4

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Оренбургский филиал

Специальность     Финансы и кредит

Шифр      Ф10-59с

Курс   1

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине:  Концепция современного естествознания

тема:  Космология и космогония. Космологические модели Вселенной.

Выполнила:  Шастина Елена Владимировна

Проверил:    Засидкевич Игорь Владимирович

«___» апреля  2011 г.                              Подпись___________

г. Оренбург

Содержание

1.            Введение              3

2.            История космологии                            4             

3.            Космологические модели советских естествоиспытателей

3.1 В.А. Амбарцумян              7

3.2 Школа Зельдовича—Новикова              10

3.3 О.Ю. Шмидт              12

3.4 А.Л. Зельманов              15

3.5 В.Л. Гинзбург              17

3.6 С.Т. Мелюхин              18

4.            Классическая космологическая модель              20

5.    Современная космология и космогония              22

6.    Заключение              24

7.    Список литературы              25

8.    Приложение              26

4

1.                 Введение

Различные ответы на основные вопросы, которые космология и космо­гония задают о происхождении и структуре Вселенной, всегда содержали следствия для философских и религиозных систем. Обычно связи между эм­пирическими исследованиями Вселенной с одной стороны, и метафизиче­скими системами — с другой, были значительно менее непосредственными, чем это предполагалось защитниками или оппонентами этих систем, но тем не менее имели место напряженные споры. Довольно трудно представить, на­пример, какое либо научное доказательство, которое могло бы «подтвердить» или «опровергнуть» позицию человека, заявляющего о существовании Бога и имеющего в распоряжении аргументы хотя бы умеренной степени изощрен­ности. Сходно с этим было бы трудно представить подтверждение или опро­вержение позиции просвещенного материалиста, утверждающего об исклю­чительно естественном происхождении и эволюции космоса. Тем не менее, отдельные виды доказательств со временем заметно повлияли на правдопо­добность версий этих различающихся аргументов, и они, в свою очередь, раз­вивались, отвечая на брошенные им вызовы.

Хотя современные космологические теории часто обсуждаются в попу­лярных статьях так, как будто существуют только две соперничающие модели — «большой взрыв» и «стационарное состояние»,— в последние 60 лет было предложено гораздо больше моделей, из которых более десятка получили признание среди космологов, достаточное для того, чтобы иметь общепри­знанные названия.

Цель данной работы изучить различные космологические модели вы­дающихся советских естествоиспытателей и современные космологические теории о происхождении Вселенной.

Методологической основой исследования являются труды  – В.А. Ам­барцумяна, О.Ю. Шмидта, А.Л. Зельманова, В.Л. Гинзбурга, С.Т. Мелюхина и школы Зельдовича - Новикова.

2.                         История космологии

Космоло́гия (космос + логос) — раздел астрономии, изучающий свой­ства и эволюцию Вселенной в целом. Основу этой дисциплины составляет ма­тема­тика, физика и астрономия. В своих задачах она часто пересекается с фи­лосо­фией и богословием. Ранние формы космологии представляли собой ре­лигиозные мифы о сотворе­нии (космогония) и уничтожении (эсхатология) существующего мира. В китайской космологии считалось, что Земля — сво­его рода чаша, прикрытая небом, состоящая из полусфер, вращающихся на очень низком расстоянии от Земли.

Античность. Большинство древнегреческих учёных поддерживали геоцентрическую сис­тему мира, согласно которой в центре Вселенной нахо­дится неподвижная ша­рообразная Земля, вокруг которой обращаются пять планет, Солнце и Луна. Предложенная Аристархом Самосским гелиоцентри­ческая система мира, по-видимому, не получила поддержки большинства древнегреческих астрономов. Мир считался ограниченным сферой неподвиж­ных звёзд. Иногда добавлялась ещё одна сфера, отвечающая за пре­цессию. Предметом споров был во­прос о том, что находится за пределами мира: пери­патетики вслед за Аристо­телем полагали, что вне мира нет ничего (ни мате­рии, ни пространства), стоики считали, что там находится бесконечное пустое пространство, атоми­сты (Левкипп, Демокрит, Метродор, Эпикур, Лукреций) полагали, что за пре­делами нашего мира находятся другие миры. Особняком стоят взгляды Герак­лида Понтийского, согласно которому звёзды являются далёкими мирами, включающими в себя землю и воздух. Атомисты и Герак­лид полагали Все­ленную бесконечной. На закате античности появилось рели­гиозно-мистиче­ское учение герметизм, согласно которому вне мира может находиться об­ласть нематериальных существ — духов. Многие досократики полагали, что движением светил управляет гигантский вихрь, давший начало Вселенной. Oднaко после Аристотеля большинство ан­тичных астрономов считали, что планеты переносятся в своём движении ма­териальными сферами, состоящими из особого небесного элемента — эфир, свойства которого не имеют ничего общего с элементами земли, воды, воз­духа и огня, состав­ляющих «подлунный мир». Широко было рапространено мнение о божест­венной природе небесных сфер или светил, их одушевлённо­сти.

Средневековье. Средние века в астрономии и философии как христи­анских, так и мусульман­ских стран доминировала космология Аристотеля, дополненная птолемеевой теорией движения планет, вместе с представлением о материальных небесных сферах. Некоторые философы XIII—XIV вв. счи­тали, что бесконечно всемо­гущий Бог мог создать, помимо нашего, и другие миры; тем не менее, эта воз­можность считалась сугубо гипотетической: хотя Бог и мог создать другие миры, он не сделал этого. Некоторые философы (на­пример, Томас Брадвардин и Николай Орем) считали, что за пределами на­шего мира находится беско­нечное пространство, служащее обителью Бога (модификация космологии герметистов, также полагавших внемировое про­странство относящимся к ду­ховной сфере).

