Эволюционная проблема в астрономии и космологии кратко

Обновлено: 04.07.2024

2.2.2. Основания научного метода в астрономии и космологии

Современная революция в средствах и методах эмпирического исследования Вселенной. Новая эпоха великих астрономических открытий. Становление неклассических и постнеклассических оснований изучения Вселенной. Идеалы и нормы описания и объяснения явлений, построения теорий, строения и обоснования знания в астрономии и космологии. Эвристическая роль научной картины мира.

Наблюдение, квазиэкспериментальная деятельность и экстраполяция как способы изучения настоящего, прошлого и будущего Вселенной. Принцип единообразия Вселенной. Основания сравнительно-исторического метода изучения эволюционных процессов во Вселенной.

Метод моделей в астрономии и космологии, его основания и эвристические возможности. Основания применения статистических методов в различных разделах астрономии. Эпистемологические аспекты компьютерного моделирования структуры и эволюции космических объектов.

2.2.3. Проблема объективности знания в астрономии и космологии

2.2.4. Эволюционная проблема в астрономии и космологии

Нестационарность — важнейшая черта эволюционных процессов во Вселенной. Понятие эволюции в астрофизике. Основания и концептуальная структура современных астрофизических теорий. Парадоксы черных дыр.

Основания и концептуальная структура современных космологических теорий: теории расширяющейся Вселенной А.А. Фридмана, теории горячей Вселенной Г.А. Гамова, инфляционной космологии, других космологических теорий. Реликтовое, излучение и проблема выбора космологической теории. Релятивистские космологические модели — схематическое описание некоторых черт Метагалактики. Генезис Вселенной в вакуумной картине мира: физические и философские аспекты. Специфика идеалов и норм доказательности знаний в космологии.

Термодинамический парадокс в космологии. Самоорганизующаяся Вселенная.

Мировоззренческие дискуссии вокруг эволюционных проблем в современной космологии.

2.2.5. Человек и Вселенная

Научное и мировоззренческое значение коперниканской революции в астрономии. Проблема эквивалентности систем Птолемея и Коперника с точки зрения общей теории относительности: физический и философский аспекты.

Философские аспекты проблемы жизни и разума во Вселенной. Проблема SETI (поиск внеземных цивилизаций) как междисциплинарное направление научного поиска. Эпистемологические основания обмена смысловой информацией между космическими цивилизациями. Мировоззренческое значение возможных контактов.

Антропный принцип (слабый, сильный, участия, финалистский) и принцип целесообразности в космологии. Понятия наблюдателя и участника в АП. Антропный принцип и телеологическая проблема. АП и проблема множественности вселенных. Идея спонтанного генезиса Вселенной в процессе самоорганизации как одна из возможных интерпретаций АП. Мировоззренческие дискуссии вокруг АП.

Космос и глобальные проблемы техногснной цивилизации. Астрономия и перспективы космического будущего человечества. Космизм и антикосмизм: современные дискуссии.

Рекомендуемая основная литература

1. Астрономия и современная картина мира. М., 1996

2. Астрономия, методология, мировоззрение. М., 1979.

3. Гинзбург BJI. О науке, о себе и о других. М., 2001. 4 Дэвис П. Суперсила М., 1989

5. Латыпов Н.Н, Бейлин В.А., Верешков Г.М Вакуум, элементарные частицы и Вселенная. М., 2001.

6 Физика в системе культуры М., 1996.

7. Хокинг С. От Большого взрыва до черных дыр. М., 1990.

8. Хокинг С. Черные дыры и молодые вселенные.

9. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. М., 1987.

2.2.1. Научный статус астрономии и космологии, их место в культуре

2.2.2. Основания научного метода в астрономии и космологии

2.2.3. Проблема объективности знания в астрономии и космологии

2.2.4. Эволюционная проблема в астрономии и космологии

Термодинамический парадокс в космологии. Самоорганизующаяся Вселенная.

Мировоззренческие дискуссии вокруг эволюционных проблем в современной космологии.

2.2.5. Человек и Вселенная

Рекомендуемая основная литература

1. Астрономия и современная картина мира. М., 1996

2. Астрономия, методология, мировоззрение. М., 1979.

3. Гинзбург BJI. О науке, о себе и о других. М., 2001. 4 Дэвис П. Суперсила М., 1989

5. Латыпов Н.Н, Бейлин В.А., Верешков Г.М Вакуум, элементарные частицы и Вселенная. М., 2001.

