Научного мировоззрения
Современное научное мировоззрение складывается из нескольких, существенно разных, но дополняющих друг друга научных картин ми-ра. Последние являются результатом умозрительных обобщений нескольких научных теорий – классической механики Галилея–Ньютона, классической электродинамики Фарадея–Максвелла, классической термодинамики, кибернетики, синергетики, которым посвящены темы 2–6. Особое место занимает системно-историческая научная картина мира, которой посвящена тема 7. Во-первых, она философски обобщает данные всех трёх отраслей естествознания – физики, химии и биологии. Во-вторых, она привязана к концептуальной оси современной эволюционной космологии – к так называемой стандартной модели происхождения наблюдаемой Вселенной (Метагалактики) в Большом Взрыве около 17 млрд. лет назад и её последующего расширения и остывания. В-третьих, она обобщает разработку атомистических моделей объектов физики, химии и биологии в XIX–XX веках. В-четвёртых, она берёт на вооружение модель объектов познания и практики как многоуровнево-иерархичных систем, всесторонне разрабатываемую в теоретической кибернетике. Но в целом и системно-историческая научная картина мира является результатом специфически-философского обобщения теоретических концепций. Её отличие только в том, что она обобщает весьма сложный и разнородный комплекс концепций современного естествознания.
Следует обратить особое внимание на то, что научные теории – это, в первую очередь, специфические искусственные (знаковые) модели своих объектов. Надёжность, достоверность их выводов обретается ценой их узкой специализации, а также ценой многих схематизаций, упрощающих предположений, идеализаций своих объектов. Эти неотъемлемые свойства теоретической науки всегда тщательно обосновываются и выверяются опытом. На успешность метода идеализаций в теоретической науке непосредственно работает объективная автономность изучаемых комплексов явлений, т. е. их широкая независимость от явлений и законов других структурных уровней объективного мира. Экстраполируя понятия, принципы и концептуальные схемы немногих научных теорий частного характера на широкие области объективного мира и на мироздание в целом, научные картины мира утрачивают качество достоверности, которым обладают их теории-прародительницы. Но это обстоятельство не следует драматизировать, ибо роль научных картин мира сугубо мировоззренческая и эвристически-поисковая.
Современная астрономия – наука опытная, наблюдательная. Она «по определению» не может давать какой-то особой, астрономической научной картины мира. Тем не менее, астрономия всегда играла и продолжает играть в научном мировоззрении базовую, всеопределяющую роль. Она на уровне опытной достоверности даёт картину пространственных масштабов Вселенной и её элементов – галактик, звёздных и звёздно-планетных систем, звёзд и планет внутри последних. Без систематической привязки основных научных картин мира к астрономической шкале пространственно-временны́х масштабов мироздания не может быть современного научного мировоззрения.
В современной астрономии единица масштаба непосредственно связана со скоростью света в вакууме с = 300000 км/сек = 3.105 км/сек. Согласно одному из основных постулатов специальной теории относительности, это – максимально возможная скорость поступательного движения любого материального объекта. Она не зависит от скоростей относительного движения систем отсчёта, и поэтому считается в современной физике одной их мировых констант. Достоверно установленные пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной (Метагалактики) таковы, что привычные нам по земному опыту и по Солнечной системе метры и километры становятся более чем 20-значными числами. Сравнительные масштабы объектов Вселенной становятся мысленно более обозримыми, если измерять их по времени прохождения света со скоростью 300000 км/сек.
1 световая секунда = 300000 км = 3.105 км. Это несколько меньше расстояния от Земли до Луны, которое составляет 1,27 световых секунды.
1 световая минута = 1,8.107 км. Расстояние от Земли до Солнца составляет 7,8 световых минуты и равно 1,49.108 км.
1 световой час = 1,08.109 км, т. е. более миллиарда км. Расстояние от Земли до орбиты Плутона на краю Солнечной системы составляет около 12 световых часов или 6,48.109 км.
1 световой год = 9,4.1012 км, т. е. уже около десяти триллионов км. Расстояние от Солнечной системы до ближайшей звезды αв созвездии Центавра составляет 4 световых года или 3,8.1013 км.
