Страница:
Подарив людям новое видение космоса, Эйнштейн указал им на совершенно иной характер Вселенной, чем они думали раньше. В зависимости от плотности вещества вселенная должна быть особым образом закрученной в пространстве-времени, быть либо замкнутой, либо разомкнутой, расширяться, сжиматься или «пульсировать» (попеременно расширяться или сжиматься). Сам Эйнштейн считал вселенную обязательно замкнутой, но замечательный российский учёный Фридман показал его заблуждение, установив, что Вселенная, в соответствии с формулами теории относительности, может быть более разнообразной, чем полагал сам великий создатель этой теории. В мировоззрении же самого Эйнштейна, преобразовавшего в негеонентрическом направлении наши знания о космосе, содержался и весьма своеобразный геоцентризм. Эйнштейн в целом отрицал возможность существования множества миров, настаивая на существовании единой гармоничной Вселенной, устроенной по законам теории относительности. Эта установка не позволила ему до конца жизни осознать принципиальное своеобразие микромира и превратила в постоянного оппонента закономерностей квантовой механики, в развитие которой он также внёс весьма значительный вклад.
А наука о микромире в это время набирала всё большую силу и всё нагляднее показывала несводимость своих объектов к макроскопическим представлениям о них. Каждый новый шаг на пути познания микромира вызывал у самих великих первооткрывателей квантовой механики чудовищные сомнения, шатания и угрызения научной совести, мучения не только творчески-рационального характера, но и нравственного порядка. И по существу каждый новый шаг в развитии новой теории начинался с судорожной попытки восстановить в своих правах классическое механическое описание и тем самым реабилитировать земной взгляд на вещи. Заканчивалась же всякая такая попытка тем, что природа конкретно и недвусмысленно отрицала свою геоцентрическую суть и заставляла, как бы насильно, её исследователей создавать всё более причудливые математизированные способы её негеоцентрического отображения.
Сталкивая на огромных скоростях и расщепляя атомы, Резерфорд в 1911 году открывает атомное ядро. Сразу же возникает планетарная модель атома. Полный успех! Атом истолкован как маленькая гелиоцентрическая система, очень похожая на ту, в которой мы живем. Неудобство от делимости атома, уже по своему названию относимому к далее неделимым макроскопическим телам, казалось, было навеки преодолено геоцентрическим устройством его внутренней структуры. Но классическая электромагнитная теория Максвелла наводила на эту идиллическую картину весьма ощутимую тень: из формул следовало, что электрозаряженное тело, – в данном случае планетка-электрон, – двигаясь в поле другого электрозаряженного тела, должна была неизбежно терять энергию и, в конечном счёте, упасть па своё «солнышко» – на ядро. В 1913 г. выдающийся датский ученый Нильс Бор устранил эту трудность, объяснив квантованность и планетарность. Но какой ценой! Снова, как и у Планка, микромир наполнился негеоцентрической чертовщиной. Двигаясь по своим орбитам, электроны не должны были терять никакой энергии, пока не излучали её целой квантовой порцией, после чего переходили на более близкую орбиту. Модель Бора не вредила геоцентричности представления о планетарных электронах, но она наполняла негелиоцентрическим пониманием строение атома в целом.
В 20-е годы А. Эйнштейн дополнил квантование статистическим методом отображения микропроцессов, создав так называемую статистику Бозе-Эйнштейна. Это было сделано для того, чтобы устранить непонятную квантовую разорванность явлений микромира, увязать квантовую прерывность с пространственной непрерывностью (континуальностью) теории относительности. А обернулось всё совершенно иначе. В 1923 году Луи де Бройль под влиянием идей Эйнштейна и по велению собственной научной совести решил свести воедино на статистической основе данные о квантах как весьма необычных частицах и одновременно световых волнах, обладающих определённой длиной. Но то, что у него получилось, было ещё более невероятным и причудливым с макроскопической точки зрения, чем сами кванты. Получилось нечто вроде древнегреческого кентавра, существа с туловищем лошади и одновременно человека. Получилось ни то, ни сё, ни частица, ни волна, но нечто, проявляющее те или иные свойства в каждом конкретном случае.
В 1926 году Шредингер вывел основное волновое уравнение квантовой механики. Им руководило неистовое стремление придать квантовым явлениям наглядно представимый динамический характер. Но для этого пришлось измыслить нечто ещё более фантастичное, чем кентавры или химеры, – «волны-пилоты». Наконец, в 1927 г. Гейзенберг сформулировал своё знаменитое соотношение неопределённостей, доказав абсолютную, принципиальную невозможность одновременного сколь угодно точного измерения местоположения и импульса частиц. Причиной этого была макроскопическая неопределённость самих по себе объектов микромира, реагирующих с макроскопическими средствами наблюдения заранее непредсказуемым образом. Это проявило характер и самой макроскопичности, макроскопической определеннности, оказавшейся результатом огромного числа микроскопических взаимодействий, самих по себе не обладающих такой определённостью.
Но многие и многие учёные продолжали считать соотношение неопределённостей результатом неточности и субъективности наших знаний об объектах микромира самих по себе. Они не оставляли попыток восстановить макроскопические представления о микроскопических объектах. Одну из последних таких попыток предпринял известный американский физик Д. Бом, стремясь обнаружить у микропроцессов скрытые макроскопические параметры. Но природа неизменно разбивала розовую геоцентрическую мечту о скрытых макроскопических свойствах глубин материи, открывая исследователям, напротив, всё новые немакроскопические, всё более удивительные свойства и отношения. В XX веке сама природа сделалась для её исследователей независимо от их воли и желания пробным камнем негеоцентрического мировоззрения.