Шпаргалки по философии науки. Общие проблемы философии часть 2 - Эволюционная проблема в астрономии и космологии

Эволюционная проблема в астрономии и космологии

Целью химии на всех этапах её развития является получение вещества с заданными свойствами. Эта цель, иногда именуемая основной проблемой химии, включает в себя две важнейших задачи – практическую и теоретическую, которые не могут быть решены отдельно друг от друга. Получение вещества с заданными свойствами не может быть осуществлено без выявления способов управления свойствами вещества, или, что то же самое, без понимания причин происхождения и обусловленности свойств вещества. Таким образом, химия есть одновременно и цель и средство, и теория и практика.

Теоретическая задача химии имеет ограниченное и строго определённое число способов решения, которые задаются структурной иерархией самого вещества, для которого можно выделить следующие уровни организации:

Атомы химических элементов.

Молекулы химических веществ как унитарные (единые) системы.

Микро- и макроскопические системы реагирующих молекул.

Мегасистемы (Солнечная система, Галактика и т.п.)

Объектами изучения химии является вещество на 2 – 4 уровнях организации. Исходя из этого, для разрешения проблемы происхождения свойств необходимо рассмотреть зависимость свойств вещества от четырех факторов:

От элементарного состава;

От структуры молекулы вещества;

От термодинамических и кинетических условий, в которых вещество находится в процессе химической реакции;

От уровня организации системы.

Таким образом, иерархия изучаемых материальных объектов предопределяет иерархию т.н. концептуальных систем химии – относительно самостоятельных систем теорий, описывающих вещество на каком-либо уровне организации.

При всем многообразии химических явлений выделяют четыре основные концептуальные системы:

Учение о составе;

Учение о химическом процессе;

Эти системы появлялись последовательно во времени, причем каждая новая химическая концепция возникала на основе научных достижений предыдущей (рис. 1).

Первая химическая концепция - учение о составе - возникла в 1660-х гг. и связана с исследованием свойств веществ в зависимости от их химического состава. Основной тезис учения о составе состоит в следующем: свойства вещества определяются его составом, т.е. тем, из каких элементов и в каком их соотношении образовано данное вещество. В период с середины XVII до второй половины XIX в. учение о составе веществ представляло собой практически всю химию. Объектом учения о составе является вещество как совокупность атомов. В настоящее время в ее рамках рассматриваются проблемы периодичности, стехиометрии (соотношения между количествами вступивших в реакцию реагентов и образующихся продуктов), а также физико-химический анализ как основа изучения многокомпонентных систем на основе построения диаграмм состав-свойство.

В 1800-е гг., когда стало очевидным, что свойства веществ и их качественное разнообразие обусловливаются не только составом, но и структурой молекул, возникла концепция структурной химии, предполагающая исследование структуры, т.е. способа взаимодействия элементов. Структура - это устойчивая упорядоченность качественно неизменной системы (молекулы). Эта концепция опирается на атомно-молекулярную концепцию строения вещества и исходит из следующего тезиса: свойства вещества определяются структурой молекулы вещества, т.е. её элементным составом, порядком соединения атомов между собой и их расположением в пространстве. Развитие современной структурной химии связано с познанием в области квантово-механической теории строения атома, химической связи и строения вещества.

Рис. 1. Иерархия уровней химического знания, или концептуальные системы химии

Третья концептуальная система - учение о химическом процессе - в 1950-е гг. завершает свой этап становления. Главный ее тезис - свойства вещества определяются его составом, структурой и условиями среды, в которой это вещество находится. В основании ее лежит представление о химической кинетике и химической термодинамике, а в ее рамках исследуются внутренние механизмы и условия протекания химических процессов (скорости протекания процессов, температура, давление и т.п., влияние катализаторов, ингибиторов и пр.). Именно в данной концепции впервые вводится понятие окружающей среды как необходимого условия протекания процесса.

Идеи четвертой концептуальной системы - эволюционной химии - были сформулированы в 1970-х гг. Эта система находится в стадии становления. В центре ее внимания - открытые высокоорганизованные химические системы, развитие которых приводит к возникновению биологической формы движения. Эволюционная химия включает в себя учение об эволюционном катализе (теории саморазвития химических систем), а также теории биоорганической и бионеорганической химии.

Эволюционная проблема стала сейчас основной в изучении Вселенной. Исследования в этой области теоретически описывают механизмы рождения Вселенной (в наши дни считается наиболее вероятным, что это были различные состояния вакуума), а также последовательного возникновения и эволюции наблюдаемой структуры Вселенной, выявляют коэволюцию мега- и микромиров.

