Современная космологическая картина мира

В первой четверти XX в. произошла вторая в истории естествознания великая научная революция, приведшая к полной ломке классической гравитационной физико-космологической картины мира. Эта революция подготавливалась трудами многих, но своим свершением она обязана Альберту Эйнштейну (1879—1955). Базой для создания новой научной картины мира стали две его фундаментальные физические теории — специальная и общая теория относительности, а также квантовая теория, в разработку которой вклад Эйнштейна также весьма значителен.

Эволюция современной научной картины мира предполагает движение от классической к неклассической и постнеклассической картине мира. Европейская наука стартовала с принятия классической научной картины мира. Классическая картина мира, основанная на достижениях Галилея и Ньютона, господствовала на протяжении достаточно продолжительного периода, от времен Галилея до конца прошлого столетия. Она претендовала на привилегированное обладание истинным знанием. Ей соответствует графический образ прогрессивно направленного линейного развития с жестко однозначной детерминацией (детерминация (лат. determinatio — ограничение, определение) в широком смысле — определение). Прошлое определяет настоящее так же изначально, как и настоящее определяет будущее. Все состояния мира, от бесконечно отдаленного былого до весьма далекого грядущего, могут быть просчитаны и предсказаны.

В постнеклассической картине мира упорядоченность, структурность, равно как и хаосомность, стохастичность, признаны объективными, универсальными характеристиками действительности. Они обнаруживают себя на всех структурных уровнях развития. Проблема иррегулярного поведения неравновесных систем находится в центре внимания многих научных дисциплин и прежде всего синергетики- теории самоорганизации, сделавшей своим предметом выявление наиболее общих закономерностей спонтанного структурогенеза.

Понятие синергетики получило широкое распространение в современных научных дискуссиях и исследованиях последних десятилетий в области философии науки и методологии. Сам термин имеет древнегреческое происхождение и означает содействие, соучастие или содействующий, помогающий, Следы его употребления можно найти еще в исихазме - мистическом течении Византии. Наиболее часто он употребляется в контексте научных исследований в значении "согласованное действие, непрерывное сотрудничество, совместное использование".

1973 г. - год выступления Г. Хакена на первой конференции, посвященной проблемам самоорганизации, - положил начало новой дисциплине и считается годом рождения синергетики. Г. Хакен, творец синергетики, обратил внимание на то, что корпоративные явления наблюдаются в самых разнообразных системах, будь то астрофизические явления, фазовые переходы, гидродинамические неустойчивости, образование циклонов в атмосфере, динамика популяций и даже явления моды. В своей классической работе "Синергетика" он отмечал, что во многих дисциплинах, от астрофизики до социологии, мы часто наблюдаем, как кооперация отдельных частей системы приводит к образованию макроскопических структур или функций. Синергетика в ее нынешнем состоянии фокусирует внимание на таких ситуациях, в которых структуры или функции систем переживают драматические изменения на уровне макромасштабов. В частности, синергетику особо интересует вопрос о том, как именно подсистемы или части производят изменения, всецело обусловленные процессами самоорганизации. Парадоксальным казалось то, что при переходе от неупорядоченного состояния к состоянию порядка все эти системы ведут себя схожим образом.

Хакен объясняет, почему он назвал новую дисциплину синергетикой следующим образом. Во-первых, в ней "исследуется совместное действие многих подсистем... в результате которого на макроскопическом уровне возникает структура и соответствующее функционирование". Во-вторых, она кооперирует усилия различных научных дисциплин для нахождения общих принципов самоорганизации систем. В 1982г. на конференции по синергетике, проходившей в нашей стране, были выделены конкретные приоритеты новой науки. Г. Хакен подчеркнул, что в связи с кризисом узкоспециализированных областей знания информацию необходимо сжать до небольшого числа законов, концепций или идей, а синергетику можно рассматривать как одну из подобных попыток. По мнению ученого, существуют одни и те же принципы самоорганизации различных по своей природе систем, от электронов до людей, а значит речь должна вестись об общих детерминантах природных и социальных процессов, на нахождение которых и направлена синергетика.

Таким образом, синергетика оказалась весьма продуктивной научной концепцией. Ее предметом выступили процессы самоорганизации - спонтанного струкгурогенеза. Она включила в себя новые приоритеты современной картины мира: концепцию нестабильного неравновесного мира, феномен неопределенности и многоальтернативности развития, идею возникновения порядка из хаоса.

