АСТРОНОМИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

Астрономическая картина мира
СОДЕРЖАНИЕ
1. Новая астрономическая революция. ................................................................. 2
2. Методологические установки «неклассической» астрономии XX в. ............ 5
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ............................................. 11
2
1. Новая астрономическая революция.
В ХХ в. в астрономии произошли поистине радикальные изменения.
Прежде всего, значительно расширился и обогатился теоретический
фундамент астрономических наук. Начиная с 20-30-х годов, в качестве
теоретической основы астрономического познания стали выступать (наряду с
классической механикой) релятивистская и квантовая механика, что
существенно
раздвинуло
исследований.
Общая
"теоретический
теория
горизонт"
относительности
астрономических
создала
возможность
модельного теоретического описания явлений космологического масштаба и
по сути впервые поставила космологию – эту чрезвычайно важную отрасль
астрономии – на твердую теоретическую почву1.
А создание квантовой механики послужило чрезвычайно мощным
импульсом развития, как астрофизики, так и космогонического аспекта
астрономии (в частности, выяснения источников энергии и механизмов
эволюции звезд, звездных систем и др.); обеспечило переориентацию задач
астрономии с изучения в основном механических движений космических тел
(под влиянием гравитационного поля) на изучение их физических и
химических характеристик. Выдвижение на первый план астрофизических
проблем сопровождалось также интенсивным развитием таких отраслей
астрономической науки, как звездная и внегалактическая астрономия.
Наряду с этим существенно совершенствовались и эмпирические методы
астрономического
познания.
Астрономия
стала
всеволновой,
т.е.
астрономические наблюдения проводятся на всех диапазонах длин волн
излучений
(радио,-
инфракрасный,
оптический,
ультрафиолетовый,
рентгеновский и гамма - диапазоны). Появилась также возможность
непосредственного исследования с помощью космических аппаратов и
1
Астрономия и современная картина мира // Под ред. В.В.Казютинского. – М.: 2004. – 247 с.
3
наблюдений космонавтов околоземного космического пространства, Луны и
планет Солнечной системы.
Все это привело к значительному расширению наблюдаемой области
Вселенной и
открытию целого
ряда необычных
(и, как
правило,
неожиданных и во многом необъяснимых) явлений. Среди этих открытий
особенное значение имеют нестационарные процессы во Вселенной:
 обнаружение
в
конце
40-х
годов
существования
"звездных
ассоциаций", представляющих собой группы распадающихся после своего
рождения звезд;
 обнаружение в 50-х годах явлений распада скоплений и групп
галактик;
 открытие в 60-е годы квазаров (Квазары - самые мощные из известных
сейчас источников энергии. При сравнительно небольших размерах (не более
1 светового месяца) средний квазар излучает вдвое больше энергии, чем вся
наша Галактика, имеющая в поперечнике размер в 100 тысяч световых лет и
состоящая из 200 млрд. звезд. Для квазаров характерны и признаки явной
нестабильности: переменность блеска и выбросы вещества с огромными
скоростями),
радиогалактик,
взрывной
активности
ядер
галактик
с
колоссальным энерговыделением (~ 1 0 n эрг, где n = 6 0);
 нестационарных явлений в недрах звезд;
 нестационарных явлений в Солнечной системе (быстрый распад
короткопериодических комет, планетарная эруптивная деятельность и др.).
Кроме того, к выдающимся астрономическим открытиям следует
отнести обнаружение2:
 "реликтового" излучения, которое является важнейшим аргументом в
пользу теории "горячей" Вселенной;
 "рентгеновских звезд";
 пульсаров;
2
Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания: Учеб. для вузов. – М.: 2003. – 519 с.
4
 космических мазеров на линиях некоторых молекул (воды, ОН и др.);
 вероятное открытие "черных дыр"; и др.
Попытки объяснить эти и другие новейшие открытия столкнулись с
рядом принципиальных трудностей, преодоление которых связано с
необходимостью
совершенствования
теоретико-
методологического
инструментария современной астрономии. Все это привело к значительному
возрастанию
количества
разрабатываемых
астрофизических
и
космологических моделей, концепций, опирающихся на разные принципы и
не связанных пока единой фундаментальной теорией.
На этом фоне происходит интенсивная дифференциация и интеграция
знаний о Вселенной. Выделяются не только новые отрасли теоретической и
наблюдательной астрономии, но в связи с успехами космической техники
возникают прикладные отрасли астрономии.
В то же время возрастает роль общетеоретических интегративных
принципов, понятий, установок, которые формируются под влиянием
математики, физики, других естественных и даже гуманитарных наук 3.
Изменяется место астрономии в системе научного познания: она сближается
не только с естественными и математическими, но и с гуманитарными
науками, философией.
По сути, астрономия во второй половине ХХ века астрономия вступила в
период научной революции, которая изменила способ астрономического
познания
–
на
смену
классическому
способу
познания
пришел
"неклассический" способ астрономического познания. Свидетельством этого
является радикальная смена методологических установок астрономического
познания и астрономической картины мира4.
3
Идлис Г.М. Революции в астрономии, физике и космологии. – М.: 2003.