Проблема эволюции небесных тел в наблюдаемой Вселенной занимала периферийное положение в астрономии XVII—XIX вв. и не связывалась со статичным образом Вселенной как целого, бесконечной и вечной во времени. Ситуация кардинально изменилась в XX в., после создания теории расширяющейся Вселенной. Стало очевидным, что эволюционные процессы во Вселенной неотделимы от эволюции Вселенной как целого, причем роль целого (нашей Метагалактики) является определяющей. В картину Вселенной вошла нестационарность, которая в новом аспекте изменила понятие космической эволюции. Оказалось, что эволюционные процессы во Вселенной, во-первых, необратимы (включая круговороты вещества как моменты общего необратимого изменения), во-вторых, они составляют резко неравновесные фазы. Это характерно прежде всего для нашей Метагалактики и, как было обнаружено во второй половине XX в., для очень многих входящих в нее космических объектов. Картина статичной Вселенной, процессы в которой рассматривались как переходы между квазиравновесными состояниями небесных тел, сменилась качественно новым образом Вселенной: динамичным, полным проявлений нестационарности, возникновением множества поколений новых объектов — начиная от первых десятков миллионов лет после рождения Метагалактики до процессов, происходящих иногда буквально на глазах наблюдателей.

Противоречия этих фактов со следствиями принципа возрастания энтропии, согласно которому физические процессы должны стремиться к равновесным состояниям, первоначально принято было снимать ссылкой на то, что возраст Метагалактики конечен и термодинамическое равновесие просто еще не успело восстановиться. Но сейчас появились новые возможности снять указанное противоречие в рамках теории неравновесной термодинамики[112].

Ошеломляющим достижением в изучении эволюции Вселенной, коренным образом изменившим картину мира, одной из вершин науки XX в. стало создание релятивистской космологии.

Процесс создания релятивистской космологии был связан с применением новых идеалов и норм научного исследования. Как отмечал сам АЛ. Фридман, им была предпринята попытка «создать общую картину мира, правда, мира чрезвычайно схематизированного и упрощенного. на основе принципа относительности^. Основой примененных Фридманом идеалов и норм описания и объяснения и стала ОТО (сам Фридман говорил о принципе относительности). Создание релятивистской космологии сопровождалось коренным изменением способа движения к новому знанию, т.е. идеала построения научной теории. Таким идеалом стала математическая экстраполяция (математическая гипотеза), до тех пор в исследованиях Вселенной не применявшаяся.

Сейчас релятивистская космология кажется неизбежной, но ее рождение происходило в тяжелейших концептуальных муках. Необычность новой теории вызывала сомнения, протест, желание отвергнуть ее любой ценой во имя ньютоновского образа Вселенной, который казался незыблемым достижением науки. Приобрело силу непреложного предрассудка мнение, что негативное отношение к релятивистской космологии разделялось главным образом далекими от науки людьми, было инспирировано философами, которые не поняли смысла новой теории. Но это совершенно неверно: среди них было много физиков и астрономов.

Получил большое распространение и альтернативный подход к фи- лософско-мировоззренческому осмысливанию новой теории, который метафорически можно выразить так: если теория расширяющейся Вселенной противоречит материализму — тем хуже для теории! Одного этого достаточно, чтобы ее отвергнуть.

Признание релятивистской космологии происходило в острых дискуссиях, путем постепенного вытеснения прежних знаний и возрастания первоначально незначительного числа сторонников новой парадигмы.

Парадигмальный статус релятивистской космологии был завоеван в острейшей борьбе идей, растянувшейся вплоть до 1960-х гг.

Наконец, Р. Пенроуз, С. Хокинг и Р. Герок показали, что наличие особых точек, сингулярностей в решении космологических уравнений неизбежно. Каково же значение этого вывода для описания реальной Вселенной?

Крупным вкладом в развитие фридмановской исследовательской программы стало создание Ґ.А. Гамовым теории горячей Вселенной (1948—1956). Она разрабатывалась затем многими космологами.

Любопытно, что эта теория легла в основу космологического применения тех исследований, которые привели к созданию атомной бомбы. Используя локально-физическое знание, полученное в земных лабораториях, Гамов предположил, что оно может быть экстраполировано и на условия ранней Вселенной. Таким образом, им был фактически использован принцип актуализма, который, в свою очередь, основывался на принципе единообразия Вселенной, ее однородности во времени.

