Задача философии природы

Как было сказано выше, в качестве материи, трехчлен понятия наличного мира и природы, выраженный через бытие материи, будет: для-себя- бытие, – как абсолютное движение; бытие-в-себе – как абсолютный покой, и бытие-для-нас, – как результат взаимодействия первых двух, которое является целью данного исследования.  

За последние два столетия все члены понятий, благодаря сегодняшним научным знаниям требуют существенного переосмысливания. При этом, чтобы не нарушать логику изложения Гегеля, я буду придерживаться его принципа: «Философия не только должна согласоваться с опытным познанием природы, но само возникновение и развитие философской науки имеет своей предпосылкой и условием эмпирическую физику. Но одно – ход возникновения и подготовительные работы какой-нибудь науки и другое – сама эта наука. В последней эти предварительные стадии не могут уже играть роль основания, им должна быть здесь необходимость понятия. Мы уже упомянули раньше, что в ходе философского обоснования предмет должен быть дан не только со стороны его понятийного определения, но и со стороны того эмпирического явления, которое соответствует данному определению, должно быть доказано, что это эмпирическое явление действительно соответствует данному определению. По отношению к необходимости содержания, это, однако, не означает ссылки на опыт. Еще менее допустима ссылка на то, что получило название созерцания и что обычно является не чем иным, как способом действия представления и фантазии (а также и сумасбродства) по аналогиям, которые могут быть то более случайными, то более значительными, но выражают в предметах лишь внешние определения и схемы»[i]. 

Новое в понятиях Разума и природы в научных достижениях.

В своих работах Гегель, как истинный философ определил круг своего познания материи. «Материя должна положить себя в определениях своих моментов. Это составляет ее реальность. Падение есть одностороннее полагание материи как притяжения; дальше требуется, чтобы она проявилась также и как отталкивание. Формальное отталкивание имеет также свои права, ибо природа состоит как раз в том, что она предоставляет абстрактному обособленному моменту существовать самостоятельно...»[ii].

Основываясь на научных данных своего времени, Гегель в качестве примера формального отталкивания берет «скопище звезд», но с явной оговоркой о том, что это формальное отталкивание звезд он берет «в качестве вообще множества еще не различенных тел», которые отождествляют материю, наполняющую пространство, рассыпающуюся «на бесконечно многие материи».

«Неподвижный покой этих звезд действует на наше зрение, настроение, страсти утихают при созерцании этого покоя и простора. Но с философской точки зрения этот мир не представляет собой того интереса, который он имеет для чувства. То обстоятельство, что звезды во множестве рассеяны по безмерным пространствам, ничего не говорит разуму; это – нечто внешнее, пустое, это – отрицательная бесконечность. Разум сознает себя выше этой бесконечности, восхищение звездами представляет собой отрицательное восхищение и возвышение души, которое чувствуется при их созерцании, застревает в своей ограниченности. Разумное рассмотрение звезд состоит в постижении их расположения. Рассыпание пространства на абстрактную материю само совершается согласно внутреннему закону, и можно думать, что звезды являются внутренне связанными между собой кристаллизациями. Желание знать, как все выглядит на звездах, представляет собой пустое любопытство. О необходимости фигурации звезд нам незачем много говорить. Гершель[iii] наблюдал в туманностях формы, указывающие на то, что существует некоторая правильность в этих фигурациях. Пространства, более отдаленные от Млечного пути, более пусты. Таким образом, Гершель и Кант пришли к мысли, что звезды образуют чечевицеобразную фигуру. Это – нечто совершенно неопределенное, слишком общее.

Достоинство науки не в том, что она объясняет все многообразные формообразования: нужно удовлетворяться тем, что действительно удалось постигнуть до настоящего времени. Существует многое, что еще не может быть нами постигнуто; это должна признать философия природы. В настоящее время разумный интерес к звездам может обнаружиться лишь в стремлении постичь их геометрию. Звезды представляют собой область той абстрактной, бесконечной дифференциации, в которой случайность оказывает существенное влияние на их расположение»[iv].

Современные научные данные о Вселенной.

Поэтому для понимания процесса нашего дальнейшего исследования необходимо познакомить читателя с некоторыми значительными открытиями, связанные с расширением нашего представления о Вселенной.

«1916 – вышла в свет работа физика Альберта Эйнштейна «Основы общей теории относительности», которой он завершил создание релятивистской теории гравитации.

1917 – Эйнштейн на основе своих уравнений поля развил представление о пространстве с постоянной во времени и пространстве кривизной (модель Вселенной Эйнштейна, знаменующая зарождение космологии), ввёл космологическую постоянную Λ. (Впоследствии Эйнштейн назвал введение космологической постоянной одной из самых больших своих ошибок; уже в наше время выяснилось, что Λ-член играет важнейшую роль в эволюции Вселенной). В. де Ситтер выдвинул космологическую модель Вселенной (модель де Ситтера) в работе «Об эйнштейновской теории гравитации и её астрономических следствиях».

1922 – советский математик и геофизик А.А. Фридман[v] нашёл нестационарные решения гравитационного уравнения Эйнштейна и предсказал расширение Вселенной (нестационарная космологическая модель, известная как решение Фридмана). Если экстраполировать эту ситуацию в прошлое, то придётся заключить, что в самом начале вся материя Вселенной была сосредоточена в компактной области, из которой и начала свой разлёт. Поскольку во Вселенной очень часто происходят процессы взрывного характера, то у Фридмана возникло предположение о том, что и в самом начале её развития также лежит взрывной процесс – Большой взрыв.

1923 – немецкий математик Г. Вейль отметил, – если в модель де Ситтера, которая соответствовала пустой Вселенной, поместить вещество, она должна расширяться. О нестатичности Вселенной де Ситтера говорилось и в книге А. Эддингтона, опубликованной в том же году.

1924 – К. Вирц обнаружил слабую корреляцию между угловыми диаметрами и скоростями удаления галактик и предположил, что она может быть связана с космологической моделью де Ситтера, согласно которой скорость удаления отдалённых объектов должна возрастать с их расстоянием.

1925 – К.Э. Лундмарк и затем Штремберг, повторившие работу Вирца, не получили убедительных результатов, а Штремберг даже заявил, что «не существует зависимости лучевых скоростей от расстояния от Солнца». Однако было лишь ясно, что ни диаметр, ни блеск галактик не могут считаться надёжными критериями их расстояния. О расширении непустой Вселенной говорилось и в первой космологической работе бельгийского теоретика Жоржа Леметра, опубликованной в этом же году.

1927 – опубликована статья Леметра «Однородная Вселенная постоянной массы и возрастающего радиуса, объясняющая радиальные скорости внегалактических туманностей». Коэффициент пропорциональности между скоростью и расстоянием, полученный Леметром, был близок к найденному Э. Хабблом в 1929. Леметр был первым, кто чётко заявил, что объекты, населяющие расширяющуюся Вселенную, распределение и скорости движения которых и должны быть предметом космологии – это не звёзды, а гигантские звёздные системы, галактики. Леметр опирался на результаты Хаббла, с которыми он познакомился, будучи в США в 1926 г. на его докладе.

1929 – 17 января в Труды Национальной академии наук США поступили статьи Хьюмасона о лучевой скорости NGC 7619 и Хаббла, называвшаяся «Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей». Сопоставление этих расстояний с лучевыми скоростями показало чёткую линейную зависимость скорости от расстояния, по праву называющуюся теперь законом Хаббла.

1948 – выходит работа Г.А. Гамова[vi] о «горячей вселенной», построенная на теории расширяющейся вселенной Фридмана. По Фридману, вначале был взрыв. Он произошёл одновременно и повсюду во Вселенной, заполнив пространство очень плотным веществом, из которого через миллиарды лет образовались наблюдаемые тела Вселенной – Солнце, звёзды, галактики и планеты, в том числе Земля и всё что на ней. Гамов добавил к этому, что первичное вещество мира было не только очень плотным, но и очень горячим. Идея Гамова состояла в том, что в горячем и плотном веществе ранней Вселенной происходили ядерные реакции, и в этом ядерном котле за несколько минут были синтезированы лёгкие химические элементы. Самым эффектным результатом этой теории стало предсказание космического фона излучения.

Электромагнитное излучение должно было, по законам термодинамики, существовать вместе с горячим веществом в «горячую» эпоху ранней Вселенной. Оно не исчезает при общем расширении мира и сохраняется – только сильно охлаждённым – и до сих пор. Гамов и его сотрудники смогли ориентировочно оценить, какова должна быть температура этого остаточного излучения в настоящее время.

У них получалось, что это очень низкая температура, близкая к абсолютному нулю. С учётом возможных неопределённостей, неизбежных при весьма ненадёжных астрономических данных об общих параметрах Вселенной как целого и скудных сведениях о ядерных константах, предсказанная температура должна лежать в пределах от 1 до 10 К. В 1950 году в одной научно-популярной статье (Physics Today, № 8, стр. 76) Гамов объявил, что скорее всего температура космического излучения составляет примерно 3 К.