Эпоха Возрождения. Новаторский характер носит космология Николая Кузанского, изложенная в трактате Об учёном незнании. Он предполагал ма­териальное единство Все­ленной и считал Землю одной из планет, также со­вершающей движение; не­бесные тела населены, как и наша Земля, причём каждый наблюдатель во Вселенной с равным основанием может считать себя неподвижным. По его мнению, Вселенная безгранична, но конечна, поскольку бесконечность может быть свойственна одному только Богу. Вместе с тем, у Кузанца сохраняются многие элементы средневековой космологии, в том числе вера в существова­ние небесных сфер, включая внешюю из них — сферу неподвижных звёзд. Однако эти «сферы» не являются абсолютно круглыми, их вращение не явля­ется равномерным, оси вращения не занимают фиксиро­ванного положения в пространстве. Вследствие этого у мира нет абсолютного центра и чёткой гра­ницы (вероятно, именно в этом смысле нужно понимать тезис Кузанца о без­граничности Вселенной). Первая половина XVI века отме­чена появлением новой, гелиоцентрической системы мира Николая Копер­ника. В центр мира Коперник поместил Солнце, вокруг которого вращались планеты (в числе которых и Земля, со­вершавшая к тому же ещё и вращение вокруг оси). Вселенную Коперник по-прежнему счи­тал ограниченной сферой неподвижных звёзд; по-видимому, сохранялась у него и вера в существование небесных сфер. Модификацией системы Коперника была система Томаса Диггеса, в которой звёзды располагаются не на одной сфере, а на различных расстояниях от Земли до бесконечности. Некоторые философы (Франческо Патрици, Ян Ес­сенский) заимствовали только один элемент учения Коперника — вращение Земли вокруг оси, также считая звёзды разбросанными во Все­ленной до бес­конечности. Воззрения этих мыслителей несут на себе следы влияния герме­тизма, поскольку область Вселенной за пределами Солнечной системы счи­талась ими нематериальным миром, местом обитания Бога и ан­гелов.

Возникновение современной космологии. Возникновение современ­ной космологии связано с развитием в XX веке об­щей теории относительно­сти Эйнштейна и физики элементарных частиц. В 1922 году А. А. Фридман предложил решение уравнения Эйнштейна, в ко­тором изотропная Вселенная расширялась из начальной сингулярности. Под­тверждением теории нестацио­нарной вселенной стало открытие в 1929 году Э. Хабблом космологического красного смещения галактик. Таким образом, воз­никла общепринятая сейчас теория Большого взрыва.

4

3.                 Космологические модели советских естествоиспытателей

Вселенная не слишком велика для

человека; она не превосходит ни

умственные возможности человека, ни

возможности человеческого духа.

Жорж Леметр

3.1 В.А. Амбарцумян

Возможно, никто из ведущих советских естествоиспытателей не выска­зывался откровеннее в пользу диалектического материализма, чем астрофизик Виктор Амазаспович Амбарцумян (1908 г. р.). Амбарцумян учился в Пул­ковской обсерватории у русского астронома А.А. Белопольского, после чего занимал значительные посты в Ленинградском университете, Академии наук Армянской ССР и АН СССР. Он руководил строительством известной Бюра­канской астрофизической обсерватории недалеко от Еревана. За работы о фундаментальном значении звездной астрономии и космогонии Амбарцумян несколько раз награждался государственными премиями. Он стал одним из наиболее известных за рубежом советских ученых. В 1959 г. Ам­барцумян заявил: «История развития человеческих знаний, каждый шаг впе­ред в науке и технике, каждое новое научное открытие неопровержимо свиде­тельствуют об истинности и плодотворности диалектического материализма, подтверждают правоту марксистско-ленинского учения о познаваемости мира, о величии и преобразующей силе человеческого разума, все глубже проникающего в тайны природы. В то же время достижения науки убеди­тельно показывают полную несостоятельность идеализма и агностицизма, ре­акционность религиозного мировоззрения». Из его работ видно, что, хотя Амбарцумян считал создание системы мира преждевременным, он, в об­щем, отдавал предпочтение, как и многие советские астрономы, релятивист­ской, неоднородной, расширяющейся и бесконечной во времени космологиче­ской модели. Как диалектический материалист, Амбарцумян верил, что вся природа постоянно эволюционирует; он с подозрением отно­сился к попыткам даже косвенного утверждения о существовании в природе неизменяемых образований. «Во Вселенной, которая существовала и будет существовать бесконечно долго, изменение массы звезд обусловлено главным образом не­посредственным выбрасыванием вещества». Амбарцумян утверждал, что такое явление выбрасывания массы веще­ства звездами достаточно быстро приводит к значительным изменениям в их физическом состоянии. Его коллеги Д. Я. Мартынов, В. А. Крат и В. Г. Фе­сенков проводили работу по изучению результатов этого явления; Фесенков пытался проследить изменения в скорости вращения Солнца на этой основе. Таким образом, по словам Амбарцумяна, «одним из важнейших результатов работ советских астрономов является вывод о том, что звезды изменяются сами и изменяют окружающую их межзвездную среду». Амбарцумян верил, в противоположность нескольким ранним астроно­мическим воззрениям, что звезды заметно изменяются в массе и что они по­стоянно рождаются. Точные детали раннего этапа жизни звезд, согласно схеме Амбарцу­мяна, неизбежно неточны, как и большинство таких описаний. Однако глав­ные положения могут быть названы. Исходя из того, что его описание осно­вано на диаграмме Херцшпрунга—Рассела об отношении между спек­тральным типом звезд и их яркостями, необходимо кратко рассмотреть такую диаграмму. Все звезды имеют темные линии спектра, так же как и Солнце. Полосы поглощения в этих спектрах не только показывают состав звезд, но также по­зволяют классифицировать их по различным группам, с последовательной градацией между разными типами. Стандартными типами являются: О, В, А, F, G, М, К, R, N и S.  Звезды также могли быть классифицированы по их абсолютным яркостям, где единицей яркости была яркость Солнца. Если эти звезды расположить на графике, где абсциссе будет соответст­вовать спектральный тип, а ординате — яркость, окажется, что они уклады­ваются на диаграмме не случайно, а формируют группы, включая диагонально расположенный пояс, известный как главный ряд, который включает подав­ляющее большинство всех звезд.

