особой отчетливостью стало очевидно, что успешное решение многих, чисто земных задач, в особенности проблем глобального характера, невозможно без учета космической обстановки, без понимания того, что наша планета и человечество - часть космоса.
В частности, поскольку Вселенная нестационарна, то ее прошлое и будущее нетождественны ее современному состоянию. Другими словами, в ней господствуют необратимые процессы. И следовательно, человек должен стремиться к тому, чтобы, познавая настоящее окружающего мира, предвидеть его будущее. Только в этом случае нам удастся успешно решать проблемы своего прогрессивного развития, в том числе и такие проблемы, как быстрейшее и наиболее эффективное развитие научно-технического прогресса и оптимальное взаимодействие человека и природы.
Успехи науки, в особенности за последние десятилетия, сыграли немаловажную роль в распространении диалектико-материалистического мировоззрения, в приобщении самых широких кругов людей к современному научному взгляду на мир, в осмыслении окружающего с позиций науки.
Все это в значительной степени связано с достижениями естественных наук. Уровень развития естествознания определяет пе только глубину и широту наших знаний, но и оказывает весьма существенное влияние на стиль мышления эпохи, на духовный мир личности.
Особенно возрастает это влияние в процессе быстро развертывающейся научно-технической революции, решительно опрокидывающей многие традиционные представления, поднимающей на принципиально повую ступень познавательную и творческую деятельность человека.
Глава IV
ЗАГАДКИ МИРОЗДАНИЯ
Мир бесконечно разнообразен. Его изучение всегда будет преподносить нам новые неожиданные открытия.
Современная наука достигла такого уровня познания природы, когда во все большей степени проявляет себя глубокая взаимосвязь всех явлений.
По мере углубления наших знаний наука все дальше отходит от наглядности, от обыденного здравого смысла и привычных представлений о природе, основанных на повседневном опыте. Наука открывает все более странный мир явлений.
Наши представления о возможном и невозможном носят относительный характер. Соотношение или процесс, невозможные в одной области явлений, в принципе могут реализоваться в другой области явлений.
Фактически бессмысленными можно считать лишь такие теоретические положения, которые вступают в противоречие с фундаментальными законами природы в тех областях, где эти законы надежно проверены.
ВСЕЛЕННАЯ - ЛАБОРАТОРИЯ
Согласно подсчетам специалистов, в нашу эпоху объем научной информации о явлениях природы удваивается каждые 10-12 лет. И это, судя по всему, не простая регистрация интересного факта, а отражение объективного закона развития общества на его современном этапе. Следовательно, для того чтобы идти в ногу с прогрессом, необходимо обеспечить развитие науки именно с таким ускорением.
"В эпоху, когда все в большей мере проявляется роль, плуки как непосредственной производительной силы, - говорил на XXIV съезде КПСС Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев, - главнмм становятся уже не отдельные ее достижения, какими бы блестящими они нп были, а высокий научно-технический уровень всего производства" [Материалы XXIV съезда КПСС. М., 1971, с. 56].
Без науки не могут быть успешно решены и такие кардинальные проблемы, стоящие перед современным человечеством, как освоение космоса, сохранение окружающей среды, разработка и создание новых источников энергии и т. п.
Сегодня прогресс науки стал одним из ведущих фактороп, определяющих судьбы всего человечества. В частности, в нашей стране наука превратилась в один из главных источников повышения материального уровня эь-изни народа, она оказывает все большее влияние на все стороны жизни советских людей.
В эпоху научно-технической революции неизмеримо возросла роль фундаментальных научных исследований - изучения наиболее глубоких, всеобъемлющих, основополагающих закономерностей окружающего нас мира.
Именно фундаментальные исследования в конечном счете вызывают наиболее существенные революционные сдвиги в технике и производстве.
"Мы прекрасно знаем, - говорил в Отчетном докладе ЦК КПСС XXV съезду партии Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев, - что полноводный поток научно-технического прогресса иссякнет, если его не будут постоянно питать фундаментальные исследования" [Материалы XXV съезда КПСС. М., 1976, с. 48].
Многое в изучении фундаментальных свойств мироздания наука уже постигла, но Вселенная бесконечно разнообразна, и, как справедливо заметил один древний мудрец, чем шире круг наших знаний, тем больше и линия соприкосновения с неизвестным.
Но для того чтобы сегодня на достигнутом уровне наших знаний в это неизвестное проникнуть, необходимо изучать материю в экстремальных ее состояниях.
Огромные температуры в десятки и сотни миллионов градусов. Колоссальные давления в десятки и сотни миллионов атмосфер. Чудовищные плотности в сотни миллионов и миллиарды тонн в кубическом сантиметре. Гигантские энергии, сравнимые с энергией взрыва термоядерного заряда с массой, равной десяткам тысяч масо Солнца. Космический вакуум...