Первый вариант раздувания был рассмотрен А.А.Старобинским в 1979 г., затем последовательно появились три сценария раздувающейся Вселенной: сценарий А. Гуса (1981), так называемый новый сценарий (А.Д. Линде, А. Альбрехт, П.Дж. Стейнхадт, 1982), сценарий хаотического раздувания (А.Д. Линде, 1986). Сценарий хаотического раздувания исходит из того, что механизм, порождающий быстрое раздувание ранней Вселенной, обусловлен скалярными полями, играющими ключевую роль как в физике элементарных частиц, так и в космологии. Скалярные поля в ранней Вселенной могут принимать произвольные значения; отсюда и название — хаотическое раздувание[117].

Раздувание объясняет многие свойства Вселенной, которые создавали неразрешимые проблемы для фридмановской космологии. Например, причиной расширения Вселенной является действие антигравитационных сил в вакууме. Согласно инфляционной космологии, Вселенная должна быть плоской. Линде даже рассматривает этот факт как предсказание инфляционной космологии, подтверждаемое наблюдениями. Не составляет проблемы и синхронизация поведения удаленных областей Вселенной.

Понятие вакуума обозначает современную границу физического познания, причем одновременно и в микромире, и в мегамире, которые как бы замыкаются один на другой. Когда-то подобные границы обозначались понятием атома, затем граница отодвинулась вглубь — были открыты элементарные частицы. Сейчас такой границей является вакуум, который перестал быть физическим небытием. Природа вакуума противоречива: он относится к бытию и к небытию.

Тем не менее прогресс космологии продолжается, и ближайшие годы, вероятно, приведут к более уверенным оценкам теории раздуваю- ¦ щейся Вселенной.

Эволюционная проблема стала сейчас основной в изучении Вселенной. Исследования в этой области теоретически описывают механизмы рож дения Вселенной (в наши дни считается наиболее вероятным, что это были различные состояния вакуума), а также последовательного возник новения и эволюция наблюдаемой структуры Вселенной, выявляют ко эволюцию мега- и микромиров. Все эти решаемые (и отчасти уже решен ные) наукой о Вселенной фундаментальные вопросы содержат и философский контекст.

Проблема эволюции небесных тел в наблюдаемой Вселенной занимала периферийное положение в астрономии XVII — XIX вв. и не связывалась со статичным образом Вселенной как целого, бесконечной и вечной во времени. Ситуация кардинально изменилась в XX в., после создания теории расширяющейся Вселенной. Стало очевидным, что эволюцион ные процессы во Вселенной неотделимы от эволюции Вселенной как це лого, причем роль целого (нашей Метагалактики) является определяющей. В картину Вселенной вошла нестационарность, которая в новом аспекте изменила понятие космической эволюции. Оказалось, что эволюционные процессы во Вселенной, во-первых, необратимы (включая круговороты вещества как моменты общего необратимого изменения), во-вторых, они составляют резко неравновесные фазы. Это характерно прежде всего для нашей Метагалактики и. как было обнаружено во второй половине XX в., для очень многих входящих в нес космических объектов. Картина статичной Вселенной, процессы в которой рассматрива лись как переходы между квазиравновесными состояниями небесных тел, сменилась качественно новым образом Вселенной: динамичным, полным проявлений нестационарности, возникновением множества по колений новых объектов — начиная от первых десятков миллионов лет после рождения Метагалактики до процессов, происходящих иногда буквально на глазах наблюдателей. Противоречия этих фактов со следст виями принципа возрастания энтропии, согласно которому физические процессы должны стремиться к равновесным состояниям, первоначаль но принято было снимать ссылкой на то_: что возраст Метагалактики конечен и термодинамическое равновесие просто еще не успело восстано виться. Но сейчас появились новые возможности снять указанное противоречие в рамках теории неравновесной термодинамики 1 .

Ошеломляющим достижением в изучении эволюции Вселенной, ко ренным образом изменившим картину мира, одной из вершин науки XX в. стало создание релятивистской космологии.

Сейчас выяснилось, что научные знания не связаны однозначно с какой-либо философско-мировоззренческой традицией и могут быть ассимилированы каждой из них, иногда путем дополнения или пересмотра.

Вопрос о том, неизбежна ли сингулярность, наталкивался на большие математические трудности. Был сформулирован ряд подходов к его разрешению, которые приводили к противоречивым выводам. Наконец, Р. Пенроуз, С. Хокинг и Р. Герок показали, что наличие особых точек, сингулярности в решении космологических уравнений неизбежно. Каково же значение этого вывода для описания реальной Вселенной?