Согласно этой схеме, звезды постоянно рождаются, но не из «ничего», как, по словам Амбарцумяна, это излагалось некоторыми зарубежными астро­номами. Точные детали рождения звезд были одной из самых трудных про­блем. Взгляды Амбарцумяна по этому вопросу хотя со временем претерпели некоторые изменения, отличались от мнения других советских астрономов. Из его уже изложенного положения о том, что звезды выбрасывают большое ко­личество вещества за время своего жизненного цикла, вытекало наличие определенного количества вещества для дополнительного образования звезд. Амбарцумян полагал, что как живые организмы не могут быть сведены к известным принципам физики и химии, так же это справедливо и для Все­ленной. Он утверждал, что свидетельством неадекватности объяснения совре­менной физикой крупномасштабных явлений Вселенной выступает нахожде­ние «сверхновой»: сейчас существуют причины полагать, что вызывающие эти взрывы процессы не могут быть объяснены в рамках существующих фи­зических законов, хотя среди астрономов нет согласия по этому вопросу. Это же справедливо для источников энергии в квазарах, открытых в 1963 г. Ам­барцумян полагал, что особенности природы, представленные в сверхновых, квазарах и пульсарах, ведут к революции в физике и что впервые со времен Коперника, Браге и Кеплера физика будет опровергнута данными астрономии. Но даже после того как революция произошла, Амбарцумян косвенно выразил свое остающееся скептическое отношение к тем, кто строил модели вселен­ной, так как, по его мнению, Вселенная была бесконечна в уровнях своих за­конов. Природа обладала бесконечностью в двух направлениях: на микроско­пическом уровне субатомные частицы бесконечно неисчерпаемы, как это подчеркивал Ленин, и на макроскопическом уровне, где неисчерпаема сама Вселенная.

Подводя итоги, можно сказать, что основным и неизменным элементом в профессиональной жизни Амбарцумяна, начиная с его раннего акцента на рождении и эволюции звезд и кончая его поздним акцентом  на такие быстро изменяющиеся явления Вселенной, как сверхновые и квазары, был принцип астрономической эволюции.

4

3.2 Школа Зельдовича — Новикова

В конце 70 — начале 80-х годов ХХ в. наиболее влиятельным в советской кос­мологии было направление, представленное школой Я. Б. Зельдовича и И. Д. Новикова. Репутация этих ученых заметно возросла и на Западе, особенно по­сле перевода на английский язык в 1983 г. двух их книг — «Строение и эво­люция Вселенной» и «Эволюция Вселенной». Один советский философ естествознания подчеркивал в 1979 г. важность использования термина «сингулярное состояние» вместо «рождение Вселенной». «Сингулярное состояние в начале расширения Вселенной фиксирует крайний предел, до которого можно экстраполировать в прошлое известные нам фундаментальные физические теории и понятия. Но это не абсолютное «начало всего», а лишь одна из фаз бесконечного саморазвития материи. Она возникла пока не изученным наукой путем из каких-то предшествующих состояний движущейся материи». Зельдович и Новиков, несомненно, критиковали бы это заявление как пример онтологической версии диалектического материализма, которой они избегали, но их лексика была сообразной в большей степени взглядам философов-марксистов, чем многих их западных коллег. В советской тенденции избегать такие термины, как «рождение Вселенной», и в западной тенденции их использовать работают два разных типа идеологических влияний. Во многих отношениях, однако, Зельдович и Новиков идут полностью в ногу с западными космологами или опережают их. Они оба с энтузиазмом приветствовали в 1965 г. открытие «реликтового излучения», оставшихся радиопомех Большого взрыва. Новиков и его советский коллега А. С. Дорошкевич даже предсказали на год раньше уровень, на который реликтовое излучение будет превышать интенсивность микроволнового излучения радиогалактик. Зельдович и Новиков писали в 1983 г., что «в общих чертах современное состояние и ближайшее прошлое Вселенной можно считать известным». Эта Вселенная, продолжали они, является расширяющейся, однородной, изотропной Вселенной, в которой «каждая частица (или ее предки) вышла из горнила сингулярности». Под «сингулярностью» они понимали момент в начале расширения, когда Вселенная была сверхплотной и горячей. Другими словами, Новиков и Зельдович являются сторонниками варианта теории «большого взрыва» Вселенной. Вместе с диалектическим материализмом они (как Амбарцумян и многие другие советские космологи) противостояли теориям «творения материи». Но они критиковали Амбарцумяна за допущение, в соответствии с марксистским принципом существования «различных законов на различных уровнях бытия», о том, что более общее объяснение Вселенной потребует новой формы физики, которая выйдет за пределы ОТО.

