Дипломная работа: Особенности астрономии ХХ века

Серьезная постановка задачи поиска сигналов от внеземных цивилизаций требует создания постоянно действующей службы контроля, охватывающей всю небесную сферу. Причем, такая система должна быть и достаточно универсальной - рассчитанной на прием сигналов различного вида (импульсных, узкополосных и широкополосных).

Первые работы по поиску сигналов внеземных цивилизаций были проведены в США в 1960 г. Исследовалось радиоизлучение ближайших звезд ( Кита и e Эридана) на волне 21 см. В последующем (70-80-е годы) такие исследования проводились и в СССР. В ходе исследований были получены и обобщающие результаты. Так, в 1977 г в США (обсерватория Огайского университета) в процессе обзора неба на волне 21 см был зарегистрирован узкополосный сигнал, характеристики которого указывали на его внеземное и, вероятно, искусственное происхождение. Однако повторной регистрации этого сигнала получить не удалось, и потому вопрос о его природе остался открытым. Поиски в оптическом диапазоне проводились с 1972 г. и на орбитальных станциях.

Обсуждались проекты строительства многозеркальных телескопов на Земле и на Луне, сооружение гигантских космических радиотелескопов и др.

Поиск сигналов от внеземных цивилизаций - это одна сторона контакта с ними. Но существует и другая - сообщение таким цивилизациям о нашей, земной цивилизации. Потому наряду с поисками сигналов от космических цивилизаций были предприняты попытки направить послание внеземным цивилизациям. В 1974 г. с радиоастрономической обсерватории в Аресибо (Пуэрто-Рико) было направлено радиопослание в стороны шарового скопления М-31, находящегося от нас на расстоянии 24 тыс. световых лет. В этом послании закодирован текст, содержащий данные о жизни и цивилизации на Земле. Информационные сообщения также неоднократно помещались на космические аппараты, траектории которых обеспечивали им выход за пределы Солнечной системы.

Конечно, очень мало шансов на то, что эти послания когда-либо достигнут поставленной цели, но начинать когда-то надо. Важно то, что человечество не только серьезно задумывается о контактах с разумными существами из других миров, но уже и оказывается способным такие контакты, пусть в самой простейшей форме, налаживать.

В последнее десятилетие представление о том, что Человечество одиноко если не во всей Вселенной, то во всяком случае в нашей Галактике, становится преобладающим среди специалистов. Но такой вывод влечет за собой и важнейшие мировоззренческие следствия: возрастает значение и ценность человеческих достижений. Вполне возможно, что наша планета Земля является высшим "цветом" развития материи, или, по крайней мере, огромной части Вселенной, в человечестве сконцентрированы все высшие достижения саморазвивающегося Мира. Это значит, что мы, люди, в огромной степени ответственны - не только за нашу планету, но и за развитие Вселенной в целом!

11.9. Методологические установки "неклассической" астрономии ХХ в.

Краткий обзор современной астрономической картины мира показывает, что астрономия в ХХ веке кардинально преобразовала старые классические представления о Вселенной, ее структуре и эволюции. Астрономия пережила в уходящем столетии глубокую научную революцию, которая изменила способ астрономического познания. На смену классическому способу познания пришел "неклассический" способ астрономического познания. Свидетельством этого является происшедшая в ХХ веке радикальная смена методологических установок астрономического познания.

1. Основа астрономического познания - признание объективного существования предмета астрономической науки (космических тел, их систем и Вселенной в целом) и их принципиальной познаваемости научно-рациональными средствами (причем, не только структурного, но и исторического аспектов Вселенной). Можно, следовательно, говорить о полной победе материалистического принципа познаваемости природы, истории Вселенной в системе методологии астрономии ХХ века.

2.Эмпирическая основа современной астрономии - наблюдение во всеволновом диапазоне.

Теоретические исследования и экспериментальные попытки регистрации гравитационных волн открывают перспективы развития гравитационной астрономии. Сведения о космосе несут не только волновые процессы, но и частицы (космические лучи, нейтрино). Причем, оказалось, что основная особенность наблюдений во внеоптических диапазонах состоит в том, что они несут с собой информацию, как правило, о нестационарных процессах во Вселенной.

