Московский государственный институт электроники и математики
(Технический университет)
В чём сущность проблем космологии и почему эти проблемы интересуют философов
Реферат по дисциплине “философия”
Выполнил студент группы С-84
Сапунов Г.
Москва, 2000
Оглавление
Системы мира 3
Мир по Ньютону 4
Расширяющаяся вселенная 4
Отголоски начала 6
Большой взрыв 8
Микрофизика 10
Новые подходы 13
Неортодоксальные взгляды 15
Будущее Вселенной 15
Список литературы 18
Системы мира
Путь человечества к познанию окружающего мира длился тысяче­летия. Это был путь временного торжества ложных истин, путь кост­ров и отречений. Но в то же время это была дорога величайших от­крытий, предвидений и прозрений, дорога торжества человеческого гения. Вполне понятно стремление чело­века во все времена создать систему окружающего мира. Разработка таких систем началась в глубокой древности и продолжается по сей день. Если отвлечься от наивных мифологических систем, то, бесспор­но, первой внутренне логичной и всесторонне продуманной стала си­стема мира Аристотеля. Недаром усиленная и подкрепленная впослед­ствии трудами греческого астронома Птолемея, она просуществовала почти две тысячи лет.
Согласно этой системе Земля - центр Вселенной, а так как все тяжелые частицы стремятся к цент­ру, то именно здесь и образовалось твердое тело нашей планеты. Легкие элементы - воздух и огонь - под­нимаются в высокие слои, там они загораются, и тогда люди видят ко­меты и падающие звезды. Вечно движение небесных тел по сферам, окружающим неподвижную Землю, а Вселенная сферична и конечна.
Стоит заметить, что за несколько столетий до Аристотеля знаменитый математик Пифагор Самосский вы­сказал мысль о том, что Земля имеет шарообразную форму и обращается вокруг собственной оси. Более того, он считал, что и Солнце, и Земля, и Луна вращаются вокруг некото­рого общего гипотетического цент­ра, который он назвал центральным огнем. Это движение планет и Солн­ца создает гармонию небесных сфер. Ученики Пифагора утверждали, что только их великий учитель был спо­собен ощущать эту гармонию.
Нетрудно заметить, что в миро­ощущении Пифагора просматрива­ются основные принципы гелиоцент­рической системы мира. И все же созданная легендарным Пифагором картина мира просуществовала не­долго. На смену ей пришла геоцент­рическая система Аристотеля.
Не следует думать, что у древних идея Аристотеля не вызывала ника­ких возражений. Она, к примеру, не могла объяс­нить очевидных изменений яркости планет при движении их по небесно­му своду. А ведь как легко это можно было сделать, предположив, что пла­неты то приближаются к Земле, то удаляются от нее.
Самый смелый шаг был сделан греческим математиком Аристархом Самосским вскоре после смерти Аристотеля. Он первым из греческих мыслителей расположил Солнце в центре мира, а Землю заставил вра­щаться вокруг Солнца. Этот факт доподлинно установлен, поскольку Архимед упоминает о нем в своем труде “Исчисление песчинок”. Гипотеза Аристарха Самосского не нашла единомышленников, по­скольку астрономия в то время обла­дала небольшим количеством на­блюдательных фактов. Потребова­лось более полутора тысяч лет, чтобы она возродилась в знаменитой книге Коперника “О вращениях небесных сфер”.
По всей видимости, начиная с 1515 года Коперник систематически разра­батывал новую систему мира и одно­временно наблюдал движение небес­ных светил. Очень кратко основные положения, тезисы новой теории он изложил на двенадцати страницах рукописи, которую сейчас принято называть “Малым комментарием”. Сам Коперник называл эти тезисы аксиомами. Первые аксиомы гласили, что “не существует одного центра для всех небесных орбит или сфер, ...центр Земли не является центром мира. Все сферы движутся вокруг Солнца. Так что около Солнца находится центр мира”.
В “Малом комментарии” нет каких-либо математических выкладок. Это была философская квинтэссенция последующего гениального произве­дения “О вращении небесных сфер”.