Советские космологи в середине 80-х годов продемонстрировали удивительную способность согласовывать космологические модели с системой диалектического материализма. Эти попытки разрешить космологическую проблему, найти модель метагалактики, не нарушающую отдельных филоcофских принципов, не сильно отличались, по существу, от попыток многих зарубежных философов и естествоиспытателей. Когда американский философ Майкл Скривен говорил о «фазах Вселенной, предшествующих современному «расширению», или английский астроном-теоретик Вильям Боннер говорил о своем «предпочтении циклоидальной модели», они оба находились под значительным влиянием внеэмпирических соображений.Они оба искали модель, в которой определенное понятие бесконечности могло бы быть сохранено. Советскими космологами двигали сходные стремления.

4

3.3  О. Ю. Шмидт

Одним из первых ведущих советских исследователей планетарной кос­могонии был Отто Юльевич Шмидт (1891—1956). Шмидт наиболее известен космогонистам своей теорией о происхождении Земли и планет, опублико­ванной в 1949 г. в виде четырех лекций. Так как Шмидт ограничился рассмот­рением Солнечной системы, то он не исследовал какие-либо из крупномас­штабных проблем теорий Вселенной, такие, как относительность или красное смещение. Но, тем не менее, он рассматривал свою схему в рамках противо­стояния мировоззрений. В своей первой лекции он писал: «История космого­нии становится осмысленной и глубоко поучительной, если рассматривать ее как борьбу материализма с идеализмом, борьбу, которая не прекращается ни на одном этапе». Шмидт утверждал, что его теория захвата Солнцем газопы­левого облака поддерживалась диалектической концепцией.

Позиция Шмидта в космогонии основывалась на признании значимости небулярных гипотез Канта и Лапласа для современной науки. Согласно этим хорошо известным теориям (которые различались по некоторым аспектам), Солнце и планеты образовались из последовательной конденсации диффузной массы вещества в дискретные тела. Хотя гипотезы Канта и Лапласа завоевали широкую популярность в XIX в., к началу XX в. они испытали серьезные удары вследствие неспособности рассчитать угловой момент. Одной из наи­более странных характеристик Солнечной системы является то, что главные планеты, имеющие менее 1/755 от общей массы системы, тем не менее, обла­дали 90% ее углового момента. С другой стороны, Солнце, обладающее почти всей массой, имеет всего лишь 2% углового момента. Соответствующая ди­лемма, астрономов была описана в 1935 г. X. Н. Расселом: «Никто никогда не предлагал пути, в котором почти весь угловой момент переходил бы в такую незначительную часть массы изолированной системы». После 1900 г. были выдвинуты различные виды «приливных» теорий, чтобы объяснить этот фе­номен. Сущностью приливных теорий была гипотеза о том, что к Солнцу приближалась какая-то звезда настолько близко (воз­можно, произошло даже касательное столкновение), что солнечный материал был вытянут в космиче­ское простран­ство. Из этого вещества позднее сформировались планеты. Согласно версиям Чемберлена и Моултона, выброс материала имел место с противоположных сторон — как Солнца, так и звезды в виде сильнейших приливов; в версиях, выдвинутых Дж. Джинсом и Г. Джеффрисом, сигарооб­разный поток был растянут между звездой и Солнцем. Сигарообразная форма потока (утолщающаяся в середине) объясняет большие размеры планет Юпи­тера и Сатурна. Шмидт полагал, что популярность теории Джинса в планетар­ной космо­гонии в 20—30-е годы была связана с социальными факторами. Связью между объяснением Джинса создания планет и буржуазными ценно­стями, по мнению Шмидта, был упор на редкий характер участвующих в этом событий и связанную с этим сверхъестествен­ную ауру Вселенной, которую использовал Джинс. Сближение Солнца и звезды, достаточно близкое для описываемых Джинсом и другими сторонни­ками приливных теорий, должно быть исключительно редким событием. Ясно, что ученые предпочли бы не основываться на исключительно редких явлениях для  объяснения природы; если же редкость явления приближа­ется к уникальности, то явление проявляет тенденцию к выходу за пределы области событий, объясняемых научными за­конами, которые зависят от по­вторяемости. Естественно, касание двух звезд не было бы уникальным при условии достаточного времени, но уже одно вы­сказывание о том, что образо­вание Земли есть очень редкое, а не уникальное явление, вызвало бы некото­рый дискомфорт у астрономов. Это были годы, когда «возраст» Вселенной многими астрономами оценивался лишь в не­сколько миллиардов лет; таким образом, планетарные системы были бы дей­ствительно очень редкими. Про­блема здесь в том, что астрономы называют «затруднением привилегии». Если планетарная система очень особенная, то особенными будут и населяю­щие ее люди. Постоянно, начиная со времени дискредитации системы Птолемея, любой вид антропоцентризма рассматри­вался большинством уче­ных как подозрительный. Шмидт рассматривал тео­рию Джинса как легко­мысленное, возможно даже преднамеренное, возвраще­ние к этой традиции. Шмидт полагал, что для объяснения происхождения планетарной сис­темы необходимо отбросить приливные теории и разрабаты­вать неадекват­ные, но тем не менее многообещающие гипотезы Канта и Лапласа. Основная идея этих систем — образование планет из диффузной ма­терии — казалась ему более заслуживающей доверия, чем сближение и столк­новение звезд. Он постулировал, что Солнце в своем вращении прошло через облако пыли, газа и другой материи. Это облако имело собственный момент количества движения. В результате взаимодействия различных моментов, по мнению Шмидта, могло возникнуть имеющее место в Солнечной системе особенное распределение материи. Он писал: «если бы Солнце, пройдя сквозь облако или вблизи него, могло «захватить» с собою часть вещества, увлекая его за собою, то Солнце оказалось бы окруженным таким облаком, из кото­рого в дальнейшем образовались планеты. При таком происхождении облака отпа­дает трудность с распределением момента количества движения. Этот момент явился бы результатом перераспределения момента количества дви­жения Га­лактики. А именно: тот момент, которым встречное облако обладало по отно­шению к проходящему Солнцу, сохранился бы в соответствующей доле в за­хваченной части облака». Оставалась проблема вероятности событий, возможно, одного из глав­ных преимуществ системы Шмидта над системой Джинса с философской точки зрения. Шмидт указывал, что, если захват возможен в ситуации с тремя телами, он также возможен и в приближенной схеме с любым их количеством больше двух, при условии определенных расстояний и скоростей. Более того, его сто­ронники выдвинули другие варианты захвата, включая воздействие столкно­вений и давления света. Тем не менее, основной вопрос об исключитель­ности стадии рождения планетарных систем остался для Шмидта главной проблемой. Согласно его собственным философским убеждениям, возведен­ная им конструкция была довольно неуклюжей, хотя и превосходящей альтернативные.