Глава 5. Негеоцентрический космизм
5.1. Эволюция космологии и эталонная модель Вселенной
А наука о микромире в это время набирала всё большую силу и всё нагляднее показывала несводимость своих объектов к макроскопическим представлениям о них. Каждый новый шаг на пути познания микромира вызывал у самих великих первооткрывателей квантовой механики чудовищные сомнения, шатания и угрызения научной совести, мучения не только творчески-рационального характера, но и нравственного порядка. И по существу каждый новый шаг в развитии новой теории начинался с судорожной попытки восстановить в своих правах классическое механическое описание и тем самым реабилитировать земной взгляд на вещи. Заканчивалась же всякая такая попытка тем, что природа конкретно и недвусмысленно отрицала свою геоцентрическую суть и заставляла, как бы насильно, её исследователей создавать всё более причудливые математизированные способы её негеоцентрического отображения.
Сталкивая на огромных скоростях и расщепляя атомы, Резерфорд в 1911 году открывает атомное ядро. Сразу же возникает планетарная модель атома. Полный успех! Атом истолкован как маленькая гелиоцентрическая система, очень похожая на ту, в которой мы живем. Неудобство от делимости атома, уже по своему названию относимому к далее неделимым макроскопическим телам, казалось, было навеки преодолено геоцентрическим устройством его внутренней структуры. Но классическая электромагнитная теория Максвелла наводила на эту идиллическую картину весьма ощутимую тень: из формул следовало, что электрозаряженное тело, – в данном случае планетка-электрон, – двигаясь в поле другого электрозаряженного тела, должна была неизбежно терять энергию и, в конечном счёте, упасть па своё «солнышко» – на ядро. В 1913 г. выдающийся датский ученый Нильс Бор устранил эту трудность, объяснив квантованность и планетарность. Но какой ценой! Снова, как и у Планка, микромир наполнился негеоцентрической чертовщиной. Двигаясь по своим орбитам, электроны не должны были терять никакой энергии, пока не излучали её целой квантовой порцией, после чего переходили на более близкую орбиту. Модель Бора не вредила геоцентричности представления о планетарных электронах, но она наполняла негелиоцентрическим пониманием строение атома в целом.
В 20-е годы А. Эйнштейн дополнил квантование статистическим методом отображения микропроцессов, создав так называемую статистику Бозе-Эйнштейна. Это было сделано для того, чтобы устранить непонятную квантовую разорванность явлений микромира, увязать квантовую прерывность с пространственной непрерывностью (континуальностью) теории относительности. А обернулось всё совершенно иначе. В 1923 году Луи де Бройль под влиянием идей Эйнштейна и по велению собственной научной совести решил свести воедино на статистической основе данные о квантах как весьма необычных частицах и одновременно световых волнах, обладающих определённой длиной. Но то, что у него получилось, было ещё более невероятным и причудливым с макроскопической точки зрения, чем сами кванты. Получилось нечто вроде древнегреческого кентавра, существа с туловищем лошади и одновременно человека. Получилось ни то, ни сё, ни частица, ни волна, но нечто, проявляющее те или иные свойства в каждом конкретном случае.
В 1926 году Шредингер вывел основное волновое уравнение квантовой механики. Им руководило неистовое стремление придать квантовым явлениям наглядно представимый динамический характер. Но для этого пришлось измыслить нечто ещё более фантастичное, чем кентавры или химеры, – «волны-пилоты». Наконец, в 1927 г. Гейзенберг сформулировал своё знаменитое соотношение неопределённостей, доказав абсолютную, принципиальную невозможность одновременного сколь угодно точного измерения местоположения и импульса частиц. Причиной этого была макроскопическая неопределённость самих по себе объектов микромира, реагирующих с макроскопическими средствами наблюдения заранее непредсказуемым образом. Это проявило характер и самой макроскопичности, макроскопической определеннности, оказавшейся результатом огромного числа микроскопических взаимодействий, самих по себе не обладающих такой определённостью.
Но многие и многие учёные продолжали считать соотношение неопределённостей результатом неточности и субъективности наших знаний об объектах микромира самих по себе. Они не оставляли попыток восстановить макроскопические представления о микроскопических объектах. Одну из последних таких попыток предпринял известный американский физик Д. Бом, стремясь обнаружить у микропроцессов скрытые макроскопические параметры. Но природа неизменно разбивала розовую геоцентрическую мечту о скрытых макроскопических свойствах глубин материи, открывая исследователям, напротив, всё новые немакроскопические, всё более удивительные свойства и отношения. В XX веке сама природа сделалась для её исследователей независимо от их воли и желания пробным камнем негеоцентрического мировоззрения.
Глава 5. Негеоцентрический космизм
5.1. Эволюция космологии и эталонная модель Вселенной
История развития представлений об устройстве мироздания показывает, что это развитие проходит три основных этапа, соответствующие трём последовательно сменявшим друг друга на сцене человеческого познания научных картин мира. Первая из этих картин была всецело геоцентрической. Она принимала Землю за абсолютный центр мироздания, Солнце и планеты полагались вращающимися вокруг неё по идеально шарообразным сферам. В древней картине мира имело хождение чисто геоцентрическое понятие абсолютного верха и низа, вещественное наполнение мира сводилось к сочетанию четырёх элементов, или стихий, находимых на Земле, – земли, воды, воздуха и огня. При этом крупнейший философ-энциклопедист древности Аристотель считал характерной особенностью двух первых из них, – земли и воды, – стремление книзу, двух других, – воздуха и огня, – стремление кверху. Аристотель же создал первую в мире систематическую всеобъемлющую космологию. Она зиждилась на идее концентрического обтекания светящимися телами, жёстко закреплёнными на своих орбитах, небесной сферы.