Джордано Бруно свои взгляды изложил в трех книгах, написанных в форме диало­гов: “Пир на пепле”, “О причине начала и едином” и “О бесконечности вселенной и мирах”. Именно здесь он и сформулировал новое научное миропонимание. Нельзя считать, что Бруно лишь развил учение Коперника или обосновал его философски. Бру­но - творец нового научного миро­воззрения. Гениальное предвидение о бесконечности миров, “которые носятся в эфирном океане, подобно нашему миру”, возрождение атоми­стической теории, создание новой картины космоса выдвигают Джорда­но Бруно в первые ряды величайших мыслителей. Казнь Бруно была пирровой побе­дой церкви. Учение Аристотеля аго­низировало, и эта агония была не­обратимой. Но триумф идей Копер­ника бесспорно не состоялся бы еще многие годы, если бы вскоре после гибели Бруно в Европе не появились телескопы. Именно наблюдательные данные великого Галилея, его точная и последовательная интерпретация этих данных с позиций коперникианства, несмотря на драму отречения, нанесли окончательный удар по си­стеме мира Аристотеля. Одним из творцов астрономии нового времени был также И. Кеплер, открывший законы движения планет по эллипти­ческим орбитам. Только благодаря работам Галилея и Кеплера система мира Коперника стала одним из крае­угольных камней фундамента науки.
Мир по Ньютону
В 1642 году умер великий Галилей. В этом же году 25 декабря (по старо­му стилю) километрах в десяти южнее городка Грэнтэм, в деревне Вульсторп, недалеко от восточного побережья Англии родился Исаак Ньютон. И до Ньютона многие ученые говорили о силе притяжения между различными телами. Еще Коперник пытался объяснить шарообразную форму Земли взаимным притяжени­ем слагающих ее частиц.
Романтический, а порой и ударяв­шийся в мистику Кеплер писал: “Если бы Земля не мешала притягивать воды, то вся морская вода притяну­лась бы к Луне и улетела”.
В знаменитой книге Ньютона “Математические начала натуральной философии” дан последовательный, общий принцип решения любых задач физики и астрономии. Именно после выхода в свет этой книги и возникла классическая физика.
Система мира Ньютона владела умами людей более двухсот лет, и поэтому она не могла не оказать самого серьезного влияния на мышление и мировоззрение мно­гих поколений.
Итак, прежде всего Вселенная по Ньютону бесконечна, и, кроме того, выражаясь языком современного фи­зика, она стационарна, вечна. Дви­жение тел в ней описывается закона­ми Ньютона. Не следует забывать о том, что Ньютон был человеком глу­боко религиозным. Сама идея вечно­сти Вселенной с эстетической и фило­софской точек зрения весьма привле­кательна, и многие крупные ученые соглашались платить весьма большую цену, чтобы сохранить стационарную, вечную Все­ленную.
Гениальный Ньютон, конечно же, не мог не ставить перед собой вопро­са о происхождении мира. Но для него решение этого вопроса было простым. В своих “Началах” он писал:
“Изящнейшее соединение Солнца, планет и комет не могло произойти иначе, как по намерению и по власти могущественного и премудрого существа”. Ньютон отстаивал акт пер­вичного сотворения и полагал, что ему удалось лишь открыть основные принципы, управляющие миром.
Ньютон не мог не понимать, что открытые им законы должны приво­дить к некоторым следствиям, не укладывающимся в наблюдаемую астрономами картину мира. Напри­мер, он сам, затрагивая космологи­ческие вопросы, приходил к мнению, что в бесконечном пространстве должны быть лишь бесчисленные подобные друг другу сферы. В силу закона всемирного тяготения они должны двигаться с бесконечной скоростью.
Разнообразие небесных объектов, хорошо известное уже в XVII веке, ученый объяснял с теологических позиций. Философия Ньютона, его система мира долгое время устраи­вала всех. Это был тот редкий случай, когда научная теория (именно теория, система, а не догма) не вызывала возражений со стороны церкви: веч­ный и безграничный мир был создан Творцом. Правда, одна неприятность со Все­ленной Ньютона обнаружилась до­вольно скоро. Эта неприятность назы­вается парадоксом Ольберса. Бременский врач с большой практикой и в то же время астроном-любитель Г.Ольберс (1758-1840) среди про­фессиональных астрономов своего времени пользовался непререкае­мым авторитетом.
Суть парадокса Ольберса состоит в следующем. Пусть мы живем в бес­конечной Вселенной Ньютона. Попробуем провести мысленный эксперимент. Окружим нашу Землю воображаемой сферой достаточно большого радиуса. Тогда внутри этой сферы окажется какое-то число звезд (для нас сейчас абсолют­но неважно, какое именно), которые дадут определенный вклад в яркость нашей сферы. Удвоим теперь радиус сферы. Если предположить, что все звезды одина­ковы по своей яркости и равномерно распределены в пространстве, при операции удвоения радиуса долж­на увеличиться и яркость ночного неба. Действительно, хотя при такой опе­рации яркость самых далеких звезд уменьшится в 4 раза, так как она зависит от расстояния как 1/г2, но количество звезд внутри сферы пря­мо пропорционально ее объему, то есть г , и поэтому общая яркость ноч­ного неба возрастет. В конце концов мы