Последняя часть жизни Шмидта была нескончаемой болезнью; прико­ванный туберкулезом к постели, он старался улучшить свою систему. В по­следние годы он обратился к механизму захвата на основе неупругих столкно­вений частиц как наиболее многообещающему направлению, но основные черты его системы остались неизменными.

4

3.4   А. Л. Зельманов

Одним из наиболее интересных советских авторов, пишущих о космологии, был Абрам Леонидович Зельманов (1913—1987), астроном-теоретик из Астрономического института им. П. К. Штернберга при МГУ. Ученик В. Г. Фесенкова,  Зельманов  с молодости интересовался применением общей теории относительности к астрономии. В отношении построения моделей его подход был чрезвычайно эклектичным и включал в себя возможность существования многих космологических моделей для разных областей Вселенной. Он стойко противостоял любым попыткам априорного отрицания как «замкнутых», так и «открытых» моделей. Он полагал, что зарубежные астрономы-теоретики слишком привержены заключению об однородности и замкнутости Вселенной. Зельманов, как и многие его современники, проявлял сильный интерес к диалектическому материализму. Как и Амбарцумян, он говорил о «качественно отличных» областях Вселенной, указывая на то, что различные физические силы господствуют на различных уровнях бытия. Так, отмечал он, наиболее определяющими силами на микроскопическом уровне являются негравитационные силы (так называемые «сильные», электромагнитные и «слабые» силы), в то время как на космическом уровне господствует сила гравитационная. Эти разные уровни, как в 1955 г. утверждал Зельманов, демонстрируют «диалектико-материалистические положения о неисчерпаемости материи и бесконечном многообразии природы». В 1964 г. Зельманов в своей статье отмечал, что, скорее, чем допускать однородность и изотропность Вселенной, необходимо отметить возможность существования  неоднородной и анизотропной Вселенной. Согласно космологическому принципу, отмечал Зельманов, каким бы ни было искривление пространства (положительным, отрицательным, нулевым), оно должно оставаться постоянным, так как искривление вызывается количеством, распределением и движением материи; если допустить однородную везде Вселенную, то результирующее искривление будет константой независимо от своего знака.

В 1969 г. Зельманов попытался объединить свой взгляд на космологию и космогонию с концепцией всего физического знания; по его мнению, в природе существует «структурно -эволюционная лестница», расширяющаяся от субатомного уровня к Вселенной. Эта материальная, многообразная лестница имеет качественно различные уровни, но составляет взаимосвязанное целое. Ее наиболее отличительной характеристикой является не поддающееся представлению разнообразие. В самом деле, Зельманов рекомендовал ученым принять как «методологический принцип» тот взгляд, согласно которому в природе содержится все то многообразие условий и явлений, которое может иметь место, согласно принятым фундаментальным физическим теориям. Отсюда Зельманов эвристически представил присутствие в различных областях природы всех форм материи и всех космологических моделей, согласующихся с существующей физической теорией. Так как физическая теория со временем изменяется, то, в свою очередь, изменяется и этот гипотетический бесконечный резервуар с моделями, но Зельманов не видел причин для того, чтобы заранее исключить какую-либо модель.

Космическое фоновое излучение достаточно взволновало космологов с момента его открытия А. А. Пензиасом и Р. В. Вильсоном в 1965 г. Это излучение всё чаще интерпретировалось как остаток первозданного огненного шара, из которого произошла Вселенная. Развитие этой концепции придало достаточный вес аргументам тех космологов, которые придерживались модели Большого взрыва. Открытие пульсаров и квазаров также добавило ценную информацию в той области, в которой новые данные наблюдений получить очень трудно. Астрономические данные, полученные недавно из нескольких разных источников, заметно укрепили позиции тех теоретиков, которые отдавали предпочтение расширяющимся однородным и изотропным моделям Вселенной. Эти новые данные усложнили задачу диалектических материалистов, таких, как Амбарцумян, которые до того были на стороне неоднородных анизотропных моделей. С другой стороны, данные, поддерживающие скорее открытые, чем замкнутые модели, устраивали многих советских интерпретаторов космологии.