Все несообразности и несовпадения наблюдательных данных с такой картиной скомпенсировал последователь Аристотеля, крупнейший астроном древности Клавдий Птолемей. Он объяснял отклонения в положении «светил» от положенных им по аристотелевской схеме мест так называемыми эпициклами. Если светило не оказывалось на положенном ему по Аристотелю месте, значит, оно по каким-то причинам, выяснить которые не представлялось возможным, «вильнуло» в сторону, «крутанулось» по проложенной рядом, неведомо откуда взявшейся дополнительной орбите. Система Птолемея была системой упорядочения гелиоцентрической видимости. Она вгоняла факты в прокрустово ложе описательных характеристик, получаемых земным наблюдателем, а объяснения явлений ограничивала схематизированным описанием перемещений тел соответственно их положениям, обнаруживаемым этим наблюдателем. Все неправильности, вытекавшие из геоцентрической схемы строения космоса, объяснялись комбинациями равномерных круговых движений. «Так оно движется», – вот и всё объяснение, на какое была способна делающая свои первые шаги конкретная наука. Когда действительность не укладывалась в схему, оставалось призывать на помощь либо умозрительное представление о хаосе, либо влияние всеблагих богов.
Вторая по счету научная картина мира, созданная людьми, механистическая картина мира Нового времени, была упорядочением уже не геоцентрической видимости, а внеземной действительности, упорядочением опять-таки геоцентрическим и антропоморфным. Мир не ограничивался теперь уже видимостью абсолютного центра движения объектов, образуемого земным положением человека-наблюдателя, но он ограничивался видимыми объектами, движущимися по аналогии с земными объектами и являющимися бесконечными повторениями гелиоцентрической системы.
Третья научная картина мира, возникшая в XX веке, квантово-релятивистская картина мира новейшего времени в истории человечества, разрушила и эту иллюзию. Она продемонстрировала негеоцентрическое строение мира, разнокачественность и разноуровненность различных процессов, чрезвычайно сложный и нетривиальный характер эволюционного единства мира.
Изучением Вселенной как некоторого вне нас существующего объекта в его проявлениях и пока еще непроявленных свойствах занимается особая наука – космология. Само название этой науки свидетельствует о том, что она стремится создать единое, максимально полное и эмпирически обоснованное учение о космосе, системе и устройстве мироздания.
Как уже отмечаюсь, слово «космос» древнегреческого происхождения, в языке Эллады оно означало не просто «мир как таковой», а определённый, выделяемый человеком порядок, строй, структуру (например, у Гомера – построение войска). Причём эта структурированность, определённость, упорядоченность рисовалась именно как противоположность абсолютно неупорядоченному, незакономерному, причинно необусловленному изменению – хаосу.
С самого своего зарождения в ткани древней культуры космология дополнялась учением о возникновении объектов космоса, происхождении и развитии самого наблюдаемого нами космоса – космогонией.
Возникнув в древности нa базе религиозно-мифологического мировоззрения, космология и космогония сводились к наивно-фантастическому, антропоморфному объяснению окружающего человека мира, и этот последний с его воздействующими на чувства человека реалиями рисовался людьми всецело земноподобным, геоцентричным. У всех без исключения древних и средневековых народов в основе космологии и космогонии лежит креационизм – учение о сотворении мира волей и деятельностью богов, антропоморфных существ, наделённых нечеловеческой силой и запредельным для человека знанием. Отрываясь от религиозно-мистической пуповины, космология и космогония стали натурфилософскими учениями, учитывающими данные конкретной науки, но строящимися в cвоих основах на умозрительном теоретизировании. А самое безудержное умозрение, как только оно отрывается от фактов, базируется опять-таки на земном наблюдательном и историческом опыте, заземляется на геоцентрические и антропоцентрические представления, выводимые из этого опыта. Это не умаляет, разумеется, достоинств конкретно-научной направленности космологии и космогонии Нового времени. Как уже говорилось, основной космологической моделью Нового времени была бесконечная в плоском евклидовом пространстве и вечная в абсолютном ньютоновском времени Вселенная, несотворимая и неразрушимая, наполненная безграничным множеством солнцеподобных звёзд со своими системами земноподобных планет. Всё в ней, от мельчайшего атома до крупнейшей звёздной системы считалось движущимся по законам классической механики, выведенным из земных экспериментов и наблюдений. Космогония этого периода по отношению к окружающему нас космосу как целому была, в сущности, антикосмогонией: она признавала космос вечно существующим, несотворимым и неуничтожимым.
Конечно, такое представление о Вселенной как мире в целом было важным достижением всё ещё наивного эволюционизма, отождествлявшего являющийся нам непосредственно геоцентрический «срез» космоса со всей материей Вселенной. Такой качественно однородный мир представлял собой дурную бесконечность, навязанную природе ограниченностью знания. В то же время ряд космогонических идей того времени, в особенности космогоническая теория Канта-Лапласа о происхождении Земли и других планет из сгустившихся газовых облаков, вводила в космогонию историческое видение, означала важную победу конкретно-научного космогонического исследования Вселенной. Сама Земля с этой точки зрения оказывалась возникшей из неземноподобной раскалённой газовой туманности. Недаром теория Канта-Лапласа coхранила свою жизнеспособность до сегодняшнего дня, в то время как сотни более респектабельных теоретических представлений за это время сделались всего лишь историческими реликвиями, вчерашним или даже позавчерашним днём науки.