3.Теоретическая основа современной астрономии - не только классическая механика, и релятивистская и квантовая механика.

Не потеряла еще своего значения для астрономического познания (прежде всего, для объяснения процессов, происходящих в Солнечной системе) и классическая механика. Как и прежде, все основные расчеты движений тел планетной системы и искусственных спутников Земли, Луны и планет, космических аппаратов, созданных человеком, осуществляется (в силу слабости релятивистских и квантовых процессов для этих систем) на базе ньютоновской механики.

4. Физическая реальность состоит из трех качественно несводимых друг к другу уровней: микро,- макро,- и мегамиров. В системе астрономического познания выделяется две большие подсистемы:

o      астрономические науки, изучающие закономерности космических тел и процессов макроуровня (небесная механика, астродинамика, астрометрия и др.);

o      астрономические науки, изучающие космические процессы на уровне мегамира (внегалактическая астрономия, релятивистская космология и др.); исследования носят космологический характер, если они имеют дело с линейными размерами, превышающими 1 0 n парсек (пк) (где n = 9); именно здесь проходит разграничительная линия между "обычным", астрономическим и космологическим масштабом.

В системе астрономического познания большую роль играет изучение закономерностей микромира, связанных с процессами излучения звезд, ранних этапов эволюции Вселенной и др. Поэтому современная астрономия пользуется и аппаратом микрофизики (квантовая механика, квантовая электродинамика, теория электрослабого взаимодействия, квантовая хромодинамика и др.).

Вопрос о глубинных внутренних связях между микро,- макро,- и мега - мирами, о том, что на определенном уровне они представляют собой некое (диалектическое) единство также входит в поле зрения современной астрономии.

Косвенным свидетельством в пользу наличия такой связи является необъяснимая пока закономерность взаимосвязи физических констант (гравитационная постоянная, постоянная Планка, скорость света, заряд электрона, константы сильного и слабого взаимодействий, массы электрона, протона и других элементарных частиц, постоянная Хаббла, средняя плотность масс во Вселенной и др.), из которых можно построить безразмерные величины двух видов:

·  первые - порядка 1 0 n , где n = - 2 (или - 3);

·  вторые - порядка 1 0 n , где n = 4 0 ,

в которых связаны как атомные, так и космологические константы.

5. Вопрос о единственности Вселенной как объекта космологии решается в современной астрономии отнюдь не однозначно. Наряду с точкой зрения, что Вселенная как объект космологии -это наша Метагалактика в ее самых общих свойствах (причем, эта точка зрения пока доминирующая), существует мнение, что, во-первых, отождествлять Вселенную с Метагалактикой нельзя, что Вселенная может состоять из множества Метагалактик, и, во-вторых, тезис об уникальности Вселенной должен рассматриваться как исторически относительный, определяемый историческим уровнем практики.

6. В трактовке сущности пространства и времени современная астрономия опирается на ОТО, в соответствии с которой пространственно-временные характеристики перестают быть фундаментальными, независимыми ни от чего понятиями физики. Геометрические характеристики тел, их поведение и ход часов зависят прежде всего от гравитационных полей, которые в свою очередь создаются материальными телами. Иначе говоря, предполагается, что пространственно-временная метрика Вселенной обусловлена гравитационным полем, которое создается вещественными телами. Пространственно-временная метрика Вселенной, определяющаяся гравитационным полем, в конечном счете зависит от закономерностей эволюции Вселенной. Другими словами, "искривленность" пространства и "замедленность" времени признается не только в отдельных частях Вселенной вблизи тяготеющих масс, но и в масштабах всей Метагалактики.

7. Современная астрономия и теоретически и эмпирически обосновывает идею нестационарности Вселенной: мир астрономических объектов находится в состоянии постоянного качественного изменения, развития. Идея развития пронизывает всю современную астрономию. Эта идея носит не умозрительный характер, а воплощается в разного рода астрофизических и космологических моделях.