4

3.5  В.Л. Гинзбург

Одним из наиболее острых советских комментаторов отношений между физикой и философией в конце 70-х и в 80-х годах был академик В.Л. Гинзбург. Хотя Гинзбург и признает значительное улучшение интеллектуальной атмосферы в советской науке со времен Лысенко, он довольно ясно выражает свое мнение о сохранении отдельных опасных моментов.. Как специалист в области астрофизики, глубоко интересующийся проблемами космологии, Гинзбург уделял внимание следующим положениям издания этого учебника 1979 г., 300 тысяч экземпляров которого стали обязательным пособием для студентов многих университетов: «Материя бесконечна в своих пространственных формах бытия». «Всякие допущения конечности времени неизбежно ведут к религиозным выводам о сотворении мира и времени богом, что полностью опровергается всеми данными науки и практики». Гинзбург рассматривал такие утверждения, как отказ от закрытых космологических моделей «без всякой естественнонаучной аргументации».  В этой связи  в той же статье 1980 г. критиковал своего коллегу Амбарцумяна за то, что он сопровождал свои особые интерпретации астрономии ссылками на диалектический материализм.  Гинзбург отмечал, что Амбарцумян и его «Бюраканская школа» (Бюраканская астрофизическая обсерватория, расположенная в 35 километрах от Еревана, была начальной базой Амбарцумяна) пытались показать на базе диалектического анализа, что современные астрономические данные не могут быть объяснены в рамках современной физики и что, следовательно, был необходим пересмотр основных физических понятий. Не называя Ленина, он почти процитировал ленинское положение о «неисчерпаемости электрона», допуская устройство материи наподобие «матрешки», которая может открываться до бесконечности. По этому вопросу Гинзбург имел разногласия со своим коллегой Барашенковым.  признавал, что случай с кварками, расположенными ниже уровня электронов, завоевал все большее признание, но говорил, что возможность описания электрона как «состоящего» из более фундаментальных элементов есть вопрос физический, а не философский. Такие физические вопросы, продолжал он, должны рассматриваться как «открытые». 

4

3.6  С.Т. Мелюхин

В 1958 г. советский философ С. Т. Мелюхин опубликовал книгу «Проблема конечного и бесконечного», в которой стремление марксистских философов принять релятивистские модели Вселенной выражается в гораздо большей степени, чем в предыдущие годы. Работа  была переходом, мостом между прежней ортодоксией и новой готовностью, даже стремлением со стороны некоторых советских философов объединить диалектический материализм с фактуальными обсуждениями современных астрономических доказательств. В этой книге Эйнштейн совершенно серьезно представлен как защитник диалектического материализма. Такое представление об Эйнштейне будет в позднейшие годы набирать силу. Тем не менее мелюхинская интерпретация Вселенной не была просто признанием положений, ранее считавшихся недопустимыми, а определенным независимым утверждением.

В 1826 г. Г. В. Ольберс указал в ньютоновской Вселенной на проблему, которая стала известной как парадокс Ольберса: если общее количество звезд бесконечно, то земной наблюдатель должен видеть ослепительное небо, светящееся сплошным светом. Исходя из того, что ближе лежащие звезды будут затмевать более отдаленные от Земли, Ольберс полагал, что уровень яркости должен быть не бесконечным, а скорее равным солнечному по всем направлениям. Усилия многих астрономов прошлого века были направлены на попытки разрешить этот парадокс, это представляет интерес даже сегодня, хотя допущение расширения Вселенной может объяснить указанное явление. Дело не в том, что из этого парадокса нет выхода, а в том, что любое допущение, необходимое для устранения этого парадокса, носило, до работы Хаббла по красному смещению, явно выраженный искусственный характер. Другими словами, допущение вводилось только для этой цели без дополнительных доказательств. Более того, любое из допущений имело бы радикальные космологические последствия. Сам Ольберс полагал, что он был в состоянии решить эту проблему, предположив существование пылевых облаков между звездами и Землей, которые бы препятствовали прохождению света. Сейчас мы понимаем, что гипотеза Ольберса не давала ответа, так как пыль абсорбировала бы энергию звезд до тех пор, пока сама не стала бы настолько же ослепительно яркой.

Мелюхину было ясно, что с 20-х годов возможным выходом из парадокса Ольберса являлись теории расширяющейся Вселенной (относительное движение звездного света), но он не хотел принимать расширение в качестве явления Вселенной как целого, хотя был готов принять его как явление в рамках ограниченных областей. К тому же теория расширения, даже как простое предположение, не удовлетворяла его, так как он полагал, что даваемое ею решение парадокса Ольберса будет лишь в терминах видимости; длина волны электромагнитного излучения звезд, достигающего Земли, будет смещена из светового диапазона в область радиоволн как результат внешнего расширения, но, по мнению а, парадокс все же остается. Модель Ламберта—Шарлье, впервые выдвинутая в XVIII в., представляет Вселенную, построенную в виде систем или гроздей первого порядка, второго порядка и так далее до бесконечности, причем каждая следующая система больше, чем предыдущая. Таким образом, будут иметь место галактики, супергалактики, суперсупергалактики и так до бесконечности. Мелюхин отказался от двух возможных решений парадоксов Ольберса и Зеелигера. Он полагал, что наиболее многообещающим направлением исследований является превращение кванта электромагнитного и гравитационного полей в «другие формы материи». Принимая эквивалентность материи и энергии, присущую теории относительности,  полагал, что в обоих парадоксах проблема избытка электромагнитной и гравитационной энергии может быть решена поглощением этой энергии, «сопровождающим ее переход в материю». Он замечал, что современная теория поля описывает гравитационное и электромагнитное поля как специфические формы материи. При утверждении перехода гравитационной энергии в материю не возникает никакого противоречия законам сохранения, такой подход в обратном направлении ясно виден в превращении массы звезд в излучение.

