Развитие наших представлений о Вселенной
На ранних этапах истории цивилизации "горизонт Вселенной" находился на расстоянии всего порядка сотен километров. В 21-м веке Вселенная исследуется уже на расстоянии более 10 млрд световых лет.
В историческом аспекте понятие «Вселенная» концентрирует в себе астрономические, физические, философские представления человечества.
Поэтому понятие «Вселенная» является развивающимся в соответствие с уровнем цивилизации.
С выходом цивилизации с регионального на глобальный уровень и развитием науки Нового времени представления о Вселенной стали во всё большей мере основываться на достижениях астрономии и фундаментальной физики.
В развитии наиболее общих представлений о Вселенной можно выделить следующие этапы (не всегда поддающиеся чёткой датировке в различных регионах):
– Топоцентрическая Вселенная доисторического или раннего исторического этапа развития человечества появилась у территориально изолированных племён и локально существующих цивилизаций, субъективно ощущающих место своего обитания центром Вселенной (такие представления сохранились до наших дней у некоторых племён, например, на Новой Гвинее).
В наиболее развитых вариантах таких моделей Вселенная представлялась, как правило, достаточно протяжённой (в Индии даже бесконечной) плоской Землёй, накрытой куполом неба (Древний Китай, Древний Египет, цивилизации Средиземноморья, Византия и другие).
– Геоцентрические модели Вселенной появились в ранней античности.
Среди аргументов в их пользу, в частности. в обоснование сферичности Земли, были и совершенно корректные с точки зрения современной науки. Например, Пифагор (6-й век до н.э.) отмечал круглую тень Земли на Луне во время лунных затмений.
логически последовательная геоцентрическая модель вселенной была построена в 4-м веке до н.э. Аристотелем (вслед за Евдоксом Книдским). Большой объём наблюдательных сведений о Вселенной был получен Гиппархом (2-й век до н.э.).
– Геоцентрическая система мира, позволяющая достаточно точно описывать движение небесных тел, была разработана Клавдием Птолемеем (2-й век до н.э.).
Птолемеева система мира была канонизирована в 12-м веке христианской церковью, что надолго задержало развитие представлений о Вселенной.
– Геоцентрическую картину мира сменила Гелиоцентрическая модель Вселенной – картина обширной, но конечной Вселенной, в центре которой находилось Солнце.
Первые идеи о подобной системе содержались ещё в трудах Аристарха Самосского
(3-й век до н.э.). Но впервые научно обоснованная Гелиоцентрическая система мира была разработана Николаем Коперником только в середине 16-го века.
Система Коперника содержала представления о строении Вселенной, как о Солнечной системе: Солнце с планетами, расположенными в правильном порядке с достаточно точными относительными расстояниями и очень удалённой сфере звёзд.
радикально уточнил движение планет в гелиоцентрической системе Коперника
Иоганн Кеплер в начале 17-го века, автор законов движения планет.
В конце 16-го века Джордано Бруно, опираясь на идеи Николая Кузанского,
возродил древнюю идею Левкиппа, Демокрита и других философов античности о бесконечности Вселенной, её ацентричности и о множестве обитаемых миров.
Именно за эту «ересь» его сожгли на Цветочной площади в Риме.
Таким беспредельным миром звёзд, их планетных систем и комет стала бесконечная Вселенная Исаака Ньютона (1660-е годы), в основу которой была положена его теория всемирного тяготения.
На 200 лет Вселенная Ньютона оказалась стержневым элементом научной картины мира. Эволюционно-физическое содержание в мир Ньютона вносили естествоиспытатели, астрономы и философы.
Так Иммануил Кант (середина 18-го века) ввёл представление об эволюции Вселенной, Уильям Гершель (конец 18-го века) «раздвинул» горизонты Вселенной за пределы Солнечной системы, открыв нашу звёздную систему – Галактику.
Солнце входит в неё, лишь как одна из сотен миллиардов звёзд. По сути, Гершель «расширил» Вселенную и дальше, представив нашу галактику как один из элементов (пластов) крупномасштабной структуры Вселенной.
Во второй половине 19-го века Людвиг Больцман предложил идею флуктуаций, как выход их термодинамического парадокса – «тепловой смерти Вселенной».
Идея Больцмана о ведущей роли во вселенной флуктуаций не исчерпала себя до настоящего времени. Так, в современной космологии наблюдается тенденция воспринимать Вселенные (вроде нашей Метагалактики и даже более крупномасштабные) как гигантские флуктуации физического Вакуума.
Необходимость преодоления других космологических парадоксов – фотометрического и гравитационного – способствовало дальнейшему совершенствованию общей картины Вселенной.
Новый этап в развитии научных представлений о Вселенной начался с создания Альбертом Эйнштейном Общей теории относительности (ОТО, 1916-1917 гг.).
Приложение ОТО к космологии привело к представлению о бесконечной во времени, статичной, безграничной, но, благодаря кривизне и замкнутости пространства, конечной модели Вселенной.
В 1922-м году А.А. Фридман теоретически открыл нестационарность Вселенной в целом. В середине 1920-х годов Эдвин Хаббл открыл мир галактик, а в конце 1920-х – расширение Вселенной.
Эти открытия дали основания для введения понятия «Вселенная Хаббла», как расширяющегося мира галактик – Метагалактики (Нашей Вселенной).
Важным этапом в развитии представлений о Вселенной стало построение в космологии инфляционной модели Вселенной (1980-е годы, А. Гут, А.Д. Линде), а затем теории стохастической инфляции (Линде).
С позиций этой теории Вселенная бесконечна в пространстве и времени, а наша расширяющаяся Метагалактика – лишь одна из невообразимого множества Вселенных.
Они обладают различными пространственными и временными размерностями, в них действуют разные физические законы из-за различия фундаментальных физических констант.
На вопрос, почему в нашей Вселенной физические законы и фундаментальные константы именно такие, как есть, а не иные, один из возможных ответов даёт антропный принцип.
Антропный принцип – один из фундаментальных принципов современной космологии, который фиксирует связь между крупномасштабными свойствами Вселенной (Метагалактики) и существованием в ней человека, наблюдателя, (о нём подробно говорится в моём сказочном повествовании для взрослых «Эра Справедливости»).
В настоящее время разрабатываются модели максимально неоднородной Вселенной, построенной по принципу: «Чем дальше от Нашей Вселенной, тем более отличны физические законы, действующие во Вселенной».
Важнейшими нерешёнными проблемами в изучении Вселенной на сегодня представляются следующие:
– Расширение Нашей Вселенной и его начальные стадии от исходной сингуральности.
– Проблемы Великого объединения основных физических взаимодействий (включая гравитационное).
– Происхождение и эволюция крупномасштабной структуры Метагалактики.
– Проблема жизни и разума во Вселенной.
Существует также проблема, связанная с непонятной природой фундаментальных объектов неклассического характера. Таких, как чёрные дыры.
Согласно некоторым представлениям, понимание их на базе Общей теории относительности невозможно и требует построения квантовой теории гравитации.
Остаётся открытой и проблема объяснения природы и «механизма действия» таких важных и характерных объектов Вселенной, как активные ядра галактик, квазары и гамма-всплески.
Так, только в последние десятилетия было доказано, что гамма-всплески – это далёкие метагалактические события, энергетически наиболее масштабные в известной Вселенной.
Рассматривается также возможность организации наблюдения среди объектов нашего неба (с позиций инфляционной Вселенной) Больших взрывов, происходящих в начале рождения новых Вселенных.