К концу XIX века достраивается по всем направлением грандиозное здание классической науки, одним из стержневых элементов которого является устоявшаяся и общепринятая космологическая модель. Бесконечная и однородная в пространстве и времени, стационарная, т. е. устойчивая и постоянная, лишённая глобальных и всеохватных изменений, эта модель располагала космос в бескрайнем, но повсюду одинаковом плоском евклидовом пространстве и равномерно текущем, безотносительном к характеру протекания физических процессов, абсолютно одинаковом и равном себе, всеохватном ньютоновском времени. Вселенная в этой модели по своим пространственно-временным и прочим физическим характеристикам представлялась некоей копией с земного мира, что и неудивительно, поскольку наука того времени была ещё бессильна отобразить космические процессы иначе, нежели в их сугубо земных, непротиворечиво макроскопических проявлениях.
Но уже в конце века теоретиками был подмечен ряд несообразностей, ставивших под сомнение, по крайней мере, логическую непротиворечивость классической модели. Эти затруднения, проявившиеся как парадоксы бесконечного и конечного, были связаны с тем, что тривиально бесконечный космос, составленный по принципам этой модели, выглядел бы для земного наблюдателя и воздействовал бы на Землю совершенно иначе, чем тот, который мы имеем в действительности. Первая из этих трудностей, получившая название фотометрического парадокса, базировалась на следующем рассуждении. При равномерном расположении бесконечного числа звёзд светящаяся материя должна была бы заполнять всю небесную сферу, и в этом случае всё небо светилось бы так ярко, что даже Солнце выглядело бы на этом фоне чёрным пятном. Отсюда следовало, что либо число звёзд не бесконечно, т. е. сама Вселенная не бесконечна и где-то странным образом обрывается, либо – а в это особенно не хотелось верить, – классическая модель не отражает действительности, и Вселенная устроена как-то иначе.
В 1896 году немецкий астроном Зеелигер сформулировал второй парадокс, названный его именем, но известный также под названием «гравитационного парадокса». Согласно Зеелигеру, бесконечное количество звёзд и туманностей должно создавать бесконечно сильные гравитационные потенциалы и бесконечную энергию взаимодействия между любым макроскопическим телом и всей Вселенной.
К этим двум парадоксам, вносившим немалую сумятицу в умы исследователей, следует добавить и термодинамический парадокс, в соответствии с которым все виды энергии во Вселенной классической модели должны были перейти в теплоту, в результате чего Вселенная уже давно умерла бы «тепловой смертью». Равномерное распределение теплоты образовало бы в геоцентрически устроенном космосе сплошную «тепловую пустыню», уничтожавшую саму возможность существования жизни и даже самого космоса как определённого строения Вселенной,
Три парадокса огненной скрижалью нависли над устоявшейся космологической моделью, предрекая ей неминуемую гибель, так как отсутствие сколько-нибудь доказательной альтернативной модели делало присущий ей негеоцентризм неуязвимым. Подлинную альтернативу модели, базирующейся на геоцентрическом и плоско-макроскопическом изображении бесконечности могла составить лишь такая модель, которая приступила бы к многообразно-негеоценгрическому изображению бесконечности. А для этого нужно было создать принципиально новые изобразительные средства, которые нашлись лишь в математическом аппарате теории относительности.
Принципиально новый этап развития космологии начался в XX веке. Можно с абсолютной точностью назвать год, в который это произошло. В 1917 году Альберт Эйнштейн распространил на космологию выводы ранее созданной им общей теории относительности и тем самым заложил основы по-новому негеоцентрической теории космоса. Это было революционное свершение, открывшее путь к целому ряду других революционных свершений, обновивших сам фундамент наших представлений о Вселенной.
Вселенная Эйнштейна представляла собой трёхмерную сферу, закрученную в четырёхмерном пространстве-времени и замкнутую саму на себя. Объём этой Вселенной был конечен. Она должна была быть стационарной, т. е. неизменной во времени. Такая модель Вселенной вызвала целую бурю в головах современников. Как и теория относительности в целом, она была встречена многими с недоумением и недопониманием. Как же так? Вселенная замкнута. Стало быть, она не бесконечна? Но тогда что же находится за её пределами? Такие вопросы можно было множить до бесконечности. Вселенная всегда одинакова? Стало быть, мир в целом остаётся без изменений? И конечно, сразу же нашлись теоретики, которые отсюда сделали выводы о несовместимости конкретно-научной космологии с эволюционизмом. Замкнутость Вселенной трактовалась как не бесконечность материи, её предельность, как доказательство существования за мнимыми пределами беспредельного духа-Бога. Стационарность же рассматривалась этими теоретиками как невозможность развития. Конечно, подобное изображение выводов конкретно-научной космологии было основано на её полнейшем искажении. Научная теория предполагала как раз отсутствие чего бы то ни было за пределами замкнутой Вселенной, а вовсе не ограниченность материи Вселенной. Сама же стационарная модель Эйнштейна была лишь исходным моментом для дальнейшего развития релятивистской (т. е. основанной на выводах из теории относительности) космологии.
Модель Вселенной Эйнштейна была неньютоновской и неевклидовой, она представляла собой как бы исходное «яйцо», из которого должна была вылупиться более многообразная негеоцентрическая модель космоса.
