Научный статус астрономии и космологии, их место в культуре.

Научный статус астрономии и космологии, их место в культуре

Астрономия занимается исследованием Вселенной, ее прошлого и будущего. Различают два основных понятия Вселенной, смыслы которых были исторически изменчивы: а) наблюдаемую Вселенную; б) Вселенную как целое, которая является объектом космологии. Существуют разные точки зрения на отношения астрономии и космологии. Космология считается либо разделом астрономии, все более интенсивно взаимодействующим с другими ее разделами, в первую очередь с астрофизикой и внегалактической астрономией, либо самостоятельной наукой, в силу специфики ее объекта. Объем каждого из понятий Вселенной расширялся по мере прогресса науки коррелятивно изменениям в познавательной деятельности, ее средствах и методах.

Наблюдаемая Вселенная ограничивалась сначала Солнечной системой и ближайшими звездами (природа Млечного Пути еще не была известна). В XVIII в. В. Гершель открыл Галактику — гигантскую звездную систему, и высказал предположение о существовании других подобных систем. Вокруг их существования разгорелся «великий спор», который был разрешен только в 20-е гг. XX в. Крупнейшим достижением астрономии стало открытие Э. Хабблом Метагалактики, грандиозного мира звездных систем. Наблюдаемая Вселенная охватывает сейчас огромную по своим пространственно-временным масштабам часть Метагалактики, достигающую 9—12 млрд световых лет. В некоторых случаях под наблюдаемой Вселенной понимают область мира, в принципе доступную наблюдениям, т.е. ограниченную только «горизонтом видимости», существование которого вытекает из теории относительности.

Вселенная как целое — объект космологии — в отличие от наблюдаемой Вселенной эмпирически не выделена, в системе знаний она задается экстраполяцией физических теорий. Обоснованный ответ на вопрос, что соответствует той или иной модели Вселенной в реальном мире, может быть получен лишь на основе эмпирической интерпретации модели, сравнении ее с наблюдаемой Вселенной. Такие интерпретации неизбежно целенаправляются эпистемологическими соображениями, часто они вызывают острые философские дискуссии.

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 космологий 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. Появление новых теорий в физике и космологии должно расширять объем понятия «физическая Вселенная». Коррелятивность понятия «Вселенная» существующей системе знания подчеркивали И. Пригожин, И.Л. Розенталь и др. Такая интерпретация смысла понятия «Вселенная как целое» доказала свою эвристичность после появления инфляционной космологии — теории раздувающейся Вселенной. Эта теория рисует образ непредставимо огромной по своим масштабам суперсистемы — Метавселенной (Большой Вселенной), в пределах которой возникает множество минивселенных, подобных нашей Метагалактике. Конечно, и Метавселенная, и другие минивселен- ные являются объектами сугубо теоретическими. Неизвестно, представляют ли они собой физическую реальность или же только изощренную игру ума. В научную картину мира они входят пока на правах захватывающих воображение гипотез. Большая часть сообщества космологов в них верит, меньшая часть — нет. Ситуация осложняется тем, что другие вселенные — объекты, принципиально не наблюдаемые. Способа убедиться в их реальности космология пока не знает. Разрабатываются представления о «кротовых норах», связывающих разные вселенные. Но и они не могут быть пока верифицированы стандартными для науки способами.

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. Джинс 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»). 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 психологические 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». Существенными являются многообразия физических структур, пространственно-временных масштабов, огромное различие типов эволюционных изменений. Но особенно рельефно феномен многообразия проявляется в Метавселенной. Согласно некоторым современным оценкам, она включает до Ю50 внеметагалактических объектов (других вселенных), каждая из которых характеризуется иными размерностями пространства, свойствами элементарных частиц, величиной энергии вакуума.

Еще один ключевой принцип, который лежит в основаниях современной астрономии и космологии, — это эволюционный принцип, что отмечали В.А. Амбарцумян, И.С. Шкловский и др. Он связывает в единое са- моразвивающееся целое все бесчисленное многообразие состояний, наблюдаемых (и ненаблюдаемых тоже!) объектов в нашей расширяющейся Вселенной. Возникают контуры грандиозного синтеза, в котором связи физики, астрономии, космологии и других наук становятся все более тесными. Роль физики в описании и объяснении Вселенной возрастает.

В связи с этим было высказано мнение, что астрономия стала прикладным разделом физики, чем-то вроде физики твердого тела. Но хотя звезды, галактики и другие типы «населения» Вселенной — это всегда физические объекты, условия их познания всегда были отличными от тех, с которыми имеет дело лабораторная физика. В космическую эру условия познания Вселенной резко изменились. Стали возможны не только прямые исследования тел Солнечной системы, но и расширилась сфера квазиэкспериментальной деятельности в отношении обширных областей наблюдаемой Вселенной. В целом отличия условий познания Вселенной от условий, в которых работает физик-экспериментатор, сохранились, и это подчеркивает специфику астрономии. Как бы в ответ ка суждение «о растворении астрономии в физике» изучение Вселенной за последние годы снова стало приносить знания, важные для развития фундаментальной физики, создания единой физической теории. Огромную роль в физике может сыграть изучение скрытой массы — недавно открытых форм материи, пока неизвестной природы. Теперь астрономия начинает как бы отдавать свой долг физике. Правда, определенная, хотя и скользящая, граница между астрономией и физикой сохраняется.