Звёздные системы (шаровые и другие скопления) и звёздно-пла-нетные системы Млечного Пути составляют нашу Галактику. В ней порядка 200 млрд. звёзд. Она имеет форму диска со спиральными рукавами. Толщина этого диска около 500 световых лет. Его диаметр порядка 200 тыс. световых лет.
Ближайшая галактика за пределами нашей Галактики проецируется на созвездие Андромеды. Это – спиральная галактика, подобная Млечному Пути. Расстояние до неё составляет 2 млн. световых лет или 1,9.1019 км.
За пределами нашей Галактики (Млечного Пути) наблюдается бесчисленное количество галактик нескольких типов (спиральных, кольцевых, эллиптических, неправильных). (Илл. 31.) Наиболее удалённые внегалактические объекты (галактики и квазары), наблюдаемые в современные супертелескопы, отстоят от нас на расстояниях более 10 млрд. световых лет. В совокупности они образуют Метагалактику, которая отождествляется с достоверно наблюдаемой Вселенной. Согласно современной стандартной космологической модели, внешняя граница Метагалактики отстоит от нас на расстоянии порядка 17 млрд. световых лет, что́ составляет 1,6.1024 км.
Сопоставив размеры атома (10–8 см) с размерами Земного шара (1,3.109 см), легко представить размеры Солнечной системы на фоне размеров наблюдаемой Вселенной: соотношение этих размеров того же порядка. Солнечная система в объёме наблюдаемой Вселенной подобна атому в толще Земного шара.
В связи со всеопределяющей ролью данных наблюдательной астрономии в научном мировоззрении полезно иметь представление об основных этапах её развития и об основных опытных открытиях, которые принесли эти этапы.
1. Эпоха астрономических наблюдений исключительно невооружённым глазом и с помощью простейших приборов типа секстанта и астролябии длилась с древности до XVII в. н. э. В эту эпоху изучались исключительно движения по небосводу светил, видимых невооружённым глазом, особенно, сложные периодические движения ярких планет Солнечной системы – Луны, Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна.
2. Эпоха прогресса оптических телескопов началась в XVII в. (Г. Галилей и И. Ньютон). В XVII–XVIII вв. были открыты: горы на Луне, фазы Венеры, пятна на Солнце, звёздная структура Млечного Пути, спутники Юпитера, кольца Сатурна и его спутники, планета Уран.
3. Начало астрофизики в 50-х гг. XIX в. – дополнение оптических телескопов спектроскопами. Были открыты: химическое единство наблюдаемой Вселенной, типы звёзд и характер представительства в их внешних слоях (фотосферах) химических элементов.
4. Создание первых оптических супертелескопов в 10–30-х гг. ХХ в. Были открыты: другие галактики, их звёздная структура и типы (начало эры внегалактической астрономии), расширение наблюдаемой Вселенной и красное смещение в спектрах галактик.
5. Формирование всеволновой астрономии во 2-й половине ХХ в. – создание радиотелескопов, орбитальных инфракрасных, ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-телескопов. Были открыты: квазары; пульсары; чёрные дыры; реликтовое излучение; запасы первородного водорода в рукавах и коронах галактик; зарождение новых звёзд в нашей Галактике; примеси в первородной водороде 2Н, 3Не, 4Не и 7Li, предсказанные теорией «горячей Вселенной»; ячеистая структура Метагалактики; в самое последнее время – зарождение новых галактик.
Современные научные картины мира далеко не равноценны в плане своих масштабов на фоне этих достоверно установленных масштабов наблюдаемой Вселенной.
Механистическая картина мира наиболее адекватна только небесной механике Солнечной системы и других звёздно-планетных систем, а также свободным (баллистическим) движениям макроскопических тел у поверхности Земли, звёзд и планет. Уже вращения галактик как целостных систем противоречат законам Кеплера и Ньютона, установленным для вращения объектов Солнечной системы.
Электромагнитная картина мира адекватна всей наблюдаемой Вселенной. В её свете каждая малая область мироздания представляется (и реально является) материально заполненной фотонами от всех космических объектов, которые связывают эти объекты в единое энерго-информационное целое.
Термодинамическая картина мира представляется адекватной любым процессам перехода энергии из одних форм в другие вплоть до уровня галактик. Классическая термодинамика требует физико-геометрических обобщений в духе общей теории относительности лишь в случаях объектов с экстремальными напряжённостями гравитационных полей. В частности, чёрных дыр, которые, вероятнее всего, располагаются и в центрах галактик.
Кибернетическая картина мира наиболее адекватна процессам в живой природе, которые достоверно известны пока только в масштабах биосферы планеты Земля в Солнечной системе. Поэтапные обобщения этой картины мира на объекты неживой природы, несравненно более распространённые во Вселенной, осуществляется в синергетике. Говорить о масштабах применимости интенсивно формирующейся синергетической картины мира во Вселенной пока преждевременно.
Наконец, системно-историческая картина мира наиболее согласована с опытно установленными масштабами Вселенной, ибо её концептуальную основу составляет современная стандартная космологическая модель.
Илл. 9.Солнце как центральный звёздный объект и девять его планет-спутников образуют Солнечную систему. Если образно сравнить Вселенную со страной, а нашу Галактику «Млечный Путь» – с огромным городом, то Солнечная система – это наша улица, а планета Земля – наш дом. Но это – весьма условное сравнение, потому что соотношения пространственных масштабов Земли и наблюдаемой Вселенной (Метагалактики) не идут ни в какое сравнение с соотношениями пространственных масштабов страны, города, улицы и дома.
Верхний рисунок пропорционально воспроизводит соотношения размеров орбит планет Солнечной системы. Орбиты всех планет, за исключением Плутона, располагаются в одной плоскости, называемой плоскостью эклиптики. Кроме того, эллиптически более вытянутая орбита Плутона частично располагается внутри орбиты Нептуна, так что периодически на максимальном удалении от Солнца оказывается Нептун. Основные планеты, кроме Меркурия и Венеры, имеют своих спутников. «Год» и «сутки» – понятия относительные. У каждой планеты они имеют свои численные значения в единицах времени. Год планеты – это время её полного оборота вокруг Солнца, а сутки – это время её полного оборота вокруг собственной оси вращения. В земных сутках эти численные значения следующие [год планеты; её сутки]: Меркурий [58,65; 88]; Венера [224,7; 243]; Земля [365; 1]; Марс [687; 1,03]; Юпитер [4329 (11,86 земных лет); 0,414]; Сатурн [10753 (29,46 земных лет); 0,439); Уран [30660 (84 земных года); 0,718]; Нептун [60225 (165 земных лет); 0,742].
Свет, движущийся в поступательном направлении с предельно возможной скоростью 300000 км/сек, пересекает Солнечную систему за одни земные сутки, т. е. за 24 часа. Этот факт удостоверен также спецификой сеансов радиосвязи с американской межпланетной станцией «Вояджер», которая к настоящему времени находится на границе Солнечной системы: от посылки запроса к измерительной аппаратуре станции до получения ответа проходят сутки вынужденного ожидания, и это время никак нельзя сократить.
Рисунок в нижнем правом углу пропорционально представляет сравнительные размеры поперечников Солнца и девяти основных планет. Наглядно видно, почему Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, не имеющие твёрдой поверхности, называются планетами-гигантами. Будь Юпитер раз в 10 массивнее, он до такой степени сжал бы водород, из которого, в основном, состоит, что запустил бы термоядерную реакцию его превращения в гелий и стал бы звездой. Что касается размеров Земли, то они сопоставимы с размерами среднего солнечного пятна.
 | |||
|
Илл. 11.В зависимости от массы, звёзды эволюционируют с разной интенсивностью и заканчивают свою эволюция по-разному. Звёзды с массой до трёх солнечных «выгорают» в течение нескольких миллиардов лет и заканчивают свою эволюцию сравнительно спокойным и многоэтапным выбросом своего вещества в межзвёздное пространство галактики. (Нижняя ветвь.) Более массивные звёзды (их масса может в сотни раз превосходить солнечную) более горячие, и потому светятся, в основном, в более высокочастотной части спектра – в голубой. Их эволюция на порядки интенсивнее и может длиться всего несколько миллионов лет. Она завершается грандиозными галактическими катастрофами – взрывами Сверхновых. (Верхняя ветвь.) Остаточное вещество звезды, не выброшенное взрывом в космическое пространство, продолжает сжиматься до качества компактной нейтронной звезды либо ещё дальше – до качества чёрной дыры.
|
13.1
|