Общая идея о нестационарности Вселенной (пространственной и структурной) конкретизируется в следующих методологических установках:

·  Развитие космических тел рассматривается диалектически - со взрывами, скачками, прерывами постепенности; при этом учитывается и многообразие путей развития, включая и моменты нисходящего, регрессивного движения;

·  В качестве факторов, определяющих процесс развития космических тел, рассматриваются все четыре известных сейчас фундаментальных взаимодействия; прибегать ко всем четырем приходится в моделировании начальных стадий эволюции Вселенной, вблизи сингулярности; в масштабах Метагалактики решающая роль принадлежит силе тяготения;

·  Необходимость доведения теоретического описания астрономического объекта и его эволюции до выделения его индивидуальных черт, поскольку астрономические объекты даже одного типа (например, звезды или даже звезды определенного класса) имеют заметные индивидуальные различия (масса, светимость, химический состав, температура и др.); это в какой-то мере роднит астрономические объекты с объектами биологическими; можно сказать, что в системе астрономических знаний "астрономическая филогения" должна быть дополнена "астрономической онтогенией";

·  В вопросе о том, в каком направлении происходит образование космических тел, сейчас нет такого единодушия, которое было еще 40 лет тому назад. В настоящее время сформировалось два основных подхода. Первый (т.н. "классическое" направление, идущее от идей Канта-Лапласа) исходит из того, что эволюция космических объектов осуществляется в направлении сгущения и конденсации первоначальной водородо-гелиевой плазмы (продукта процессов, происходивших на начальных этапах эволюции Вселенной), о существовании которой свидетельствует наблюдаемое сейчас "реликтовое излучение". (Общепризнанного представления о "механизме" сгущения исходного плазменного вещества это направление не дает. В его рамках конкурирует два направления. Первое базируется на идее Дж. Джинса, в соответствии с которой образование галактических масс происходит под влиянием силы тяжести, заставляющей однородную и изотропную плазму сгущаться и конденсироваться в плотные космические образования - скопления галактик, звезды, планеты и др. Это - т.н. потенциальная теория, трудности которой состоят в объяснении вращения галактик, магнитных полей, происхождения квазаров и др. Потенциальной теории противостоит другое направление - теория турбулентной Вселенной и первичных фотонных вихрей ("вихревая теория"). Вихревая теория объясняет вращение галактик, но за счет, во-первых, отказа от космологического постулата (однородность и изотропность Вселенной), во-вторых, некоторых несоответствий данным астрономических наблюдений, которые, однако, не могут считаться окончательно подтвержденными - раннее обособление галактик и др.) Второй подход исходит из того, что в создании космогонической теории надо в первую очередь отталкиваться от обобщения не стационарных, а нестационарных процессов. Нестационарные же процессы характеризуются, по-видимому, тем, что основное направление их эволюции - взрывные, дезинтегрирующие процессы, происходящие в сверхплотных и чрезвычайно энергоемких (1 0 n эрг, где n = 6 2) космических образованиях - ядрах галактик.

8. То обстоятельство, что идея развития пронизывает все современное астрономическое знание, привело к переосмыслению роли космогонического аспекта в астрономическом познании. Современная астрономия исходит из установки о космогоническом смысле (прямом или опосредованном) любой астрономической проблемы. Именно космогонический аспект исследования Вселенной начинает все больше выступать в виде того организующего центра, который объединяет вокруг себя различные разделы дифференцировавшейся астрономической науки.

9. В современной неклассической астрономии (так же, как и в классической) нет свободы выбора условий наблюдения. Так же, как и классическая , современная астрономия осознает зависимость результата наблюдения от условий, в которых находится наблюдатель. Но отличие современной астрономии от классической состоит в том, что не во всех случаях современная астрономия допускает возможность пренебречь этой зависимостью или внести на нее поправку. Происходит возрастание роли субъекта в современной астрономии на эмпирическом уровне познания.

Так, при описании ОТО космологических явлений (искривленного пространства-времени) необходимо вместе с тем пользоваться классическими понятиями для описания содержания эксперимента с излучением, идущим от удаленных объектов, в однородной и изотропной локальной области плоского пространства-времени. Это описание условий эксперимента не может быть элиминировано в окончательном результате исследования.

10. Резкое возрастание теоретической активности субъекта -одна из важнейших характерных особенностей астрономии ХХ века. Это проявляется в следующих чертах современного астрономического познания:

·  современная астрономия (как и "неклассическая" физика) отвергает классический идеал абсолютного описания, согласно которому в рамках одной теории можно достичь исчерпывающего описания закономерностей и свойств мира астрономических объектов;

·  необходимость наличия в системе теоретического описания структуры и эволюции Вселенной не одной, а множества теоретических моделей;

·  отсутствие единства в вопросах о содержании исходных абстракций (принципов, аксиом), в которых отражаются существенные характеристики предметной области, в вопросах выбора исходной концептуальной базы для построения таких моделей (например, разное отношение к космологическому постулату и др.).

·  возрастание роли субъекта своеобразно проявляет себя в т.н. антропном принципе в космологии. В соответствии с этим принципом, возникновение человечества, самого познающего субъекта было возможным в силу того, что крупномасштабные свойства нашей Вселенной (ее глубинная структура) именно таковы, какими они являются; если бы они были хотя бы немного иными, Вселенную просто не было бы кому познавать. Этот принцип вскрывает наличие глубокого внутреннего единства закономерностей исторической эволюции Вселенной с предпосылками возникновения и эволюции органического мира вплоть до возникновения человека и общества, существование некоторого типа универсальных связей (системообразующих отношений), на которых построен наш мир, наша Вселенная.

11. Изменяемость структуры познавательной деятельности в астрономии - одна из новых методологических установок. Принципы и способы познавательной деятельности в развитии астрономии периодически изменяются. Эпохи, когда происходят такие изменения - это эпохи научных революций в астрономии.

Итак, мы видим, что методологические установки современной астрономии ХХ в. существенно отличаются от методологических установок классической астрономии. Основные направления по котором произошло из размежевание:

1. отказ от установки на признание неизменности структуры космических образований, признание фундаментальной роли структурной эволюции Вселенной;

2. изменение пространственно-временных представлений;

3. расширение теоретической базы астрономии за счет новых фундаментальных теорий;

4. тенденции к отказу от идеи единственности Вселенной;

5. необходимость учета "условий познания" и на этой основе - новая гносеологическая ситуация в астрономии;

6. представление о периодической смене астрономических способов познания.

Такое существенное различие в методологических установках классической астрономии и современной, неклассической астрономии ХХ века позволяет сделать вывод о том, что в астрономии происходит смена способов астрономического познания, происходит научная революция.

Список литературы

Азимов А. Краткая история биологии. М.,1967.

Алексеев В.П. Становление человечества. М.,1984. Бор Н. Атомная физика и человеческое познание. М.,1961 Борн М. Эйнштейновская теория относительности.М.,1964.

Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной. М.,1981.

Гинзбург В.Л.О теории относительности. М.,1979.

Дорфман Я.Г. Всемирная история физики с начала 19 века до середины 20 века. М.,1979.

Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.,1986.

Кемпфер Ф. Путь в современную физику. М.,1972.

Либберт Э. Общая биология. М.,1978 Льоцци М. История физики. М.,1972.

Моисеев Н.Н. Человек и биосфера. М.,1990.

Мэрион Дж. Б. Физика и физический мир. М.,1975

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.,1999.

Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.,1993.

Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М.,1990.

Пригожин И.,Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.,1986.

Пригожин И., Стенгерс И. Время, Хаос и Квант. М.,1994.

Пригожин И. От существующего к возникающему. М.,1985.

Степин В.С. Философская антропология и философия науки. М.,1992.

Фейнберг Е.Л. Две культуры. Интуиция и логика в искусстве и науке. М.,1992.

Фролов И.Т. Перспективы человека. М.,1983.