Таковы те физические условия, исследование которых необходимо для прогресса современной науки. Однако воспроизвести подобные условия в земных лабораториях, разумеется, невозможно.
И все же лаборатория, где подобные необычные состояния материи реализуются, существует. Это бесконечно разнообразная лаборатория Вселенной.
"Следует признать, - подчеркивает известный физиктеоретик Р. Дикке,. что в принципе и физик и его приборы так прочно связаны с остальной частью Вселенной, так органически погружены в нее, что даже мысленное разделение их невозможно".
По образному выражению доктора физико-математических наук Н. В. Мицкевича, современным физикам для дальнейшего проникновения в тайны природы потребовалось "поместить" в своих лабораториях звезду, галактику и даже Вселенную.
Именно этими обстоятельствами объясняется всевозрастающий интерес к изучению Вселенной, в особенности разнообразных физических процессов в космосе.
Представления о Вселенной всегда являлись важнейшей составной частью научной картины мира. Не случайно на протяжении многих веков наука о Вселенной - астрономия была "лидером" естествознания. В частности, именно астрономические наблюдения послужили исходным фундаментом для открытия законов механики и закона всемирного тяготения, т. е. для построения основ классической физики.
В дальнейшем на первое место выдвинулась физика, создавшая такие основополагающие теории, имеющие принципиальное значение для познания окружающего нас мира, как квантовая механика и теории относительности.
В наше время возросло значение астрофизических исследований. Если раньше эта область астрономии, занимающаяся изучением физической природы явлений, протекающих в далеких и недоступных глубинах космоса, казалась наиболее отвлеченной и оторванной от реальной жизни, то сегодня именно она приобрела наибольший практический интерес.
Если заняться подсчетом фундаментальных открытий, сделанных за последние десятилетия в различных областях пауки, то мы обнаружим, что астрофизика занимает по этому показателю одно из первых мест в современном естествознании.
Благодаря развитию принципиально новых средств изучения космических явлений и выдающимся открытиям, сделанным в глубинах космоса, благодаря неограниченной возможности черпать уникальную информацию в бесконечно разнообразной природной лаборатории Вселенной сейчас, по-видимому, наступает новая эра в развитии естествознания, &ра, в которой астрофизике будет принадлежать ведущее положение.
"Наука значительно продвинулась вперед в изучении Вселенной, в том числе звезд, ядер галактик, процессов протекающих на Солнце, космических лучей, - отмечает вице-президент АН СССР академик В. А. Котельников. Фундаментальные открытия современной астрофизики, связанные с возможностями наблюдения в новых диапазонах электромагнитных волн, прояснили некоторые аспекты эволюции звезд, галактик. Вселенной.
Дальнейшее развитие астрономических наблюдений как с поверхности Земли, так и с помощью космических кораблей и искусственных спутников позволит получать все более полную информацию о многих явлениях в цепи космической эволюции, о загадочных астрофизических объектах".
ВСЕЛЕННАЯ - ЧАСТЬ МИРА
Естествознание изучает не всю материю, а только те или иные ее аспекты, которые определяются характером человеческой деятельности. Сейчас нам вновь придется вернуться к этому вопросу в связи с необходимостью выяснить, что именно мы должны понимать под термином "Вселенная".
Начнем с того, что в научно-популярной и научной литературе то и дело встречаются выражения вроде "пачало Вселенной", "границы Вселенной", "когда Вселенной не было"...
Подобные выражения вызывают естественное недоумение: если у Вселенной было начало, следовательно, она не вечна? Но как же в таком случае быть с одним из основных положений материализма о вечности Вселенной?,
Чтобы лучше в этом разобраться, попробуем представить себе беседу между двумя воображаемыми персонажами - Любителем астрономии и Философом, занимающимся методологическими проблемами науки о Вселенной.
Любитель. Еще несколько лет назад, читая научнопопулярную литературу по астрономии, я отчетливо понимал, что подразумевается под термином "Вселенная". Но в последнее время я совершенно запутался. Может быть, теперь под Вселенной понимают что-либо иное?,
Философ. А что, по-вашему, понимали под Вселенной раньше?
Любитель. Если не ошибаюсь, всегда считалось, что Вселенная-это "все существующее".
Философ. Однако термин "существование" в достаточной степени многозначен. И поэтому , необходимо уточнить, о каком именно существовании идет речь.
Любитель. Ну вообще обо всем, что существует во Вселенной.
Философ. Не кажется ли Вам, однако, что при этом получается порочный круг: "Вселенная" - это то, что существует во "Вселенной"?
Любитель. Да, в самом деле...
Философ. И наверное, вряд ли имеет смысл считать существующим то, о существовании чего мы не имеем никакой информации.
Любитель. Понимаю... Тогда, очевидно, существующим следует считать то, что удается непосредственно наблюдать с помощью современных средств научного исследования.
