Факультет психологии и философии

Лекция: «Научный статус астрономии и космологии».

1.Философские проблемы астрономии и космологии и
особенности научного познания в астрономии и космологии.

2. Эволюционные идеи в астрономии и космологии.

3. Основные проблемы современной космологии и их философское значение

4. Человек и Вселенная.

Человек и Вселенная – объекты несоизмеримые по масштабу. Но в мировоззрении человека эти объекты вполне сопоставимы. Ещё древнегреческие философы назвали внутренний мир человека микрокосмом. Поэтому вопрос об отношении человека и окружающего мира является ядром мировоззрения. Мировоззрение – это совокупность общих представлений человека о мире в целом, о себе и своём месте в этом мире. Теоретической основой мировоззрения является философия. Поиск ответов на важнейшие мировоззренческие вопросы – это предмет философии. Предмет астрономии и космологии также имеет огромное значение для мировоззрения, что сближает эти науки с философией. В построении наиболее важных теорий в астрономии и космологии значительную роль играла философская позиция учёных.

Для решения этого вопроса необходимо раскрыть объект и предмет астрономии, разграничить понятия «наблюдаемая Вселенная», «Вселенная как целое», «мини-вселенные» и «Метавселенная». Необходимо представить основные взгляды на проблему соотношения предметов астрономии и космологии, соотношения астрономии и физики. Следует показать, как менялись представления о масштабах наблюдаемой Вселенной.

Специфика методов научного познания в астрономии и космологии, зачастую идёт впереди наблюдений, имеется обилие современных космологических моделей Вселенной. На примере астрономии и космологии видно, что наблюдение не является пассивным отражением действительности. Наблюдение носит целенаправленный, избирательный характер и становится наиболее успешным, когда учёные точно знают, что ищут. Астроном не может проводить эксперимент, воздействуя на объект, но он может варьировать условия наблюдения. В целом в астрономии как и в других естественных науках основным является гипотетико-дедуктивный метод: первоначально известные эмпирические данные позволяют выдвинуть теоретическую гипотезу, на основе которой дедуктивно предсказываются следствия, проверяемые наблюдением. Многие качественные изменения, которые произошли в развитии технических средств познания в ХХ в. Наука насыщается эмпирическим материалом, в тоже время его недостаточно для выбора одной из существующих теоретических моделей в качестве истинной. В связи с этим в космологии встаёт проблема объективности знания.

Наука раскрывает неисчерпаемое многообразие материального мира. Неисчерпаемость материи обуславливает бесконечность процесса познания. В тоже время, диалектико-материалистическая теория познания утверждает, что в мире нет ничего в принципе непознаваемого. То, что необъяснимо сегодня, может быть познано в будущем. В этом диалектический материализм противостоит различным формам агностицизма и релятивизма. Успехи астрономии и космологии доказывают правильность этих принципов.

2. Если астрономия является древнейшей из наук, «первой наукой людей», то с научной космологией дело обстоит иначе. На протяжении большей части истории культуры мир как целое был объектом мифологических, затем философских размышлений. Космология как один из важнейших разделов философской онтологии входила в системы Платона и Аристотеля, Николая Кузанского и Дж.Бруно, Лейбница и др.

И. Кант показал, что трансцендентальная космология в своих суждениях о мире неизбежно впадает в антиномии. Но построение метафизических космологии продолжалось и в XX в. (А. Уайтхед и др.), правда, с учетом знаний научной космологии. Таким образом, не только в античной и средневековой философии, но и в философии новоевропейской, вплоть до настоящего времени, как отметил М. Хайдеггер, продолжает играть важную роль метафизическая идея мира как целого, в смысле «всего существующего», которое выступает даже неким абсолютом.
            Научный, физический образ мира как целого, т.е. физической Вселенной, возник лишь в астрономии классической эпохи. В системе Ньютона он формировался на уровне научной картины мира. Физическая космология как теоретическая дисциплина рождена научной революцией XX в.
        При традиционном подходе к интерпретации смысла понятия «Вселенная как целое» она рассматривается в качестве всеобъемлющей, неограниченной и принципиально единственной физической системы. «Вселенная издана в одном экземпляре», — сказал А. Пуанкаре. Эмпирически эта единственная Вселенная долгое время отождествлялась с нашей Метагалактикой, которая и выступала всеобъемлющим мировым целым. Считалось (по определению), что не может быть других метагалактик. Это порождало многочисленные философские недоразумения. Например, начальный момент расширения Метагалактики часто интерпретировался как «сотворение мира».
           Иначе думал А.А. Фридман, который разделил философское понимание мира и объект космологической теории. По его словам, мир естествоиспытателя «есть совокупность лишь таких объектов, которые могут быть изменены или оценены числами, поэтому этот мир бесконечно уже мира — мира Вселенной философа». Фридман часто употреблял выражение «наш физический мир», чтобы отличить его от философского образа мира. В самом деле, понятие «мир» в социокультурных, философских и религиозных контекстах задается принципиально иными концептуальными средствами, чем Вселенная как объект космологии. Мир — это всеобщность в некотором абсолютном смысле (так сказать, «вся мыслимая действительность»). Нет никаких оснований интерпретировать философскую идею мира как целого в смысле всеобъемлющей физической системы. И в самой космологии термином «Вселенная как целое» не всегда обозначается один и тот же физический объект. В различных космологических теориях это могут быть системы разного масштаба и порядка космической иерархии. Иными словами, Вселенная как объект космологии — это «все существующее» лишь с точки зрения данной теории или модели Вселенной, т.е. относительная и преходящая граница познаваемого космологией.