В 1922 году А.А. Фридман сделал из теории относительности космологические выводы, качественно иные и более глубокие, чем сам Эйнштейн. Он выяснил, что согласно теории относительности Вселенная не должна оставаться долго в состоянии статического равновесия, а в зависимости от средней плотности вещества будет расширяться, либо сжиматься, либо «пульсировать» с определённым периодом, попеременно то расширяясь, то стягиваясь. Вскоре Эйнштейн вынужден был признать правоту Фридмана. А еще через четыре года был найден и ответ нa вопрос, в каком направлении реально изменяется окружающая нас Вселенная. В 1929 году американский астроном Хаббл исследовал спектры различных галактик при помощи спектроскопа, прибора, основным элементом которого является всем хорошо известная по опытам Ньютона и вошедшая во все школьные курсы физики призма, разлагающая белый свет на семь составляющих его цветов. С детства мы хорошо зазубрили эти цвета и часто наблюдаем их в земных явлениях: в радуге, в луже с каплей бензина, в выбоинах оконного стекла. Наблюдая то же самое в спектрах далёких галактик, учёный был поражен. В спектрах многих галактик спектральные линии оказались существенно смещёнными в красную сторону на одну и ту же величину! Причём величина смещения увеличивалась с увеличением расстояния до галактики. Как было объяснить это «красное смещение»?
Объяснение напрашивалось само собой в связи с давно известным физикам эффектом Доплера, установленным путём вполне земных опытов с земными явлениями. Ведь Доплер, именем которого назван данный эффект, давным-давно доказал, что красное смещение спектра должно возникать у светящего тела, удаляющегося от наблюдателя. А у приближающегося тела должен возникать сдвиг в противоположную сторону спектра – фиолетовое смещение. Применяя далее принцип Доплера к изучению движения галактик по лучу зрения, Хаббл установил определённую закономерность. Все галактики, кроме нашей и трёх ближайших удаляются от нас с огромными скоростями, и их скорость тем больше, чем дальше они находятся от нас. Возникло сильное искушение истолковать это «разбегание галактик» в духе геоцентризма. Но учёный XX века не мог уже пойти по этому пути. Он был научен всем предшествующим опытом развития знаний и обладал знаниями, позволяющими сразу же выбрать правильную ориентацию и в истолковании фактов, и во взглядах на космос. Он проанализировал ситуацию системно и пришел к единственно правильному выводу о глобальном характере открытого им «разбегания», о том, что оно является следствием расширения всей видимой нами Вселенной, а не нашего центрального положения в ней.
По наблюдениям Хаббла, подтверждённым в настоящее время, был установлен тот замечательный факт, что разбегание галактик происходит изотропно, т. е. повсеместно и во всех направлениях, и не имеет никакого центра расширения, ибо из каждой точки Метагалактики должна наблюдаться та же картина: чем ближе галактика к наблюдателю, тем быстрее она удаляется от него.
Скорость удаления галактик прямо пропорциональна расстоянию до них, независимо от положения наблюдателя. По первоначальным оценкам Хаббла это увеличение составляет 160 км/с нa каждый 1 млн. световых лет. По современным, более точным данным, эта величина в 5-10 раз меньше. Эта постоянная величина пропорциональности была названа константой Хаббла и является фундаментальной величиной, задающей скорость расширения Метагалактики. Кроме того, однородность распределения скоплений галактик в больших масштабах (не менее 100 Мегапарсек, в меньших масштабах, конечно же, обнаруживается определённая структура скоплений и самих галактик) получила в науке дальнейшее подтверждение, и таким образом обоснование со стороны наблюдательной астрономии получил принцип однородности и изотропности окружающей нас Вселенной.
Идея разбегания галактик была в своё время встречена как «безумная», т. е. никуда не годящаяся с макроскопической точки зрения. В противовес ей сразу же возник ряд альтернативных объяснений, а точнее, самых разнообразных догадок и домыслов, авторы которых пытались спасти стационарность модели Вселенной. Так, советский профессор А.Ф. Богородицкий выдвинул предположение, согласно которому красное смещение следует отнести к нашим средствам наблюдения, к самим фотонам, которые, якобы, «стареют», проходя межзвёздные расстояния. И хотя такое предположение оказалось явно невероятным, поскольку в этом случае происходило бы «размазывание» изображений на фотографиях галактик, многие староверы от науки продолжали цепляться за него, поскольку оно сулило восстановление в правах старой доброй космологической модели, восходящей к механике Ньютона и Галилея.
Впрочем, и открытие Хаббла нередко трактуется вполне в духе доэйнштейновского геоцентризма, как механическое расширение некоторого макроскопического «куска материи», чего-то вроде растягивающейся резины. На ошибочность подобной трактовки указывают известные российские специалисты по философским вопросам естествознания Л. Баженов и М. Ахундов. Баженов подчёркивает, что разбегание галактик вовсе не есть следствие особых динамических причин, действующих в ньютоновском времени и евклидовом пространстве, и потому бесполезно изыскивать или придумывать подобные объяснения. Оно есть выражение иной природы пространства-времени. Поэтому объяснение этого «разбегания», которое даётся релятивистской космологией, аналогично объяснению «невероятных» с механистической точки зрения эффектов сокращения длины и замедления времени (Баженов Л.Б, Философия естествознания – В кн.: Философия естествознания, вып. 1 – М.: Наука – 432 с., с. 196). М. Ахундов поясняет, что не галактики разлетаются в неизменном пространстве, а расширяется само пространство-время, в котором располагаются галактики (Ахундов М.Д. Пространство и время в физическом познании – М.: Мысль, 1982 – 246 с., с.145).