4
Еремеева А.И. Астрономическая картина мира и ее творцы. – М.: 2003. – 224 с.
5
2. Методологические установки «неклассической» астрономии XX в.
Обзор современной астрономической картины мира показывает, что
астрономия в XX в. кардинально преобразовала старые классические
представления о Вселенной, ее структуре и эволюции, пережила глубокую
научную революцию, которая изменила способ астрономического познания.
На смену классического пришел «неклассический» способ астрономического
познания.
Свидетельством
этого
является
радикальная
смена
методологических установок астрономического познания.
Основа
астрономического
познания
–
признание
объективного
существования предмета астрономической науки (космических тел, их
систем и Вселенной в целом) и их принципиальной познаваемости научнорациональными средствами (причем не только структурного, но и
исторического аспекта Вселенной). Следовательно, можно говорить о полной
победе материалистического принципа познаваемости природы, истории
Вселенной в системе методологии астрономии XX в5.
Эмпирическая основа современной астрономии – наблюдение во
всеволновом диапазоне. Теоретические исследования и экспериментальные
попытки
регистрации
гравитационных
развития
гравитационной
астрономии.
волн
открывают
Сведения
о
перспективы
космосе
несут
космические лучи и нейтрино. Важная особенность наблюдений во
внеоптических диапазонах состоит в том, что они дают информацию, как
правило, о нестационарных процессах во Вселенной.
Теоретическая
основа
современной
астрономии
–
не
только
классическая механика, но и релятивистская и квантовая механика, квантовая
теория поля. Классическая механика не потеряла своего значения для
астрономического познания (прежде всего, для объяснения процессов,
происходящих в Солнечной системе). Как и прежде, все расчеты движений
5
Струве О., Зебергс В. Астрономия XX века. – М., 2000.
6
тел планетной системы и искусственных спутников Земли, Луны и планет,
космических аппаратов, созданных человеком, осуществляются (в силу
слабости релятивистских и квантовых эффектов для этих систем) на базе
ньютоновской механики.
Физическая реальность состоит из трех качественно несводимых друг к
другу уровней: микро-, макро- и мегамиров. В системе астрономического
познания выделяются две большие подсистемы: во-первых, астрономические
науки,
изучающие
закономерности
космических
тел
и
процессов
макроуровня (небесная механика, астродинамика, астрометрия и др.); вовторых, астрономические науки, изучающие космические процессы на
уровне мегамира (внегалактическая астрономия, релятивистская космология
и др.). Считается, что исследования носят космологический характер, если
предмет изучения имеет линейные размеры, превышающие 109 пк; именно
здесь
проходит
разграничительная
линия
между
«обычным»
астрономическим и космологическим масштабами.
В
системе
исследование
астрономического
закономерностей
познания
микромира,
большую
связанных
роль
с
играет
процессами
излучения звезд, ранних этапов эволюции Вселенной и т.п., поэтому
современная астрономия пользуется и аппаратом микрофизики (квантовая
механика,
квантовая
электродинамика,
теория
электрослабого
взаимодействия, квантовая хромодинамика и др.). Вопрос о глубинных
внутренних связях между микро-, макро- и мегамирами, о том, что на
определенном уровне они представляют, собой некое (диалектическое)
единство, также входит в поле зрения современной астрономии.
Вопрос о единственности Вселенной как объекта космологии в
современной астрономии решается отнюдь не однозначно. Наряду с точкой
зрения, что Вселенная как объект космологии – это наша Метагалактика в ее
самых общих свойствах, существует мнение, что множество вселенных,
порождаемых
виртуальной
«пеной»
физического
вакуума,
могут
сосуществовать друг с другом, а тезис об уникальности Вселенной должен
7
рассматриваться как исторически относительный, определяемый уровнем
практики.
Хотя
эмпирических
данных,
подтверждающих
представление
о
множественности вселенных, пока нет (более того, проблематична даже та
конкретная логико-гносеологическая форма, в которой такой эмпирический
базис может быть зафиксирован), тем не менее, такое представление
вытекает из принципов инфляционной космологии.
Претерпевают
значительные
изменения
трактовки
сущности
пространства и времени. С одной стороны, современная астрономия
опирается на общую теорию относительности, в соответствии с которой
пространственно-временные
характеристики
перестают
быть
фундаментальными, не зависимыми ни от чего понятиями физики.
Геометрические характеристики тел, их поведение и ход часов зависят
прежде всего от гравитационных полей, которые в свою очередь создаются
материальными телами. Важное значение имеет то обстоятельство, что в
релятивистской
физике
такая
характеристика,
как
«конечность-
бесконечность», является вариантом (относительной величиной), значит,
противопоставление конечности и бесконечности относительно – конечность
пространства в одной системе не исключает его бесконечности в другой.
Более того, относительны не только «конечность-бесконечность», но и
топологические характеристики пространства-времени.
Это значит, что метрический и континуальный характер пространствавремени в нашей Вселенной относителен и возможны пространственновременные организации вещества и поля с иными топологическими
характеристиками.