Значительную эволюцию претерпели в истории науки отношения астрономии, космологии и физики.
В античной философии особым влиянием пользовалось сформулированное Аристотелем противопоставление «небесного» и «земного», т.е. космологии (в которой Вселенная была вечной и неизменной) и физики (трактовавшей о различных типах изменений в подлунном мире). Это противопоставление медленно расшатывалось в культуре позднего
          Средневековья и особенно эпохи Возрождения. Так, Николай Кузан- ский, Н. Коперник, Дж. Бруно выдвинули в разных формулировках принцип единообразия Вселенной, согласно которому между «земным» и «небесным» никакой пропасти нет. Принцип единообразия — одно из важнейших философских оснований науки о Вселенной. Он соединяет земную, лабораторную физику и космические феномены.

Научная революция, совершенная Коперником, Кеплером, Галилеем и Ньютоном, выявила единство физических законов как в небесных, так и в космических масштабах, и воплотила этот принцип в образе механической Вселенной, т.е. единстве законов механики Земли и неба. Принцип единообразия сыграл определяющую роль в создании ньютоновской системы. Но уже в рамках астрономии классической эпохи принцип единообразия Вселенной приобрел новый, весьма нетривиальный смысл. В середине XIX в. возникает и начинает стремительно развиваться астрофизика. «Механика неба» постепенно превращается в «физику небес». Значение этого события раскрылось в полной мере лишь в XX в., когда астрофизика стала лидирующей дисциплиной среди наук о Вселенной.     

Специфическим моментом, подчеркивающим отличие астрономии XVIII—XIX вв. от физики, является проникновение в эту науку эволюционного принципа. Но физика не осталась в долгу. Сформулированный Р. Клаузиусом принцип возрастания энтропии вступил в конфликт с эволюционной парадигмой астрономии.
Качественно новый этап взаимодействия астрономии и космологии с физикой был начат научной революцией XX в. Принцип единообразия Вселенной снимал ограничения на экстраполяцию неклассических физических теорий повсюду во Вселенной, включая ее прошлое и будущее. Он положил начало тотальной физикализации астрономии. Вселенная предстала перед исследователями как громадная по своим масштабам естественная лаборатория, как космическое продолжение земных физических лабораторий. Оказалось, что во Вселенной происходят процессы, по своей энергетической мощности не сравнимые с земными и позволяющие получать знания, в земных условиях недостижимые.

Многие астрономы стали подчеркивать необходимость объединить космическую физику и земную, с тем чтобы получилась всеобъемлющая наука. Об этом говорил, например, Дж. Джине в 20-е гг. XX в. В дальнейшем возникла идея создания единой физической теории, охватывающей все известные физические взаимодействия (более популярный сейчас термин «теория Всего»1). Но пока эта теория не создана, одним из впечатляющих проявлений принципа единообразия Вселенной считается тождественность свойств одних и тех же фундаментальных физических объектов (элементарных частиц) повсюду во Вселенной и на всех этапах ее развития. Некоторые пси- хологические затруднения вызвала попытка экстраполяции современной атомной физики на крайне отдаленное прошлое Вселенной. Но теория горячей Вселенной, основанная на предположении, что свойства элементарных частиц и в самом отдаленном прошлом были такими же, как сейчас, блестяще подтвердилась.   