Попытки осмысления понятий порядка и хаоса, создания теории направленного беспорядка опираются на обширные классификации и типологии хаоса. Последний может быть простым, сложным, детерминированным, перемежаемым, узкополосным, крупномасштабным, динамичным и т.д. Самый простой вид хаоса - "маломерный " - встречается в науке и технике и поддается описанию с помощью детерминированных систем. Он отличается сложным временным, но весьма простым пространственным поведением. "Многомерный" хаос сопровождает нерегулярное поведение нелинейных сред. В турбулентном режиме сложными, не поддающимися координации будут и временные, и пространственные параметры. Под понятием "детерминированный хаос" подразумевают поведение нелинейных систем, которое описывается уравнениями без стохастических источников, с регулярными начальными и граничными условиями.

Можно выявить ряд причин и обстоятельств, в результате которых происходит потеря устойчивости и переход к хаосу: это шумы, внешние помехи, возмущающие факторы. Источник хаосомности иногда связывают с наличием многообразия степеней свободы, что может привести к реализации абсолютно случайных последовательностей. К обстоятельствам, обусловливающим хаосогенность, относится принципиальная неустойчивость движения, когда два близких состояния могут порождать различные траектории развития, чутко реагируя на стохастику внешних воздействий.

Современный уровень исследований приводит к существенным дополнениям традиционных взглядов на процессы хаотизации. В постнеклассическую картину мира хаос вошел не как источник деструкции, а как состояние, производное от первичной неустойчивости материальных взаимодействий, которое может явиться причиной спонтанного структурогенеза. В свете последних теоретических разработок хаос предстает не просто как бесформенная масса, но как сверхсложноорганизованная последовательность, логика которой представляет значительный интерес. Ученые вплотную подошли к разработке теории направленного беспорядка, определяя хаос как нерегулярное движение с непериодически повторяющимися, неустойчивыми траекториями, где для корреляции пространственных и временных параметров характерно случайное распределение7.

Оправданная в человекоразмерном бытии социологизация категорий порядка и хаоса имеет своим следствием негативное отношение к хаотическим структурам и полное принятие упорядоченных. Тем самым наиболее наглядно демонстрируется двойственная (антропологично-дезантопологичная) ориентация современной философии. Научно-теоретическое сознание делает шаг к конструктивному пониманию роли и значимости процессов хаотизации в современной синергетической парадигме. Социальная практика осуществляет экспансию против хаосомности, неопределенности, сопровождая их сугубо негативными оценочными формулами, стремясь вытолкнуть за пределы методологического анализа. Последнее выражается в торжестве рационалистических утопий и тоталитарных режимов, желающих установить "полный порядок" и поддерживать его с "железной необходимостью".

Между тем истолкование спонтанности развития в деструктивных терминах "произвола" и "хаоса" вступает в конфликт не только с выкладками современного естественнонаучного и философско-методологическо-го анализа, признающего хаос наряду с упорядоченностью универсальной характеристикой материи. Оно идет вразрез с древнейшей историко-философской традицией, в которой, начиная от Гесиода, хаос мыслится как все собой обнимающее и порождающее начало. В интуициях античного мировосприятия безвидный и непостижимый хаос наделен формооб-разующей силой и означает "зев", "зияние", первичное бесформенное состояние материи и первопотенцию мира, которая, разверзаясь, изрыгает из себя ряды животворно оформленных сущностей.

Дж. Глейк в работе "Хаос: создавая новую науку" заметит, что открытие динамического хаоса - это, по сути дела, открытие новых видов движения, столь же фундаментальное по своему характеру, как и открытие физикой элементарных частиц, кварков и глюонов в качестве новых элементов материи. Наука о хаосе - это наука о процессах, а не о состояниях, о становлении, а не о бытии.

В этой связи постнеклассическая методология сталкивается с необходимостью решения двоякого рода проблем (конструктивное приращение знаний в так называемой "теории направленного беспорядка" связано с изучением специфики и типов взаимосвязи процессов структурирования и хаотизации)

Вместе с тем, несмотря на существенные достижения современных наук в построении научной картины мира, не умолкают голоса скептиков, указывающих, что на рубеже третьего тысячелетия науке так и не удалось достаточным образом объяснить гравитацию, возникновение жизни, появление сознания, создать единую теорию поля и найти удовлетворительное обоснование той массе парапсихологических или биоэнерго-информационных взаимодействий, которые сейчас уже не объявляются фикцией и чепухой. Выяснилось, что объяснить появление жизни и разума случайным сочетанием событий, взаимодействий и элементов невозможно, такую гипотезу запрещает и теория вероятностей. Не хватает степени перебора вариантов и периода существования Земли.