Все несообразности и несовпадения наблюдательных данных с такой картиной скомпенсировал последователь Аристотеля, крупнейший астроном древности Клавдий Птолемей. Он объяснял отклонения в положении «светил» от положенных им по аристотелевской схеме мест так называемыми эпициклами. Если светило не оказывалось на положенном ему по Аристотелю месте, значит, оно по каким-то причинам, выяснить которые не представлялось возможным, «вильнуло» в сторону, «крутанулось» по проложенной рядом, неведомо откуда взявшейся дополнительной орбите. Система Птолемея была системой упорядочения гелиоцентрической видимости. Она вгоняла факты в прокрустово ложе описательных характеристик, получаемых земным наблюдателем, а объяснения явлений ограничивала схематизированным описанием перемещений тел соответственно их положениям, обнаруживаемым этим наблюдателем. Все неправильности, вытекавшие из геоцентрической схемы строения космоса, объяснялись комбинациями равномерных круговых движений. «Так оно движется», – вот и всё объяснение, на какое была способна делающая свои первые шаги конкретная наука. Когда действительность не укладывалась в схему, оставалось призывать на помощь либо умозрительное представление о хаосе, либо влияние всеблагих богов.
Вторая по счету научная картина мира, созданная людьми, механистическая картина мира Нового времени, была упорядочением уже не геоцентрической видимости, а внеземной действительности, упорядочением опять-таки геоцентрическим и антропоморфным. Мир не ограничивался теперь уже видимостью абсолютного центра движения объектов, образуемого земным положением человека-наблюдателя, но он ограничивался видимыми объектами, движущимися по аналогии с земными объектами и являющимися бесконечными повторениями гелиоцентрической системы.
Третья научная картина мира, возникшая в XX веке, квантово-релятивистская картина мира новейшего времени в истории человечества, разрушила и эту иллюзию. Она продемонстрировала негеоцентрическое строение мира, разнокачественность и разноуровненность различных процессов, чрезвычайно сложный и нетривиальный характер эволюционного единства мира.
Изучением Вселенной как некоторого вне нас существующего объекта в его проявлениях и пока еще непроявленных свойствах занимается особая наука – космология. Само название этой науки свидетельствует о том, что она стремится создать единое, максимально полное и эмпирически обоснованное учение о космосе, системе и устройстве мироздания.
Как уже отмечаюсь, слово «космос» древнегреческого происхождения, в языке Эллады оно означало не просто «мир как таковой», а определённый, выделяемый человеком порядок, строй, структуру (например, у Гомера – построение войска). Причём эта структурированность, определённость, упорядоченность рисовалась именно как противоположность абсолютно неупорядоченному, незакономерному, причинно необусловленному изменению – хаосу.
С самого своего зарождения в ткани древней культуры космология дополнялась учением о возникновении объектов космоса, происхождении и развитии самого наблюдаемого нами космоса – космогонией.
Возникнув в древности нa базе религиозно-мифологического мировоззрения, космология и космогония сводились к наивно-фантастическому, антропоморфному объяснению окружающего человека мира, и этот последний с его воздействующими на чувства человека реалиями рисовался людьми всецело земноподобным, геоцентричным. У всех без исключения древних и средневековых народов в основе космологии и космогонии лежит креационизм – учение о сотворении мира волей и деятельностью богов, антропоморфных существ, наделённых нечеловеческой силой и запредельным для человека знанием. Отрываясь от религиозно-мистической пуповины, космология и космогония стали натурфилософскими учениями, учитывающими данные конкретной науки, но строящимися в cвоих основах на умозрительном теоретизировании. А самое безудержное умозрение, как только оно отрывается от фактов, базируется опять-таки на земном наблюдательном и историческом опыте, заземляется на геоцентрические и антропоцентрические представления, выводимые из этого опыта. Это не умаляет, разумеется, достоинств конкретно-научной направленности космологии и космогонии Нового времени. Как уже говорилось, основной космологической моделью Нового времени была бесконечная в плоском евклидовом пространстве и вечная в абсолютном ньютоновском времени Вселенная, несотворимая и неразрушимая, наполненная безграничным множеством солнцеподобных звёзд со своими системами земноподобных планет. Всё в ней, от мельчайшего атома до крупнейшей звёздной системы считалось движущимся по законам классической механики, выведенным из земных экспериментов и наблюдений. Космогония этого периода по отношению к окружающему нас космосу как целому была, в сущности, антикосмогонией: она признавала космос вечно существующим, несотворимым и неуничтожимым.
Конечно, такое представление о Вселенной как мире в целом было важным достижением всё ещё наивного эволюционизма, отождествлявшего являющийся нам непосредственно геоцентрический «срез» космоса со всей материей Вселенной. Такой качественно однородный мир представлял собой дурную бесконечность, навязанную природе ограниченностью знания. В то же время ряд космогонических идей того времени, в особенности космогоническая теория Канта-Лапласа о происхождении Земли и других планет из сгустившихся газовых облаков, вводила в космогонию историческое видение, означала важную победу конкретно-научного космогонического исследования Вселенной. Сама Земля с этой точки зрения оказывалась возникшей из неземноподобной раскалённой газовой туманности. Недаром теория Канта-Лапласа coхранила свою жизнеспособность до сегодняшнего дня, в то время как сотни более респектабельных теоретических представлений за это время сделались всего лишь историческими реликвиями, вчерашним или даже позавчерашним днём науки.