Крупным вкладом в развитие фридмановской исследовательской программы стало создание Г.А. Гамовым теории горячей Вселенной (1948—1956). Она разрабатывалась затем многими космологами.

1. Принцип квантового рождения Вселенной. Космологическая син гулярность является неустранимой чертой концептуальной структуры неквантовой космологии. Но в квантовой космологии — это лишь грубое приближение которое должно быть заменено понятием спонтанной флуктуации вакуума.

Первый вариант раздувания был рассмотрен А.А.Старобинским в 1979 г ., затем последовательно появились три сценария раздувающейся Вселенной: сценарий А. Гуса (1981), так называемый новый сценарий (А.Д. Линде. А. Альбрехт, П.Дж. Стейнхадт, 1982), сценарий хаотическо го раздувания (А.Д. Линде, 1986). Сценарий хаотического разрушения исходит из того, что механизм, порождающий быстрое раздувание ранней Вселенной, обусловлен скалярными полями, играющими ключевую роль как к физике элементарных частиц, так и в космологии. Скалярные поля в ранней Вселенной могут принимать произвольные значения; отсюда и название — хаотическое раздувание.

Понятие вакуума обозначает современную границу физического по знания. Причем одновременно и в микромире, и в мегамире, которые как бы замыкаются один на другой. Когда-то подобные границы обозначались понятием атома, затем граница отодвинулась вглубь — были от крыты элементарные частицы. Сейчас такой границей является вакуум, который перестал быть физическим небытием. Природа вакуума проти воречива: он относится к бытию и к небытию.

Человек и Вселенная

К сильному АП примыкает финалистский АП, выдвинутый в 1980-е гг. Ф. Типлером. Он исходит из того, что в начальных условиях возникнове ния нашей Вселенной была заложена не только ее наблюдаемая структура, но и будущее, которое связывается с вечностью разумной жизни. Начав шееся во Вселенной производство информации никогда не прекратится.

ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ИДЕИ В СОВРЕМЕННОЙ КОСМОЛОГИИ И АСТРОНОМИИ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

В условиях современного технического прогресса и возрастающего интереса к космологическим исследованиям трудно переоценить значимость философии: события последних лет, среди которых и разработка плана по колонизации Марса, и открытие гравитационных волн, и постоянное обнаружение всё новых экзопланет земного типа, порождают множество спорных вопросов, в том числе и этического характера. На этом фоне одной из центральных научных и вместе с тем философских проблем остается коэволюция Вселенной.

Безусловно, один из самых примечательных вопросов из этого ряда: было ли возникновение Вселенной случайным? Сама собой напрашивается аналогия с сотворением мира. К этой же мысли приходил французский священник и астроном Жорж Леметр, активно разрабатывавший теорию Большого взрыва.

Мысль о существовании Бога прослеживается и в другой теории, названной теорией Абсолютного Наблюдателя. Она исходит из антропного принципа, разработанного Б. Картером в 70-х годах; этот принцип связывает факт существования человека с фундаментальными свойствами Вселенной – следовательно, утверждает коэволюцию человека и космоса. Антропный принцип заключается в том, что Вселенной необходима вечная разумная жизнь, которая познавала бы сущее – то есть во Вселенной изначально закладывалось появление человека. Такая мысль поражает, ведь существующий порядок вещей очень гармоничен: если бы хоть одна физическая константа отличалась от тех параметров, какие имеются сейчас, то жизнь могла бы и не возникнуть вовсе. К примеру, из-за слишком слабого притяжения между атомами могло бы не существовать отдельных объектов!

Если появление и развитие Вселенной подстроено под существование человека, то должен существовать и сверхразум, тот самый Абсолютный Наблюдатель, который сущее бы и создал. И мы снова возвращаемся к мысли о Боге. Хью Росс, астрофизик-креационист, также придерживается этой точки зрения.

Некоторые ученые возводят существование Бога не только и не столько к Большому взрыву, сколько к Теории всего – гипотетической физико-математической теории, которая объединила бы все фундаментальные взаимодействия. Возможно, Бог (или Абсолютный Наблюдатель) сотворил не землю, не мир, не Большой взрыв, а единую теорию поля, которую мы пока до конца не открыли и которая лежит в основе всего сущего?

Литература:

Миронов В.В. Современные философские проблемы естественных, технических и социально-гуманитарных наук: учебник для аспирантов и соискателей ученой степени кандидата наук. – М.: Гардарики, 2006.

Малов И.Ф. Проблемы современной астрофизики и космологии // Культура и время. 2014. №1, С. 132 – 141.

Читайте также: