Читать онлайн «Рассказывают ученые». Страница 18

И если вдуматься, это совершенно естественно: ведь "безумные" идеи в науке в конечном счете всего лишь непривычные идеи, с которыми мы раньше не встречались.

А можно ли на основании уже существующих теорий предсказать еще неизвестные нам явления во Вселенной?

Можно. Ведь открытие фактов, лежащих вне круга применимости существующих теорий, не означает, что последние исчерпали себя внутри этого круга. В частности, еще далеко не исчерпаны возможности общей теории относительности в астрофизике.

Встречается ли современная космология с такими процессами, причины которых остаются неизвестными и могут быть при желании истолкованы как проявление сверхъестественных сил?

При желании можно рассматривать как проявление сверхъестественных сил всё неизвестное, необъясненное. Однако история науки показывает, что апелляция к сверхъестественным силам не оправдывает себя: все неизвестное и необъясненное со временем получает естественное объяснение. Существуют явления, причины которых нам с достоверностью пока неизвестны, и мы можем строить о них лишь более или менее вероятные гипотезы. Но и в этих случаях нет никакой необходимости апеллировать к сверхъестественным силам. Либо эти явления найдут объяснение на основе уже известных закономерностей, либо соответствующие объективные закономерности еще не открыты.

В качестве примера можно привести начало расширения Метагалактики. Если это расширение началось от состояния сверхвысокой плотности, то естественно, что ни одна из существующих теорий для описания начала расширения не годится, так как в этом состоянии одинаково существенную роль могли играть и квантовые, и релятивистские, и гравитационные эффекты, а соответствующая физическая теория, о которой было упомянуто выше (единая физическая теория), еще не построена. Но это вовсе не означает, что в начале расширения Метагалактики действовали сверхъестественные силы. Повторяю: просто в ту эпоху существовали такие условия, для описания которых соответствующая физическая теория еще не создана.

А можно ли сказать в настоящее время что-либо определенное относительно того, как возникло то сверхплотное состояние, которое предшествовало расширению Метагалактики?

Плотное или даже сверхплотное состояние материи, характерное для начала расширения, могло возникнуть вследствие предшествовавшего сжатия, вызванного гравитационным притяжением.

Поскольку речь зашла о "начале" Метагалактики, то как понимать высказывания некоторых физиков о том, что в эпоху ее сверхплотного состояния, быть может, не существовало времени. Не противоречит ли подобная точка зрения диалектическому материализму, который утверждает, что пространство и время являются формами существования материи? Может ли существовать материя без времени?

Если Метагалактика прошла через состояние сверхвысокой плотности, то, как было сказано, физические условия могли отличаться от всех нам известных в настоящее время столь радикальным образом, что к ним могут быть неприменимы все существующие физические теории. Более того, к описанию подобных физических условий могут оказаться неприменимыми многие из тех основных понятий, которыми мы пользуемся в современных теориях. Это объясняется тем, что физические свойства материи, пространства и времени могли в ту эпоху существенно отличаться от тех, которые нам известны.

Поэтому когда физики говорят, что при сверхплотном состоянии Метагалактики "не существовало времени", то этим они обычно хотят сказать только то, что не существовало привычного нам времени, то есть времени с теми его физическими свойствами, с которыми имеем дело мы.

Мы постоянно употребляем термин Вселенная в разных Контекстах. Что же такое Вселенная?

Можно сказать, что Вселенная - это предмет изучения астрономии: астрономия - наука о Вселенной. Но астрономия, как и любая конкретная наука, изучает материальный мир со стороны некоторых, данную науку интересующих аспектов. Таким образом, Вселенная - это материальный мир, рассматриваемый со стороны его астрономических аспектов.

Что же представляют собой астрономические аспекты материального мира? Для ответа на этот вопрос нам необходимо обратиться к одному из самых поразительных эмпирических фактов - к факту существования последовательности материальных структурных образований разных масштабов и различной степени сложности - от элементарных частиц до Метагалактики. Эту последовательность иногда называют структурно-масштабной лестницей. Ступенями этой лестницы служат элементарные частицы и атомные ядра, атомы и молекулы, макроскопические тела, космические тела, системы космических тел: планетные системы, кратные звезды, звездные скопления и ассоциации, галактики, кратные системы галактик, группы и скопления галактик, сверхгалактики, Метагалактика, часть которой занимает всю область пространства, охваченную современными астрономическими наблюдениями. Такова известная нам в настоящее время часть структурно-масштабной лестницы. Эта часть охватывает гигантский интервал масштабов, составляющий более 40 порядков - от 10-13 сантиметров до 1028 сантиметров.

С точки зрения масштабов человек принадлежит к классу макроскопических тел, Земля, на которой он живет, - к классу космических тел. Это обстоятельство - положение человека на структурно-масштабной лестнице определяет применяемые им методы изучения объектов, составляющих различные ступени той же лестницы: от макроскопических тел в сторону меньших масштабов - эксперимент, прежде всего физический эксперимент, от космических тел в сторону больших масштабов - астрономические наблюдения.

Можно сказать, что астрономия изучает ту час-ть структурно-масштабной лестницы, которая простирается от космических тел в область больших масштабов. Иначе говоря, Вселенная - материальный мир, изучаемый в больших масштабах.

А что вы понимаете под материальным миром?

Понятие материального мира, с моей точки зрения, в принципе равнозначно понятию материи (в различных словосочетаниях слово "мир" имеет разные значения и смысловые оттенки. Мы говорим, например, "мир звезд", "мир, охваченный наблюдениями", и т. п.). В словосочетании "материальный мир" подчеркивается целостность материи, это - материя как целое. Целостность материального мира (материи) - это единство всех его аспектов. А когда речь идет о Вселенной, мы рассматриваем только материю, взятую в больших масштабах, и уже тем самым ограничиваем себя, в частности, рассмотрением неживой материи и вообще отвлекаемся от существования всех других ее аспектов, не связанных с этими большими масштабами.

Но ведь Вселенную изучает не только астрономия, но и космология. В чем различие между ними?

Космология - один из разделов астрономии. Другие ее разделы изучают конкретные космические объекты с различных точек зрения, Космология же претендует на изучение Вселенной как целого. Точнее, космология есть физическое учение о Вселенной как целом, включающее в себя теорию всего охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной.

В этом определении надо различать понятия "учение" и "теория": учение здесь предполагается более общим понятием, чем теория. Теория - такое учение, которое может и должно быть проверяемо эмпирическими данными, тогда как учение вообще может быть такой проверке и не доступно. Поэтому теория Вселенной как целого невозможна. Но зато возможна теория всего охваченного астрономическими наблюдениями мира. При этом - поскольку никакая часть Вселенной не является физически изолированной системой - теория всего охваченного наблюдениями мира должна рассматривать его как часть Вселенной. В то же время (поскольку космология основывается не только на эмпирических данных, но и на основных законах физики, то есть основных физических теориях, область применимости которых в принципе выходит сколь угодно далеко за пределы охваченного наблюдениями мира) возможно учение о Вселенной как целом, основанное на этих законах. Выводы этого учения, выходящие за границы охваченного наблюдениями мира, не доступны непосредственной эмпирической проверке. Критерием их правильности может служить их сохранение при смене основных физических теорий, лежащих в основе космологии, новыми, более общими и, следовательно, олирающимися на несравненно более широкий круг фактов.

Разумеется, кроме эмпирических и физико-теоретических данных для космологии существенны философские принципы, поскольку она соприкасается с коренными вопросами философии и, кроме того, не может обойтись без далеко идущих обобщений и экстраполяции.

Следует заметить, что в применении ко Вселенной словосочетание "как целое" имеет существенно иной смысл, чем в применении к материальному миру: "Вселенная как целое" означает Вселенную в ее отношении ко всем ее частям (областям) и все части Вселенной в их отношении ко Вселенной, иначе говоря, единство всех частей Вселенной. В отношении же к материальному миру словосочетание "как целое" означает единство всех его аспектов (сторон).