К концу XIX века достраивается по всем направлением грандиозное здание классической науки, одним из стержневых элементов которого является устоявшаяся и общепринятая космологическая модель. Бесконечная и однородная в пространстве и времени, стационарная, т. е. устойчивая и постоянная, лишённая глобальных и всеохватных изменений, эта модель располагала космос в бескрайнем, но повсюду одинаковом плоском евклидовом пространстве и равномерно текущем, безотносительном к характеру протекания физических процессов, абсолютно одинаковом и равном себе, всеохватном ньютоновском времени. Вселенная в этой модели по своим пространственно-временным и прочим физическим характеристикам представлялась некоей копией с земного мира, что и неудивительно, поскольку наука того времени была ещё бессильна отобразить космические процессы иначе, нежели в их сугубо земных, непротиворечиво макроскопических проявлениях.
Но уже в конце века теоретиками был подмечен ряд несообразностей, ставивших под сомнение, по крайней мере, логическую непротиворечивость классической модели. Эти затруднения, проявившиеся как парадоксы бесконечного и конечного, были связаны с тем, что тривиально бесконечный космос, составленный по принципам этой модели, выглядел бы для земного наблюдателя и воздействовал бы на Землю совершенно иначе, чем тот, который мы имеем в действительности. Первая из этих трудностей, получившая название фотометрического парадокса, базировалась на следующем рассуждении. При равномерном расположении бесконечного числа звёзд светящаяся материя должна была бы заполнять всю небесную сферу, и в этом случае всё небо светилось бы так ярко, что даже Солнце выглядело бы на этом фоне чёрным пятном. Отсюда следовало, что либо число звёзд не бесконечно, т. е. сама Вселенная не бесконечна и где-то странным образом обрывается, либо – а в это особенно не хотелось верить, – классическая модель не отражает действительности, и Вселенная устроена как-то иначе.
В 1896 году немецкий астроном Зеелигер сформулировал второй парадокс, названный его именем, но известный также под названием «гравитационного парадокса». Согласно Зеелигеру, бесконечное количество звёзд и туманностей должно создавать бесконечно сильные гравитационные потенциалы и бесконечную энергию взаимодействия между любым макроскопическим телом и всей Вселенной.
К этим двум парадоксам, вносившим немалую сумятицу в умы исследователей, следует добавить и термодинамический парадокс, в соответствии с которым все виды энергии во Вселенной классической модели должны были перейти в теплоту, в результате чего Вселенная уже давно умерла бы «тепловой смертью». Равномерное распределение теплоты образовало бы в геоцентрически устроенном космосе сплошную «тепловую пустыню», уничтожавшую саму возможность существования жизни и даже самого космоса как определённого строения Вселенной,
Три парадокса огненной скрижалью нависли над устоявшейся космологической моделью, предрекая ей неминуемую гибель, так как отсутствие сколько-нибудь доказательной альтернативной модели делало присущий ей негеоцентризм неуязвимым. Подлинную альтернативу модели, базирующейся на геоцентрическом и плоско-макроскопическом изображении бесконечности могла составить лишь такая модель, которая приступила бы к многообразно-негеоценгрическому изображению бесконечности. А для этого нужно было создать принципиально новые изобразительные средства, которые нашлись лишь в математическом аппарате теории относительности.
Принципиально новый этап развития космологии начался в XX веке. Можно с абсолютной точностью назвать год, в который это произошло. В 1917 году Альберт Эйнштейн распространил на космологию выводы ранее созданной им общей теории относительности и тем самым заложил основы по-новому негеоцентрической теории космоса. Это было революционное свершение, открывшее путь к целому ряду других революционных свершений, обновивших сам фундамент наших представлений о Вселенной.
Вселенная Эйнштейна представляла собой трёхмерную сферу, закрученную в четырёхмерном пространстве-времени и замкнутую саму на себя. Объём этой Вселенной был конечен. Она должна была быть стационарной, т. е. неизменной во времени. Такая модель Вселенной вызвала целую бурю в головах современников. Как и теория относительности в целом, она была встречена многими с недоумением и недопониманием. Как же так? Вселенная замкнута. Стало быть, она не бесконечна? Но тогда что же находится за её пределами? Такие вопросы можно было множить до бесконечности. Вселенная всегда одинакова? Стало быть, мир в целом остаётся без изменений? И конечно, сразу же нашлись теоретики, которые отсюда сделали выводы о несовместимости конкретно-научной космологии с эволюционизмом. Замкнутость Вселенной трактовалась как не бесконечность материи, её предельность, как доказательство существования за мнимыми пределами беспредельного духа-Бога. Стационарность же рассматривалась этими теоретиками как невозможность развития. Конечно, подобное изображение выводов конкретно-научной космологии было основано на её полнейшем искажении. Научная теория предполагала как раз отсутствие чего бы то ни было за пределами замкнутой Вселенной, а вовсе не ограниченность материи Вселенной. Сама же стационарная модель Эйнштейна была лишь исходным моментом для дальнейшего развития релятивистской (т. е. основанной на выводах из теории относительности) космологии.
Модель Вселенной Эйнштейна была неньютоновской и неевклидовой, она представляла собой как бы исходное «яйцо», из которого должна была вылупиться более многообразная негеоцентрическая модель космоса.