Принцип единообразия Вселенной постулирует также неизменность констант физических взаимодействий в разных точках Вселенной на протяжении большей части ее эволюции, тождественность всех точек пространства (однородность Вселенной) и всех направлений (пространственная изотропия).

В эпистемологических основаниях науки о Вселенной, особенно в XX в., проявился принцип, дополнительный принципу единообразия Вселенной, — принцип ее потенциально бесконечного многообразия. «Бесконечность материального мира и есть его бесконечное многообразие, реализующееся в пространстве и во времени».

В XX веке в астрономию проникают идеи развития, под влиянием которых возникает новая наука - космология. До ХХ века, за исключением отдельных представлений о развитии Солнечной системы, идея всеобщности развития оставалась чужда астрономии. Сохранялась метафизическая картина Вселенной, сформировавшаяся в XVII – XVIII веках. Метафизика как метод познания игнорирует развитие объекта, понимает движение только как перемещение объекта, или как количественное увеличение и уменьшение. Диалектика различает количественные и качественные изменения. Если движение – это любое изменение, то развитие – это качественные, направленные, необратимые изменения.

Наука 20 века углубила представления о диалектических взаимосвязях и развитии материального мира. Развиваться способны не только живая природа и общество. Идея развития окончательно проникает и в астрономию. Возникает принцип глобального эволюционизма, создаётся грандиозная картина меняющегося мира.

3. Среди важнейших нерешённых проблем современной космологии выделяются три основных: проблема начальной сингулярности (сингуля́рность (от лат. singularis «единственный, особенный»
Сингулярность в философии — единичность существа, события, явления), проблема сущности Большого взрыва и проблема общей топологии пространства и времени Вселенной (Тополо́гия — раздел математики, изучающий: в самом общем виде — явление непрерывности; в частности — свойства пространств, которые остаются неизменными при непрерывных деформациях. Например, связность, ориентируемость, компактность).    

               Решение этих проблем имеет огромное мировоззренческое значение. Релятивистские модели подразумевают сингулярное состояние, в котором материя была безразмерной точкой с бесконечной плотностью и температурой, что и с физической и с философской точки зрения не имеет смысла. Если эта идея верна, то в точке сингулярности не действовали известные нам физические законы. Современная наука может описать развитие Вселенной с первых мгновений после взрыва, но ничего не может сказать о состоянии сингулярности. Поэтому проблема сингулярности пугает непоследовательных материалистов и обнадёживает агностиков и идеалистов. Агностики заявляют, что найден предел познания мира. Идеалисты утверждают, что в точке сингулярности действовали не природные законы, а свободная воля бога. В 1951 г. католическая церковь объявила, что модель Большого взрыва согласуется с библейским учением.

Доказательство или опровержение существования начальной сингулярности – это предмет физики и космологии. Проблема сингулярности принципиально разрешима средствами науки, даже если для этого придётся создать качественно иную науку, с новыми подходами и методами. Современная наука связывает надежды на решение проблемы сингулярности с созданием квантовой теории тяготения. Но на пути создания такой теории встают определённые трудности. Наука пытается преодолеть их, в том числе, в рамках теории суперструн. Каким бы сверхмалым не было исходное состояние Вселенной, оно должно было иметь конечные, отличные от нуля размеры, а значит и конечную плотность. Следовательно, в этом состоянии материя должна была иметь пространственные и временные характеристики, что согласуется диалектическим материализмом.

С проблемой сингулярности связана ещё одна острая проблема современной космологии – объяснение сущности Большого взрыва. В 1965 г. появилась гипотеза, согласно которой исходным состоянием Вселенной был вакуум. Большой взрыв стал фазовым спонтанным переходом вакуума к асиметричному состоянию, что выразилось в массовом рождении частиц. Следует особо отметить, что появление частиц (а точнее – различий между частицами по спину, массе, заряду) не стало возникновением материи «из ничего». Порождение вещества и поля вакуумом – это всего лишь переход материи из одного состояния в другое.