4

4.                 Классическая космологическая модель

  Успехи космологии и космогонии XVIII—XIX вв. завершились созданием классической полицентрической картины мира, ставшей начальным этапом развития научной космологии. Вселенная в этом представлении о мире считается бесконечной в пространстве и во времени, т.е. вечной. Основной закон, управляющий движением и развитием небесных тел, — закон всемирного тяготения. Пространство никак не связано с находящимися в нем телами, играя пассивную роль вместилища для этих тел. Время также не зависит от материи, являясь универсальной длительностью всех природных явлений и тел. Количество звезд, звездных систем и планет во Вселенной бесконечно велико. Каждое небесное тело проходит длительный жизненный путь. На смену погибшим, точнее, погасшим, звездам приходят новые, молодые светила. В таком виде классическая космологическая модель Вселенной господствовала в науке вплоть до конца XIX в. К концу XIX в. появились серьезные сомнения в классической космологической модели, которые приняли форму космологических парадоксов — фотометрического, гравитационного и термодинамического.

Фотометрический парадокс. В XVIII в. швейцарский астроном Р. Шезо высказал сомнения по поводу пространственной бесконечности Вселенной. Если предположить, что в бесконечной Вселенной существует бесконечное множество звезд и они распределены в пространстве равномерно, то тогда по любому направлению взгляд земного наблюдателя непременно натыкался бы на какую-нибудь звезду. Тогда небосвод, сплошь усеянный звездами, имел бы бесконечную светимость, т. е. такую поверхностную яркость, что даже Солнце на его фоне казалось бы черным пятном. Однако этого не происходит, поэтому данное парадоксальное утверждение получило в астрономии название фотометрического парадокса Шезо - Ольберса.

Гравитационный парадокс. В конце XIX в. немецкий астроном К. Зее­лигер обратил внимание на другой парадокс, также вытекавший из представ­лений о бесконечности Вселенной. В бесконечной Вселенной с равномерно распределенными в ней телами сила тяготения со стороны всех тел Вселенной на данное тело оказывается бесконечно большой или неопределенной (результат зависит от способа вычисления). Поскольку этого не происходит, Зеелигер сделал вывод, что количество небесных тел во Вселенной ограни­чено, а значит, и сама Вселенная небесконечна. Это утверждение получило название гравитационного парадокса.

Термодинамический парадокс был сформулирован также в XIX в. Он вытекает из второго начала термодинамики — принципа возрастания энтропии. Мир полон энергии, которая подчиняется закону сохранения энергии. Кажется, что из этого закона неизбежно вытекает вечный круговорот материи во Вселенной. Если в природе материя не исче­зает и не возникает из ничего, а лишь переходит из одной формы существова­ния в другую, то Вселенная вечна, а материя пребывает в постоянном круго­вороте. Таким образом, погасшие звезды снова превращаются в источник света и тепла. Поэтому неожиданно прозвучал вывод из второго начала термодинамики, открытого в середине XIX в. Кельвином и Р. Ю. Э. Клаузиусом. При всех превращениях различные виды энергии в конечном счете переходят в тепло, которое стремится к состоянию термодинамического равновесия, т. е. рассеивается в пространстве. Так как такой процесс рассеивания тепла необратим, то рано или поздно все звезды погаснут, все активные процессы в природе прекратятся, наступит «тепловая смерть Вселенной».

Таким образом, три космологических парадокса заставили ученых усомниться в классической космологической модели Вселенной, побудили их к поискам новых непротиворечивых моделей.

4

5.    Современная космология и космогония

Открытие в 1929 году взрывообразного разбегания галактик, то есть быстрого расширения видимой части Вселенной, показало, что Вселенная нестационарна. Экстраполируя процесс расширения в прошлое, сделали вывод, что 15-20 миллиардов лет назад Вселенная была заключена в бесконечно малый объем пространства при бесконечно большой плотности и температуре вещества-излучения (это исходное состояние называют «сингулярностью»), а вся нынешняя Вселенная конечна – обладает ограниченным объемом и временем существования. Отсчет времени жизни такой эволюционирующей Вселенной ведут от момента, при котором, как полагают, внезапно нарушилось состояние сингулярности и произошел «Большой Взрыв». По мнению большинства исследователей, современная теория «Большого Взрыва» (ТБВ) в целом довольно успешно описывает эволюцию Вселенной, начиная примерно с 10-44 секунды после начала расширения. Единственной брешью в прекрасном сооружении ТБВ они считают проблему Начала – физического описания сингулярности. Однако и тут преобладает оптимизм: ожидают, что с созданием «Теории Всего Сущего», объединяющей все фундаментальные физические силы в единое универсальное взаимодействие, эта проблема будет автоматически решена. Тем самым построение модели мироздания в наиболее общих и существенных чертах благополучно завершится

15-20 миллиарда лет – так определяет сейчас наука возраст Вселенной. Когда человек не знал этой цифры, он не мог задаваться вопросом, которым он задается сегодня: что было до этой даты? До этой даты, утверждает современная космогония, вся масса Вселенной была сжата, была втиснута в некую точку, исходную каплю космоса. Когда Вселенная пребывала в исходном точечном состоянии, рядом, вне ее не существовало материи, не было пространства, не могло быть времени. Поэтому невозможно сказать, сколько продолжалось это – мгновение или бессчетные миллиарды лет. Невозможно сказать не только потому, что нам это неизвестно, а потому что не было ни лет, ни мгновений – времени не было. Его не существовало вне точки, в которую была сжата вся масса Вселенной, потому что вне ее не было ни материи, ни пространства. Времени не было, однако, и в самой точке, где оно должно было практически остановиться. Не обязательно, чтобы исходная точка – то «космическое яйцо», из которого родилась Вселенная, была заполнена сверхплотной материей, мыслима такая космологическая схема, в которой Вселенная не только логически, но и физически возникает из ничто, причем при строгом соблюдении всех законов сохранения. Ничто (вакуум) выступает в качестве основной субстанции, первоосновы бытия. В свете новых космогонических представлений само понимание вакуума было пересмотрено наукой. Вакуум есть особое состояние вечно движущейся, развивающейся материи. На исходных стадиях Вселенной интенсивное гравитационное поле может порождать частицы из вакуума.