В 1922 году А.А. Фридман сделал из теории относительности космологические выводы, качественно иные и более глубокие, чем сам Эйнштейн. Он выяснил, что согласно теории относительности Вселенная не должна оставаться долго в состоянии статического равновесия, а в зависимости от средней плотности вещества будет расширяться, либо сжиматься, либо «пульсировать» с определённым периодом, попеременно то расширяясь, то стягиваясь. Вскоре Эйнштейн вынужден был признать правоту Фридмана. А еще через четыре года был найден и ответ нa вопрос, в каком направлении реально изменяется окружающая нас Вселенная. В 1929 году американский астроном Хаббл исследовал спектры различных галактик при помощи спектроскопа, прибора, основным элементом которого является всем хорошо известная по опытам Ньютона и вошедшая во все школьные курсы физики призма, разлагающая белый свет на семь составляющих его цветов. С детства мы хорошо зазубрили эти цвета и часто наблюдаем их в земных явлениях: в радуге, в луже с каплей бензина, в выбоинах оконного стекла. Наблюдая то же самое в спектрах далёких галактик, учёный был поражен. В спектрах многих галактик спектральные линии оказались существенно смещёнными в красную сторону на одну и ту же величину! Причём величина смещения увеличивалась с увеличением расстояния до галактики. Как было объяснить это «красное смещение»?
Объяснение напрашивалось само собой в связи с давно известным физикам эффектом Доплера, установленным путём вполне земных опытов с земными явлениями. Ведь Доплер, именем которого назван данный эффект, давным-давно доказал, что красное смещение спектра должно возникать у светящего тела, удаляющегося от наблюдателя. А у приближающегося тела должен возникать сдвиг в противоположную сторону спектра – фиолетовое смещение. Применяя далее принцип Доплера к изучению движения галактик по лучу зрения, Хаббл установил определённую закономерность. Все галактики, кроме нашей и трёх ближайших удаляются от нас с огромными скоростями, и их скорость тем больше, чем дальше они находятся от нас. Возникло сильное искушение истолковать это «разбегание галактик» в духе геоцентризма. Но учёный XX века не мог уже пойти по этому пути. Он был научен всем предшествующим опытом развития знаний и обладал знаниями, позволяющими сразу же выбрать правильную ориентацию и в истолковании фактов, и во взглядах на космос. Он проанализировал ситуацию системно и пришел к единственно правильному выводу о глобальном характере открытого им «разбегания», о том, что оно является следствием расширения всей видимой нами Вселенной, а не нашего центрального положения в ней.
По наблюдениям Хаббла, подтверждённым в настоящее время, был установлен тот замечательный факт, что разбегание галактик происходит изотропно, т. е. повсеместно и во всех направлениях, и не имеет никакого центра расширения, ибо из каждой точки Метагалактики должна наблюдаться та же картина: чем ближе галактика к наблюдателю, тем быстрее она удаляется от него.
Скорость удаления галактик прямо пропорциональна расстоянию до них, независимо от положения наблюдателя. По первоначальным оценкам Хаббла это увеличение составляет 160 км/с нa каждый 1 млн. световых лет. По современным, более точным данным, эта величина в 5-10 раз меньше. Эта постоянная величина пропорциональности была названа константой Хаббла и является фундаментальной величиной, задающей скорость расширения Метагалактики. Кроме того, однородность распределения скоплений галактик в больших масштабах (не менее 100 Мегапарсек, в меньших масштабах, конечно же, обнаруживается определённая структура скоплений и самих галактик) получила в науке дальнейшее подтверждение, и таким образом обоснование со стороны наблюдательной астрономии получил принцип однородности и изотропности окружающей нас Вселенной.
Идея разбегания галактик была в своё время встречена как «безумная», т. е. никуда не годящаяся с макроскопической точки зрения. В противовес ей сразу же возник ряд альтернативных объяснений, а точнее, самых разнообразных догадок и домыслов, авторы которых пытались спасти стационарность модели Вселенной. Так, советский профессор А.Ф. Богородицкий выдвинул предположение, согласно которому красное смещение следует отнести к нашим средствам наблюдения, к самим фотонам, которые, якобы, «стареют», проходя межзвёздные расстояния. И хотя такое предположение оказалось явно невероятным, поскольку в этом случае происходило бы «размазывание» изображений на фотографиях галактик, многие староверы от науки продолжали цепляться за него, поскольку оно сулило восстановление в правах старой доброй космологической модели, восходящей к механике Ньютона и Галилея.
Впрочем, и открытие Хаббла нередко трактуется вполне в духе доэйнштейновского геоцентризма, как механическое расширение некоторого макроскопического «куска материи», чего-то вроде растягивающейся резины. На ошибочность подобной трактовки указывают известные российские специалисты по философским вопросам естествознания Л. Баженов и М. Ахундов. Баженов подчёркивает, что разбегание галактик вовсе не есть следствие особых динамических причин, действующих в ньютоновском времени и евклидовом пространстве, и потому бесполезно изыскивать или придумывать подобные объяснения. Оно есть выражение иной природы пространства-времени. Поэтому объяснение этого «разбегания», которое даётся релятивистской космологией, аналогично объяснению «невероятных» с механистической точки зрения эффектов сокращения длины и замедления времени (Баженов Л.Б, Философия естествознания – В кн.: Философия естествознания, вып. 1 – М.: Наука – 432 с., с. 196). М. Ахундов поясняет, что не галактики разлетаются в неизменном пространстве, а расширяется само пространство-время, в котором располагаются галактики (Ахундов М.Д. Пространство и время в физическом познании – М.: Мысль, 1982 – 246 с., с.145).