Становление идей современного естествознания



Pdf просмотр
страница37/39
Дата28.01.2019
Размер5.05 Kb.
1   ...   31   32   33   34   35   36   37   38   39
распадом Чёрных дыр, после чего наступит космический энергетический кризис.
9.4. Конечна или бесконечна Вселенная?
Вплоть до начала XX века наука полагала, что Вселенная бесконечна как в пространстве, таки во времени. Число небесных тел во Вселенной (в частности, звёзд) считалось бесконечным. Общее количество материи и энергии во Вселенной полагалось постоянным. Предполагалось, что происходит лишь вечный круговорот материи и энергии, в целом же Вселенная остаётся вечной и неизменной. Подобная картина казалась стройной и логически завер- шённой. Однако уже к середине XVIII века появились первые противоречия сказалось бы, устоявшейся картиной Вселенной (парадоксы Шезо, Зелиге- ра, Клаузиуса).
В Новое время эволюция представлений о структуре пространства и времени была связана, во-первых, с созданием все более мощных телескопов, неизмеримо расширивших пределы видимого мира, а во-вторых, с развитием механики Ньютона и ее применением к анализу движения небесных тел. Важными шагами на пути познания Вселенной стало открытие других галактики установление химического состава звезд с помощью спектрального анализа, что привело к выводу о единстве физико-химического строения вещества Земли, Солнца и звезд. Все эти открытия способствовали формированию механистической картины мира. До второй половины XIX в. эта картина (в своих материалистических вариантах) исходила из представлений о бесконечности Вселенной как в пространстве, таки во времени.
Естественнонаучные подходы к осмыслению проблем пространства и времени стали возможными после создания Эйнштейном общей теории относительности (ОТО) и основанной на ней релятивистской космологии. Проблемы начала существования мира, соотношения между космическими историческим временем, «сотворенности-несотворенности» мира стали обсуждаться в науке со второй половины XX века в связи с концепцией Большого взрыва. В настоящее время считается, что Большой взрыв, произошедший 13–
15 млрд лет назад, знаменует начало физического существования Вселенной (а значит, вместе стем, пространства и времени. Сначала в. коренные изменения произошли и во взглядах на структуру пространства. До этого считалось, что геометрия Вселенной описывается геометрией Евклида, а физика – законами Ньютона. Решающую роль в новых взглядах на структуру физического пространства сыграло появление неевкли- довых геометрий. Неевклидовость геометрии реального пространства послу-
113

жила математической основой общей теории относительности (ОТО, которая является базовой теорией современной релятивистской космологии.
Проблема структуры реального пространства имеет два аспекта – математический и физический. Математический аспект связан с разработкой математических теорий, которые могут рассматриваться как модели реального пространства. А физический аспект состоит в экспериментальной проверке тех свойств реального пространства, результатом которой является выбор наиболее подходящей (адекватной) модели пространства.
Оказывается, что вопрос о пространственной бесконечности Вселенной сводится к определению знака кривизны пространства, что, в свою очередь, определяется соотношением между средней плотностью материи
ρ
и критической плотностью кр. Кривизна мерного пространства – понятие более сложное, чем кривизна мерной поверхности. Но если принять первые два космологических постулата Эйнштейна – постулат однородности и постулат изотропности Вселенной, – тогда кривизна пространства будет скалярной величиной, причём в один и тот же момент времени кривизна пространства является постоянной. Так как постоянная Хаббла H и средняя плотность вещества меняются стечением времени, то со временем меняется и значение кривизны пространства, но знак кривизны остаётся неизменным в течение всей эволюции Вселенной.
Перейдём теперь к рассмотрению геометрии Вселенной. Возможны два основных случая.
1) кр > ρ
. Тогда кривизна пространства положительна. В этом случае во Вселенной реализуется так называемая эллиптическая геометрия. Такая Вселенная конечна, замкнута и безгранична (замкнутый мир»).
Конечность Вселенной означает конечность её объёма. В таком мире содержится конечное число элементарных частиц, звёзд, галактик.
Замкнутость Вселенной состоит в замкнутости её геодезических. В этом случае радиосигнал, идущий по любому направлению (по геодезической) возвращается, в конце концов, в первоначальную точку, обогнув всю Вселенную (аналогично меридиану на сфере).
Безграничность мира означает отсутствие у него границы, те. стенки, за которой ничего нет.
Примером конечного, замкнутого, но безграничного мира является обычная сфера (е геодезические – дуги большого круга, однако сфера является пространством размерности 2. Наглядно представить мерную замкнутую и безграничную Вселенную невозможно, но можно математически изучать её свойства.
2) кр < ρ
. В этом случае кривизна пространства отрицательна и во Вселен- ной реализуется так называемая гиперболическая геометрия. Такая Вселен-
114

ная бесконечна, она содержит бесконечное число элементарных частиц, звёзд, галактик.
Итак, вопрос о геометрии физического пространства сводится к определению знака его кривизны, что, в свою очередь, зависит от соотношения средней и критической плотности материи. Это же условие определяет дальнейшую эволюцию Вселенной в бесконечной Вселенной разбегание галактик никогда не прекращается, а в конечной Вселенной разбегание галактик сменится их сбеганием.
Тема 10: Жизнь как космический феномен
10.1. Космический характер процессов развития жизни.
10.2. Химическое единство мира.
10.3. Временная и пространственная упорядоченность мира.
10.4. Циклы и ритмы живой природы.
10.5. Биосферная концепция организации жизни.
10.1. Космический характер процессов развития жизни
До недавнего времени считалось, что развитие жизни на Земле есть локальный феномен. Другими словами, существенными для течения жизни являются только те процессы, которые имеют место на Земле ив Солнечной системе, а то, что происходит за их пределами, – никакого влияния на жизнь не оказывает. Теперь ясно, что это не так вся эволюция Вселенной от момента её возникновения при Большом взрыве, произошедшем 13–15 млрд лет назад, как бы подготовила возникновение жизни.
Земля не изолирована от космоса. Межзвёздное и межгалактическое пространство насыщено электромагнитными излучениями различных частот и энергий. Попадая в атмосферу Земли, высокоэнергетические космические лучи сталкиваются с ядрами атомов, при этом образуется огромное количество вторичных частиц, которые либо распадаются, либо вступают в дальнейшие взаимодействия с другими частицами. Потоки излучений далёких галактик могут быть достаточно мощными. Так, галактика Лебедь A удалена от Земли на 600 млн световых лет, однако мощность её излучения в радиодиапазоне превышает мощность радиоизлучения Солнца, которое удалено от Земли на 8,5 световых минут. Таким образом, явления, происходящие не только на Солнце, но и далеко за пределами Солнечной системы, оказывают непосредственное влияние на процессы, происходящие на Земле. Зарождение и развитие жизни на Земле есть закономерное проявление эволюции космоса. Жизнь представляет собой
не локальный, а космический феномен.
115



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   31   32   33   34   35   36   37   38   39


База данных защищена авторским правом ©genderis.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница