Модели Вселенной
Вселенная — это все существующее. От мельчайших пылинок и атомов до огромных скоплений вещества — звездных миров и звездных систем. Поэтому не будет ошибкой сказать, что любая наука так или иначе изучает Вселенную, точнее, те или иные ее стороны. Химия изучает мир молекул, физика — мир атомов и элементарных частиц, биология — явления живой природы. По существует научная дисциплина, объектом исследовании котором служит сама Вселенная или, как принято говорить, «Вселенная как целое». Это — особая отрасль астрономии, так называемая космология.
Космологию можно определить как физическое учение о Вселенной в целом, включающее в себя теорию всей охваченной астрономическими наблюдениями области, как части Вселенной.
Кстати сказать, не следует смешивать понятия Вселенной в целом п «наблюдаемой», или «видимой» Вселенной. Во втором случае речь идет лишь о той ограниченной области пространства, которая доступна современным методам научного исследования. И когда астрономы или физики произносят фразы вроде: «происхождение Вселенной» или «границы Вселенной», то они, как правило, имеют в виду именно наблюдаемую Вселенную, а не Вселенную в целом.
Не будет преувеличением сказать, что Вселенная в целом — один из самых сложных объектов научного исследования (если не самый сложный). Это объясняется не только неограниченными масштабами Вселенной в целом, но и тем, что она существует в единственном экземпляре и ее не с чем сравнивать. Познание Вселенной в целом состоит прежде всего во все более глубоком изучении ее составных частей. Это познание будет охватывать вес более и более широкие области явлений, никогда не исчерпывая до конца всех форм движения и существования материи.
В обычных науках, изучающих конкретные объекты, мы, как правило, имеем дело с прямыми доказательствами тех или иных положений. Эксперимент, наблюдение, математический расчет доказывают справедливость некоторого утверждения либо убеждают нас в его несостоятельности. Мало того, обнаружив некоторую закономерность, открыв закон, мы смело можем распространить его на вес сходные явления. Иное дело, когда речь идет о Вселенной в целом.
Например, мы достаточно хорошо изучили структуру нашего звездного острова, нашей Галактики, в состав которой входит Солнце. Мы знаем также, что в доступной современным телескопам области Вселенной насчитываются миллиарды подобных ей звездных систем, которые входят в единую систему еще большего масштаба — Метагалактику. У нас есть основания предполагать, что подобная, как ее называют астрономы, «структурно-масштабная лестница» идет и дальше, вообще не имея конца. Однако автоматически распространять те или иные данные, получаемые при изучении ограниченной области пространства, па всю Вселенную мы не вправе» У пас пет никакой гарантии в том, что по мере увеличения масштабов не вступают в действие новые, еще неизвестные нам закономерности. К тому же Вселенная в целом — это не мертвая, застывшая схема, а непрерывный, бесконечно сложный и бесконечно разнообразный процесс.
Тем не менее Вселенная в целом познаваема. Познаваема потому, что у нее, как и у всякого процесса, должны существовать ведущие закономерности, наиболее существенные линии развития. И к каким бы огромным масштабам пи относились эти закономерности, они должны проявлять себя и в тех явлениях природы, которые происходят вокруг пас. Это обстоятельство и открывает для науки возможность экстраполяции — познания наиболее общих законов природы на основе изучения конечных объектов и явлений.
В последнее время, в особенности с появлением и быстрым развитием кибернетики, в различных областях научного исследования приобрел большую популярность метод моделирования. Сущность этого метода состоит в том, что вместо того или иного реального объекта изучается его модель, более или менее точно повторяющая оригинал или его наиболее важные и существенные особенности. Такой способ позволяет заменять объекты больших масштабов объектами, пригодными для лабораторных исследований, вместо трудноизмеримых процессов наблюдать процессы, методика изучения которых хорошо разработана, наконец, любое число раз повторять интересующее ученых явление. И хотя модель — это, разумеется, не абсолютно точное повторение объекта, а лишь его приближенная копия, исследование модели позволяет раскрывать важные связи н отношения, выявлять основные закономерности явления.
Модель — не обязательно вещественная копия объекта. С успехом могут применяться и теоретические модели. Такая модель — это приближенная схема процесса, которая строится путем выделения главных связей и отношений.
Построение приближенных моделей различных явлений помогает нам все глубже познавать окружающий мир. Каждая из таких моделей хотя и не дает абсолютно исчерпывающей картины, но проясняет определенные закономерности, подсказывает новые направления наблюдении и экспериментальных исследований. Результаты этих исследований в свою очередь позволяют строить новые теоретические модели, еще более близкие к действительности.
Так, например, на протяжении длительного времени астрономы занимались изучением моделей однородной и изотропной Вселенной, т. е. такой воображаемой Вселенной, в которой все физические явления протекают одинаковым образом и все законы остаются неизменными для любых ее областей и в любых направлениях. Изучались также модели, в которых к этим двум условиям добавлялось третье — неизменность картины мира. Это означает, что в какую бы эпоху мы ни созерцали мир, он всегда должен выглядеть в общих чертах одинаково. Эти во многом условные и схематические модели помогли осветить некоторые важные стороны окружающего нас мира.
В распоряжении современной астрономии пет каких-либо указании на то, что физические законы, справедливые для одной области Вселенной, не выполняются в других се областях. Однако совершенно очевидно, что реальная Вселенная устроена гораздо сложнее, чем та, которую описывают изотропные и однородные модели. Такие модели — лишь одно из первых приближений к реальной картине мира. Об этом косвенным образом говорит хотя бы тот факт, что материя распределена в пространстве далеко не равномерно.
Уже сейчас можно сказать, что однородные и изотропные модели заведомо не учитывают возможного действия ряда факторов. Так, например, если в Метагалактике существует общее силовое поле, то темп течения времени в различных се частях будет неодинаков. Теми этот может изменяться и в районе аномально больших сгущений материи. Значит, развитие одних и тех же физических процессов в различных областях космоса может протекать по-разному.
Существенную роль способно играть и вращение Метагалактики, даже в том случае, если она совершает всего одни оборот за несколько сотен миллиардов лет.
И вообще Метагалактику нельзя рассматривать как единую физическую систему. Она весьма велика и для того, чтобы осуществилось взаимодействие между ее отдельными областями (т. е. чтобы то или иное физическое воздействие распространилось от одной области до другой), необходимы огромные промежутки времени, измеряемые миллиардами лет. А за такое время успевает существенно измениться общая картина Метагалактики.
Это говорит о необходимости углубленной разработки моделей неоднородной и неизотопной Вселенной.
Но как бы сложна ни была та пли иная теоретическая модель, какие бы многообразные факты она ни учитывала, любая модель — это еще не само явление, а только более пли менее точная его копня, так сказать, образ реального мира. Не сама природа, а лишь инструмент ее научного исследования. Поэтому все результаты, полученные с помощью моделей Вселенной, необходимо обязательно проверять путем сравнения с реальностью. Нельзя отождествлять само явление с его моделью.
Нельзя без тщательной практической проверки приписывать природе те свойства, которыми обладает модель.
Всякая попытка абсолютизировать ту или иную модель, рассматривать ее свойства как свойства реальной Вселенной, не требующие опытной проверки, неизбежно приводит к идеалистическим выводам. К сожалению, а истории космологии было немало случаев, когда некоторые буржуазные ученые, увлекаясь построением внутренне непротиворечивых теоретических моделей и не заботясь об их экспериментальном обосновании, вольно или невольно скатывались к идеализму.
Между тем пи одна из моделей не может претендовать на роль точного «слепка» Вселенной. Об этом говорит хотя бы тот факт, что с одинаковым успехом могут быть построены логически непротиворечивые модели, обладающие прямо противоположными свойствами. Так, например, в принципе можно построить непротиворечивую модель мира, который возник из ничего и в котором выполняется закон сохранения материи и движения. В то же время в другой, также непротиворечивой модели Вселенная существует вечно, но в ней постоянно происходит «творение» материи.
|
|
Читайте в рубрике «Галактики Вселенной»: |