Поскольку релятивистская концепция Вселенной подразумевала поначалу всю мыслимую материальную Вселенную, то идея ее "начала" вела, казалось, к полному перевороту и отрицанию идеи бесконечности. Утверждения космологов-релятивистов о единственности и всеохватности нашей расширяющейся Вселенной - Метагалактики - напоминало многократно повторяемые в прошлом заявления о единственности Земли, со светилами вокруг нее, единственности Солнечной системы или Галактики... На самом деле космологические модели Вселенной хотя и строились с целью объяснения мира в целом, объясняли лишь некоторый его фрагмент, описывали локальную область универсума. Космологические представления относительно конечности-бесконечности пространства и времени, проинтерпретированные как относящиеся к данной локальной области и не распространяющиеся на все мировое пространство и время, идею бесконечности не опровергали.

Современный этап развития космологии характеризуется приоритетами релятивистской космологии, которая не претендует на законченное описание мира в целом, но исследует конечное и бесконечное применительно к нашей Вселенной со стороны ее физико-пространственной структуры. У истоков релятивистской космологии стоят А. Эйнштейн и А. Фридман.

Через год после создания Общей теории относительности (ОТН) в 1916г., Эйнштейн построил первую релятивистскую модель Вселенной. Мир Эйнштейна обычно называют "цилиндрическим", поскольку его можно представить в виде бесконечно протяженного четырехмерного цилиндра. Вдоль образующей цилиндра простирается ось времени, которая неограниченно направлена как в прошлое, так и в будущее. Сечение цилиндра дает пространство. В данной модели это трехмерное сферическое пространство с постоянной положительной кривизной. Оно имеет конечный объем.

Более современное решение этой космологической проблемы было дано советским математиком А. Фридманом и развито бельгийским космологом М. Леметром. Фридман отказался от предположения о стационарности мира, сохранив постулат о его однородности и изотропности. При этом стали возможны три решения:

1. Если плотность вещества и излучения во Вселенной равна некоторой критической величине, то пространство является евклидовым, т.е. обладает нулевой кривизной, и мир бесконечен.

2. Если плотность меньше критической, то пространство Вселенной описывается геометрией Лобачевского, оно обладает отрицательной кривизной и бесконечным объемом, открыто и выглядит как седловина.

3. Если же плотность вещества во Вселенной больше критической, то пространство имеет положительную кривизну, оно безгранично, но объем его конечен. Мир оказывается замкнут и конечен. Он описывается геометрией Римана.

Мнения ученых расходятся. Одни приняли гипотезу бесконечно расширяющейся Вселенной и считают, что, согласно концепции "Большого взрыва", около 17-20 млрд лет назад Вселенная была сконцентрирована в ничтожно малом объеме в сверхплотном сингулярном состоянии (когда любые две точки в наблюдаемой ныне Вселенной были сколь угодно близки друг к другу, а плотность вещества бесконечна). Произошедший "Большой взрыв" положил начало расширению Вселенной, в процессе которого плотность вещества изменялась, кривизна пространства разглаживалась. Другие считают, что на смену расширению вновь придет сжатие и весь процесс повторится. На этом основании выдвигается гипотеза пульсирующей Вселенной, в которой приблизительно каждые 100 млрд лет все начинается с "Большого взрыва".

Вопрос о том, будет ли Вселенная расширяться или начнется процесс сжатия, остается открытым. Хотя явление "красного смещения" в настоящее время является общепризнанным фактом, свидетельствующим об удалении источника излучения, т.е. о том, что галактики "разлетаются" со скоростями, примерно пропорциональными расстоянию до них. И на больших расстояниях скорости галактик достигают гигантских значений. Тем не менее существует теоретическая возможность того, что наряду с расширением можно предположить модель сжимающейся Вселенной или даже пульсирующей Вселенной, в которой конечная в пространстве, но бесконечная во времени Вселенная попеременно то расширяется, то сжимается.

В одной из наиболее поражающих воображение гипотез предполагается, что в результате "начального взрыва" в гравитационном сверхпространстве из сингулярного состояния возникла не одна наша Метагалактика, а множество метагалактик. Каждая из них может иметь самые разнообразные значения всех физических параметров: пространство особой топологии (локально открытое или локально замкнутое с разным количеством измерений) и свое космологическое время (возможно, неодномерное). В современных концепциях "множественных миров" рисуется удивительная картина Вселенной. И это согласуется с современными взглядами, согласно которым пространственно-временную бесконечность материального мира следует понимать не в смысле их метрической бесконечности, а как неисчерпаемое разнообразие пространственно-временных структур материи.

Поиск по сайту: