Диалектика природы и естествознания - [34]

Прежняя упорядоченная Вселенная, представлявшаяся древним и средневековым наблюдателям планетной системой, в центре которой находится Земля, а в послекоперниковский период — Солнце, превратилась в полный динамизма мир различных эволюционных процессов, а также продуктов дезинтеграции и распада больших космических систем. Современную астрономию интересует в первую очередь эволюция окружающего нас мира — от Вселенной в целом до отдельных звезд, которые входят в состав еще более крупных образований — галактик, образующих скопления. В 80-е годы XX в. все более отчетливо стали вырисовываться две концепции — «горячей» и «холодной» Вселенной. В первой развитие Вселенной связывается со взрывами, очень высокими температурами, космическими лучами больших энергий, необычными турбулентными взрывчатыми лавами в галактиках, новыми типами горячих (молодых) галактик. Основные достижения в астрономии XX в. связаны с теорией «горячей» Вселенной.

Рассмотрение диалектики становления Вселенной, вопроса об основных стадиях развивающихся астрономических объектов необходимо начать с исследования наиболее общего космологического объекта — Вселенной в целом, поскольку эволюция и звезд и галактик определяется в конечном счете эволюцией Вселенной. Астрофизики наблюдаемую с помощью приборов область Вселенной называют метагалактикой, а физики — мегамиром, подчеркивая тем самым ее качественное отличие от тех областей природы, которые изучаются различными разделами современной физики, от макро- и микромира[94]. Нестационарность метагалактики, ее расширение свидетельствует об определенной эволюции наблюдаемой области Вселенной.

Результаты исследования метагалактики, ее пространственно-временных (хроногеометрических) и причинностных (импульсно-энергетических) аспектов в рамках однородной модели Вселенной показывают:

1. Космическая материя в пространстве метагалактики распределена по различным структурным образованиям: звездам, галактикам и скоплениям галактик — «сверхгалактикам».

2. В больших масштабах плотность галактик и сверхгалактик, а следовательно, усредненная по всему объему метагалактики плотность вещества везде одинакова: метагалактика в среднем однородна.

3. Метагалактика не только однородна, но и изотропна, т. е. свойства ее объектов не зависят от направления в пространстве. На это указывает однородность реликтового излучения.

4. Метагалактика нестационарна: скопления галактик «разбегаются». При этом скорости «разбегания» пропорциональны расстояниям между галактиками, и это соотношение носит линейный характер (закон Хаббла).

5. «Искривленный» характер пространственно-временной структуры метагалактики выявляется не только в отдельных частях вблизи тяготеющих масс звезд или галактик (локальные искривления), но и в глобальном масштабе мегамира.

6. В далеком прошлом метагалактика представляла собой образование огромной плотности и в результате «большого взрыва» разогрелась до очень высокой температуры (сингулярность). В этом, в частности, убеждает реликтовое излучение, представляющее собой остаток от очень «горячей» и мощной радиации, характерной для метагалактики на начальных этапах ее возникновения и эволюции.

Причины расширения наблюдаемой части Вселенной не выяснены. Существует мнение, что раз в современной метагалактике отсутствуют значительные концентрации массы материи в каком-нибудь выделенном участке, то метагалактика в целом находится в настоящее время в состоянии инерционного расширения[95].

Исходя из этой концепции, а также опираясь на диалектический принцип развития в исследованиях проблем астрономии, можно теоретически выделить несколько последовательных стадий развития Вселенной: а) досингулярная Вселенная; б) сингулярная Вселенная; в) расширяющаяся или сжимающаяся Вселенная; г) коллапсирующая Вселенная.

Конкретное изучение определенных стадий в эволюции Вселенной ведется в релятивистской космологии, общей теории относительности, в различных вариантах и подходах ныне создающейся квантовой теории гравитации и квантовой космологии. Достаточно полный учет разнообразных астрофизических процессов, протекающих на всех стадиях развития Вселенной, возможен в так называемой квантово-релятивистской космологии, основные принципы и физико-математический аппарат которой создаются в настоящее время[96].

Выяснение прошлого Вселенной не на каком-то отрезке времени, а в целом составляет «вопрос вопросов» современной космологии и внегалактической астрономии[97]. Выявление эвристического значения важнейшего принципа диалектики — принципа развития позволяет в наиболее полном виде понять диалектику эволюции астрономических объектов. Разработка с помощью общей теории относительности концепции расширяющейся, эволюционирующей Вселенной Фридмана — Леметра еще раз показала действенность этого принципа.

Первой космологической моделью, которая возникла в рамках общей теории относительности, была стационарная модель Вселенной, разработанная в 1917 г. А. Эйнштейном. В этой модели метрика пространства-времени рассматривалась как не зависящая от времени, и теория не учитывала эволюцию материи. В 1922 г. советский физик А. Фридман предложил нестационарную модель, в которой метрика пространства-времени изменялась. Так возникла теория нестационарной вселенной, которая была подтверждена экспериментально американским астрономом Хабблом. В 1929 г. он открыл явление «красного смещения», которое означало, что скорость движения удаленных галактик прямо пропорциональна расстоянию до них. Согласно теории расширяющейся однородной модели, на первых этапах после «большого взрыва» в развитии Вселенной образовались атомы легких элементов (водород и гелий), затем — звезды и галактики с атомами более тяжелых элементов, планетные системы и, наконец, на некоторых из них создались условия для возникновения живых организмов. Число таких сверхплотных участков (особых точек) в эволюции Вселенной может быть бесконечно велико. В этом случае периоды ее расширения от некоторого сверхплотного вещества (протоатома) сменяются периодами сжатия («красное смещение» сменяется «фиолетовым») — так возникает пульсирующая модель Вселенной.