С другой стороны, инфляционная космология допускает на ранних
стадиях эволюции Вселенной раздувание физического вакуума со скоростью,
на много порядков превышающей скорость света; стадия раздувания
физического вакуума, наполненного скалярным полем, осуществляется без
8
присутствия вещества и излучения, которые к тому времени еще не
образовались6.
Современная астрономия теоретически и эмпирически обосновывает
идею
нестационарности
Вселенной:
мир
астрономических
объектов
находится в состоянии постоянного качественного изменения, развития.
Идея развития пронизывает всю современную астрономию. Эта идея носит
не умозрительный характер, а воплощается в конкретных астрофизических и
космологических моделях.
Общая идея о нестационарности Вселенной (пространственной и
структурной) конкретизируется в следующих методологических установках:
 во-первых, развитие космических тел рассматривается диалектически –
со взрывами, скачками, перерывами постепенности; при этом учитывается
многообразие путей развития, включая моменты нисходящего, регрессивного
движения;
 во-вторых, в качестве факторов, определяющих процесс развития
космических
тел,
рассматриваются
все
четыре
известных
сейчас
фундаментальных взаимодействия; прибегать ко всем четырем приходится в
моделировании
начальных
стадий
эволюции
Вселенной,
вблизи
сингулярности; в масштабах Метагалактики решающая роль принадлежит
силе тяготения;
 в-третьих,
признается
необходимость
доведения
теоретического
описания астрономического объекта и его эволюции до выделения его
индивидуальных черт, поскольку астрономические объекты даже одного
типа (например, звезды или даже звезды определенного класса) имеют
заметные индивидуальные различия (масса, светимость, химический состав,
температура и др.).
Современная астрономия исходит из установки о космогоническом
смысле (прямом или опосредованном) любой астрономической проблемы.
6
Клишишин И.А. Астрономия наших дней. – М.: Наука. – 2004.
9
Именно космогонический аспект исследования Вселенной начинает все
больше выступать в виде того организующего центра, который объединяет
различные разделы дифференцировавшейся астрономической науки.
В современной неклассической астрономии (так же, как и в
классической) нет свободы выбора условий наблюдения. Современная
астрономия осознает зависимость результата наблюдения от условий, в
которых находится наблюдатель. Но в отличие от классической современная
астрономия не во всех случаях допускает возможность пренебречь этой
зависимостью или внести в нее поправку. В современной астрономии на
эмпирическом уровне познания возрастает роль субъекта. Так, при
объяснении с помощью общей теории относительности космологических
явлений (искривленного пространства-времени) необходимо пользоваться
классическими понятиями для описания содержания эксперимента с
излучением от удаленных объектов, поскольку он происходит в однородной
и изотропной локальной области плоского пространства-времени. Это
описание
условий
эксперимента
не
может
быть
элиминировано
в
окончательном результате исследования.
Резкое возрастание теоретической активности субъекта современного
астрономического
познания.
Современная
астрономия
(как
и
«неклассическая» физика) отвергает классический идеал абсолютного
описания, согласно которому в рамках одной теории можно достичь
исчерпывающего
описания
закономерностей
и
свойств
мира
астрономических объектов. В системе теоретического описания структуры и
эволюции Вселенной необходима не одна, а множество теоретических
моделей.
Изменяемость структуры познавательной деятельности в астрономии –
одна из новых методологических установок. Принципы и способы
познавательной
деятельности
в
развитии
астрономии
периодически
10
изменяются. Эпохи, когда происходят такие изменения, – это эпохи научных
революций в астрономии7.
Итак,
методологические
установки
современной
астрономии
существенно отличаются от методологических установок классической
астрономии.
Такая смена методологических установок позволяет сделать вывод о
том, что в XX в. в астрономии произошла научная революция, которая
привела
к
изменению
способов
астрономического
астрономической картины мира.
7
Шама Д. Современная космология. Перевод с английского. – М.: 2001.
познания
и
11
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Астрономия и современная картина мира // Под ред. В.В.Казютинского.
– М.: 2004. – 247 с.
2.
Дубнищева, Т. Я. Концепции современного естествознания: Учеб. для
студентов высш. учеб. заведений. – Новосибирск: ЮКЭА, 2004. –
830 с.
3.
Еремеева А.И. Астрономическая картина мира и ее творцы. – М.: 2003. –
224 с.
4.
Идлис Г.М. Революции в астрономии, физике и космологии. – М.: 2003.
5.
Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания: Учеб. для
вузов. – М.: 2003. – 519 с.
6.
Клишишин И.А. Астрономия наших дней. – М.: Наука. – 2004.
7.
Концепции
современного
Лавриненко
В. П. Ратников, В. Ф. Голубь и др. – М.: Издательское
естествознания: Учеб.
для вузов/В. Н.
объединение "ЮНИТИ", 2002. – 271 с.
8.
Рузавин Г. И. Концепции
современного
естествознания: Учеб. для
вузов / Г. И. Рузавин. – М.: Культура и спорт: ЮНИТИ, 2002. – 286 с.
9.
Струве О., Зебергс В. Астрономия XX века. – М., 2000.
10. Шама Д. Современная космология. Перевод с английского. – М.: 2001.