Философ. Это уже нечто более определенное. Но прежде чем принять ваше предложение, попробуем сначала его проанализировать. Если согласиться с вашим определением, то в сравнительно недалеком прошлом под Вселенной мы должны были бы понимать "звездную Вселенную", т. е. нашу Галактику. А сейчас, когда нам известны и другие галактики, часть "Большой Вселенной" Метагалактику.
Любитель. Ну что ж... Видимо, так оно и есть.
Философ. Возможно, все было бы хорошо, если бы не одно "но". К сожалению, и физика, и астрономия уже убедили пас в том, что наблюдаемость - весьма ненадежный критерий существования.
Любитель. Я не совсем хорошо понимаю, что вы имеете в виду.
Философ. Могу пояснить. Как известно, из-за конечной скорости распространения электромагнитных волн все космические объекты мы наблюдаем с запозданием, тем более значительным, чем дальше они находятся. Скажем, всем известная Полярная звезда расположена на расстоянии около 500 световых лет - значит, мы видим ее такой, какой она была около пяти веков тому назад. Можно ли при таких условиях безоговорочно утверждать, что она существует, на основании того, чго мы ее наблюдаем сегодня? Вероятно, существует, поскольку за 500 световых лет со звездой такого типа вряд ли может произойти что-либо кардинальное. И все же это только вероятность. А ведь есть нестационарные космические объекты, где глубокие качественные изменения происходят в сравнительно короткие промежутки времени, буквально в течение нескольких лет? Как быть с ними? Возможны и еще более сложные ситуации. Одним словом, наблюдаемость как критерий существования для астрономии, на мой взгляд, мало пригодна.
Я думаю, правильнее исходить из другой идеи, согласно которой во Вселенной осуществляется все многообразие физических условий и явлений, допускаемых основными физическими теориями...
Любитель: Но поскольку наши знания об окружающем мире развиваются, а вместе с ними и основные физические теории, это автоматически означает, что различным уровням развития науки соответствуют разные Вселенные.
Философ. Я думаю, Вселенную следует рассматривать не как целостный аспект всего существующего, а применительно к определенному уровню человеческой практики. Другими словами, Вселенная - эта та область процессов и явлений, которая выделена современными научными средствами, наблюдательными и теоретическими.
Любитель: Значит, в самом деле так? Может быть несколько Вселенных! Странная ситуация.
Философ. Ничего странного. Каждая космологическая теория воссоздает Вселенную "по-своему", строит свою модель. И "Вселенные" разных теорий не совпадают друг с другом. Не следует только упускать из вида, что любая такая "теоретическая" Вселенная никогда на станет полностью завершенным "изображением" реального мира. Дальнейшие исследования с неизбежностью будут его дополнять и углублять...
Между прочим, если с этой точки зрения взглянуть на сменявшие друг друга учения о мире, то станет совершенно ясно, что хотя все эти учения претендовали на описание мира в целом, в действительности каждое пз них относилось лишь к ограниченной области Вселенной, границы которой при переходе от одного учения к другому постепенво расширялись.
Так, система мира Аристотеля - Птолемея верно отразила некоторые особенности Земли как небесного тела: то, что Земля - шар, что все тяготеет к ее центру... Таким образом, это было учение собственно о Земле.
Система мира Коперника фактически описывала строение Солнечной системы, а система мира Гершеля - строение нашей Галактики...
ВСЕЛЕННАЯ РАСШИРЯЕТСЯ
Каковы в основных чертах современные представления о Вселенной?
Центральная звезда нашей планетной системы - Солнце входит в состав гигантского звездного острова - галактики. Наша Галактика имеет спиральное строение и состоит из 150 миллиардов звезд. Ее поперечник достигает 100 тысяч световых лет.
За пределами нашей Галактики расположены другие звездные острова. Ближайшие вместе с ней образуют так называемую Местную систему. В нее, в частности, входит знаменитая галактика в созвездии Андромеды, расстояние до которой составляет около 2 миллионов световых лет.
В той области мира, которая доступна современным астрономическим наблюдениям, расположены миллиарды галактик. Их совокупность называется Метагалактикой.
Еще в начале текущего столетия в науке господствовало представление о том, что Вселенная стационарна и в основных своих чертах не изменяется с течением времени.
Однако в 1922 г. талантливый советский математик А. А. Фридман (1888-1925) обнаружил, что уравнения общей теории относительности Эйнштейна, описывающие поведение Вселенной, не имеют стационарных решений.
Из работы Фридмана следовало, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься, либо пульсировать. В дальнейшем этот теоретический вывод был подтвержден астрономическими наблюдениями, обнаружившими в спектрах галактик красное смещение спектральных линий. Как известно, подобное явление возникает в тех случаях, когда источник волновых колебаний удаляется от наблюдателя (эффект Доплера).