Неизвестно, почему, в силу каких причин это исходное, точечное состояние было нарушено и произошло то, что обозначается сегодня словами «Большой Взрыв». Согласно сценарию исследователей, вся наблюдаемая сейчас Вселенная размером в 10 миллиардов световых лет возникла в результате расширения, которое продолжалось всего 10-30 с. Разлетаясь, расширяясь во все стороны, материя отодвигала безбытие, творя пространство и начав отсчет времени. Так видит становление Вселенной современная космогония.

Если концепция о «Большом Взрыве» верна, то он должен был бы оставить в космосе своего рода «след», «эхо». Такой «след» был обнаружен. Пространство Вселенной оказалось пронизано радиоволнами миллиметрового диапазона, разбегающимися равномерно по всем направлениям. Это «реликтовое излучение Вселенной» и есть приходящий из прошлого след сверхплотного, сверхраскаленного ее состояния, когда не было еще ни звезд, ни туманностей, а материя представляла собой дозвездную, догалактическую плазму.

4

6. Заключение

Вселенная как целое является предметом особой астрономической науки – космологии, имеющей древнюю историю.  В наши дни космологиче­ские проблемы – не дело веры, а предмет  научного познания. Пони­мание этих проблем пока еще далеко от своего завершения, и, несомненно, будущее приведет к новым великим переворотам в принятых сейчас взглядах на картину мироздания. Мы имеем дело именно с наукой, с рациональным знанием, а не с верованиями и религи­озными убеждениями. Современная космология – это сложная, комплекс­ная и быстро развивающаяся система естественно - научных и философских знаний о Вселенной в целом, основанная как на наблюдательных данных, так и на теоретических выводах, относящихся к охваченной астрономическими наблюдениями части Вселенной. Теоретико-методологический фундамент космологии составляют современные физические теории и философ­ские принципы и представления. Глубинная связь космологии и физики бази­руется на том, что космологи в современной Вселенной ищут «следы» тех процессов, которые происходили в момент рождения Вселенной. А такими «следами» выступают фундаментальные свойства физического мира — три пространственных измерения и одно временное; четыре фунда­ментальных взаимодействия; преобладание частиц над античастицами и др. Эмпирические данные, представленные главным образом внегалактической астрономией, свидетельствуют о том, что мы живем в эволюционирующей, расширяющейся, нестационарной Вселенной.       Имеет ли смысл рассматри­вать Вселенную в целом как единый целостный динамический объект? Со­временная космология в основном исходит из предположения, что на этот во­прос следует ответить положительно. Предполагается, что Все­ленная в целом подчиняется тем же естественным законам, которые управ­ляют поведением ее отдельных составных частей. При этом определяющую роль в космологических процессах играет гравитация.   Результаты познания оформляются в виде моделей происхождения и развития Вселенной. Это связано с тем, что в космологии невозможно поста­вить воспроизводимые эксперименты и вывести из них какие-то законы, как это делается в других естественных науках. Кроме того, каждое космическое явление уникально.

7. Содержание

1. Амбарцумян В.А. Некоторые вопросы космогонической науки//Коммунист. 1959. № 8. С. 86.

2.  Амбарцумян В.А. Проблема происхождения звезд//Природа. 1952. № 9. С. 9—10.

3. Арсеньев А.С. О гипотезе расширения Метагалактики и «красном смещении»//Вопросы философии. 1958. № 8. С. 190.

4.   Библиотека Гумер – Наука http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/estestvzn/9.php

5. Виталий Лазаревич Гинзбург//Успехи физических наук. 1966. Сентябрь. Т. 90. Вып. 1. С. 195—197.

6. Гинзбург В.Л. Замечания о методологии и развитии физики и астрофизики//Вопросы философии. 1980. № 12. С. 27.

7.  Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Строение и эволюция Вселенной. М., 1975. С. 11

8.  Книгафонд - библиотека онлайн чтения. http://www.knigafund.ru/books/48630

9.  Концепции современного естествознания: учебное пособие. Садохин А.П. Издательство: Омега-Л, 2010 г. - 240 с.

10. Космология http://cosmo.irk.ru/toc.html

11. Космология и космогония http://kosmologia.ucoz.ru/index/0-37

12. Модели Вселенной. Теории, гипотезы, загадки http://nasha-vselennaia.ru/?p=1621

13. Научно-просветительский журнал «Скепсис»  http://scepsis.ru/library/id_1936.html

14. Научно-просветительский журнал «Скепсис»  http://scepsis.ru/library/id_1942.html

15. Садохин, Александр Петрович.  Концепции современного естествознания:  чебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям и специальностям экономики и управления / А.П. Садохин. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 447 с.

16. Современные космологические модели Вселенной http://www.berl.ru/article/kletka/minim/covremennye_kocmologi4eckie_modeli_vcelennoi.htm

17.  Шмидт О.Ю.Четыре лекции о теории происхождения Земли. М.,1957.С. 9.

18. ModCos – Современная космология  http://www.modcos.com/

19. Эйнштейн А., Страус Э. Влияние расширения пространства на гравитационные поля, окружающие отдельные звезды//Эйнштейн А. Собр. науч. трудов. М., 1966. Т. 2. С. 623—631.

8. Приложение