Третья важнейшая проблема космологии – это определение пространственно-временных характеристик Вселенной как целого. Диалектико-материалистическая философия не допускает существование границ материи. Иначе придётся допустить существование за этими границами чего-то нематериального, или пустого пространства без материи. Но безграничность материи не тождественна её пространственной бесконечности. Выяснение конечности или бесконечности Вселенной – это предмет физики и космологии. С помощью дифференциальной геометрии может описать только локальные свойства пространства и времени. Согласно этой теории геометрия наблюдаемой Вселенной или совпадает с евклидовой, или приближается к ней. Но вопрос о топологии общего пространства Вселенной остаётся открытым. Существуют разнообразные математические модели. В некоторых из них пространство Вселенной замкнуто, безгранично, но конечно, т.к. имеет конечный объём и радиус кривизны. В этом случае расширение Вселенной – это увеличение её объёма и радиуса кривизны. В других моделях пространство Вселенной открыто, безгранично и бесконечно. В этом случае космологическое расширение – это расширение пространства видимой Вселенной в пространство других материальных систем, или расширение вещества и поля Вселенной в пространство вакуума. Ни теория, ни наблюдения пока не могут окончательно оценить конечность или бесконечность пространства Вселенной.

Чем глубже проникает человек в тайны Вселенной, тем больше новых вопросов встаёт перед ним. Диалектический метод подразумевает бесконечность процесса познания. В современной космологии сохраняется ряд сложнейших проблем, у которых до сих пор нет решения. Это не означает их принципиальной нерешаемости. Но и их решение не будет значить полного познания мира, а станет ещё одним шагом на этом бесконечном пути.

4. В ХХ веке наука раскрыла многие фундаментальные тайны человека и Вселенной. Наука свидетельствует, что жизнь нельзя понять как локальный феномен. Это не значит, что жизнь зародилась вне пределов Земли. Это значит, что предпосылкой для её зарождения стала вся история Вселенной. Выяснилось, что лежащие в основе природы законы образуют уникальное, единственно возможное сочетание, при котором во Вселенной может возникнуть жизнь и разум. Наука доказала, что наблюдаемая Вселенная не вечна, а возникла в результате Большого взрыва. Встаёт ряд важнейших для мировоззрения вопросов. Почему возникла именно такая Вселенная? Закономерно или случайно появился во Вселенной человек?

Сторонники религиозного мировоззрения считают человека целью божественного творения. Следовательно, Вселенная является именно такой, потому что такой её задумал бог, идеально приспособив для человека. Религиозное учение о целесообразности мира называется телеологией. Подобные взгляды лежали в основе антропоцентризма, согласно которому Земля и человек на ней являются центром мира, а вся Вселенная существует ради человека. Астрономия шаг за шагом разрушала предрассудки антропоцентризма. Выяснялось, что ни Земля, ни Солнце, ни даже Галактика не занимают центрального положения, потому что у Вселенной вообще нет центра. Наконец, возникло предположение, что и наблюдаемая Вселенная является лишь одной из многих возможных миров.

Теория допускает различные модели Вселенной, в том числе такие, в которых невозможна жизнь. Почему реализовалась именно наша модель, в которой начальные условия допускали возможность жизни? Сочетание фундаментальных констант, характеризующих нашу Вселенную, удивляет современную науку своей точной сбалансированностью. Малейшее отклонение в массах частиц или в величине фундаментальных констант связи, и жизнь во Вселенной никогда не смогла бы возникнуть. Осознание этих фактов привело к формированию в науке антропного принципа – принципа изучения Вселенной с точки зрения возможности появления в ней человека. Понятие «антропный принцип» охватывает множество различных идей, методологических подходов и имеет как минимум четыре основных формулировки. Есть слабый антропный принцип, сильный антропный принцип, антропный принцип участия, финалистский антропный принцип.

Антропный принцип в некоторых формулировках напоминает религиозную телеологию. Но он изначально формулировался наукой для опровержения телеологии. Методологическая ошибка телеологии состоит в перевёртывании причинных связей. Следствие воспринимается как цель, ради которой идёт развитие, т.е. как настоящая причина развития. Такая целевая детерминация реализуется только в осознанной человеческой деятельности. А в природе нет целей. Большинство сторонников антропного принципа не воспринимаеют человека как цель, ради которой развивалась Вселенная. Человек воспринимается как следствие, ставшее возможным благодаря наличию определённых исходных причин. Раскрытие этих причин – и есть задача науки. Антропный принцип не является возвращением к донаучному антропоцентризму: не человек как центр Вселенной, а проблема происхождения разума как центральная проблема естествознания.

Космос всегда был предметом человеческих мечтаний. В конце XIX – начале ХХ вв. в России появилась философия космизма, в яркой форме выразившая эти мечтания. Космисты мечтали о широчайшей экспансии и преобразовании человеком космоса. В XXI веке перед лицом глобальных проблем современности планы заселения космоса многим кажутся актуальными, но они могут быть и показателем неразрешимости  земных проблем.