1955 – Советский радиоастроном Тигран Шмаонов экспериментально обнаружил шумовое СВЧ излучение с температурой около 3 К.

1964 – американские радиоастрономы А. Пензиас и Р. Вилсон открыли космический фон излучения и измерили его температуру: она оказалась равной 3 К! Это было самое крупное открытие в космологии со времён открытия Хабблом в 1929 году общего расширения Вселенной. Теория Гамова была полностью подтверждена. В настоящее время это излучение носит название реликтового; термин ввёл советский астрофизик И.С. Шкловский.

2003 – спутник WMAP с высокой степенью точности измеряет анизотропию реликтового излучения. Вместе с данными предшествующих измерений (COBE, Космический телескоп Хаббла и др.), полученная информация подтвердила космологическую модель ΛCDM и инфляционную теорию. С высокой точностью был установлен возраст Вселенной и распределение по массам различных видов материи (барионная материя – 4 %, тёмная материя – 23 %, тёмная энергия – 73 %)»[vii].

Таким образом, в настоящее время в мировой астрономической литературе наибольшим вниманием пользуются две альтернативные космологические концепции: теория стационарной Вселенной Бонди–Голда[viii] и Хойла[ix] (1948) и теория нестационарной Вселенной релятивистской космологии А. Фридмана.[x]

В первой концепции существенно, что как сами звёзды, так и галактики образовывались в результате конденсации первоначально диффузного газа. Эта концепция вытекает из огромного количества фактов, в частности из упомянутого различия подсистем. Действительно, более молодые звёзды включают в большом количестве те элементы, которые рассеиваются в межзвёздной среде при взрывах сверхновых. Форма звездных подсистем разных возрастов показывает, что вещество, из которого образовались звёзды, уплощалось; но уплощаться может только диффузная среда, т. к. плотные тела движутся почти без трения. С помощью радиоастрономических наблюдений были обнаружены компактные области, окружённые плотным холодным газом. Это явление может быть интерпретировано как результат образования горячей звезды в центре холодного плотного сгустка.[xi]

Вторая концепция, выдвинутая советским ученным В.А. Амбарцумяном, на теоретически предвиденной теории нестационарной Вселенной другого советского учёного А.А. Фридмана, основанной на том факте, что в объектах самых разных масштабов – от звёзд-карликов до ядер галактик – наблюдаются взрывы, проявления нестационарности, а также на предполагаемом распаде некоторых звёздных систем и скоплений галактик.

Согласно этой концепции, в ядрах галактик содержится сверхплотное «дозвёздное» вещество, которое и служит материалом для образования галактик. Входящие в состав галактик звёздные ассоциации также образуются из «осколков» этого вещества; наблюдаемые на поверхности звёзд-карликов взрывы объясняются также распадом «дозвёздного» вещества. Скопления галактик также предполагаются относительно молодыми (в астрономическом смысле этого слова), образовавшимися из «дозвёздного» вещества. Свойства «дозвёздного» вещества ещё неизвестны. В концепции В.А. Амбарцумяна предполагается, что для этого вещества фундаментальные законы современной физики могут оказаться несправедливыми.

Подводя некоторый итог, познакомим читателя с одной их господствующих версий о возникновении и развитии Вселенной, гипотезе Большого Взрыва.

Общая концепция возникновение вселенной.

По вышеназванной гипотезе общая картина выглядит примерно так. Вселенная возникла 13,73 ± 0,12 млрд. лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния с максимально большой температурой и плотностью, и с тех пор, непрерывно расширяется и охлаждается. Ранняя Вселенная представляла собой однородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением.

Приблизительно через 10⁻³⁵ секунд после наступления Планковской эпохи (Планковское время – 10⁻⁴³ секунд после Большого взрыва. В это время гравитационное взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии времени температура упала до значений, при которых стал возможен фазовый переход, называемый бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны и нейтроны. И так далее, пока не наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным длительное существование[1] атомов водорода (до этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в равновесии).

После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.

Экстраполяция Вселенной на основе существующих гипотез.

Экстраполяция данной гипотезы назад во времени приводит, согласно общей теории относительности и некоторых других альтернативных теорий гравитации к тому, что начальное вещество перед Большим Взрывом было бесконечной плотности и некой постоянной температуре, возможно близкой к нулю. Но предположений о том, что предшествовало этому моменту мне не удалось найти.

Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от измеримого экспериментально параметра, – средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию[xii]. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.

Есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может, однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа – порядка сотой доли секунды от «начала мира». Для теории важно, что эта неопределённость на начальном этапе фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне достоверно»[xiii].