Философские проблемы астрономии и космологии

Особенности научного познания в астрономии и космологии

Человек и Вселенная – объекты несоизмеримые по масштабу. Но в мировоззрении человека эти объекты вполне сопоставимы. Ещё древнегреческие философы назвали внутренний мир человека микрокосмом. Поэтому вопрос об отношении человека и окружающего мира является ядром мировоззрения. Мировоззрение – это совокупность общих представлений человека о мире в целом, о себе и своём месте в этом мире. Теоретической основой мировоззрения является философия. Поиск ответов на важнейшие мировоззренческие вопросы – это предмет философии. Предмет астрономии и космологии также имеет огромное значение для мировоззрения, что сближает эти науки с философией. В построении наиболее важных теорий в астрономии и космологии значительную роль играла философская позиция учёных.

В ответе на данный вопрос необходимо раскрыть объект и предмет астрономии, разграничить понятия «наблюдаемая Вселенная», «Вселенная как целое», «мини-вселенные» и «Метавселенная». Необходимо представить основные взгляды на проблему соотношения предметов астрономии и космологии, соотношения астрономии и физики. Следует показать, как менялись представления о масштабах наблюдаемой Вселенной.

Далее необходимо показать специфику методов научного познания в астрономии и космологии, объяснить, почему в этих науках теория зачастую идёт впереди наблюдений, объяснить обилие современных космологических моделей Вселенной. На примере астрономии и космологии видно, что наблюдение не является пассивным отражением действительности. Наблюдение носит целенаправленный, избирательный характер и становится наиболее успешным, когда учёные точно знают, что ищут. Астроном не может проводить эксперимент, воздействуя на объект, но он может варьировать условия наблюдения. В целом в астрономии как и в других естественных науках основным является гипотетико-дедуктивный метод: первоначально известные эмпирические данные позволяют выдвинуть теоретическую гипотезу, на основе которой дедуктивно предсказываются следствия, проверяемые наблюдением. В ответе необходимо показать качественные изменения, которые произошли в развитии технических средств познания в ХХ в. Наука насыщается эмпирическим материалом, в тоже время его недостаточно для выбора одной из существующих теоретических моделей в качестве истинной. В связи с этим в космологии как и в физике встаёт проблема объективности знания. В ответе следует коснуться и этой проблемы. Наука раскрывает неисчерпаемое многообразие материального мира. Неисчерпаемость материи обуславливает бесконечность процесса познания. В тоже время, диалектико-материалистическая теория познания утверждает, что в мире нет ничего в принципе непознаваемого. То, что необъяснимо сегодня, может быть познано в будущем. В этом диалектический материализм противостоит различным формам агностицизма и релятивизма. Успехи астрономии и космологии доказывают правильность этих принципов.

Эволюционные идеи в астрономии и космологии

В XX веке в астрономию проникают идеи развития, под влиянием которых возникает новая наука - космология. До ХХ века, за исключением отдельных представлений о развитии Солнечной системы, идея всеобщности развития оставалась чужда астрономии. Сохранялась метафизическая картина Вселенной, сформировавшаяся в XVII – XVIII веках. Метафизика как метод познания игнорирует развитие объекта, понимает движение только как перемещение объекта, или как количественное увеличение и уменьшение. Диалектика различает количественные и качественные изменения. Если движение – это любое изменение, то развитие – это качественные, направленные, необратимые изменения.

Далее в ответе необходимо раскрыть этапы развития эволюционных идей в космологии: создание ОТО, появление уравнений Фридмана, отношение Эйнштейна к уравнениям Фридмана и введение космологической постоянной, открытие «красного смещения», появление модели «горячей Вселенной» Гамова, обнаружение реликтового излучения, создание инфляционных моделей, открытие антигравитации космического вакуума.

Наука 20 века углубила представления о диалектических взаимосвязях и развитии материального мира. Развиваться способны не только живая природа и общество. Идея развития окончательно проникает и в астрономию. Возникает принцип глобального эволюционизма, создаётся грандиозная картина меняющегося мира.

Основные проблемы современной космологии и их философское значение

Среди важнейших нерешённых проблем современной космологии выделяются три основных: проблема начальной сингулярности, проблема сущности Большого взрыва и проблема общей топологии пространства и времени Вселенной. Решение этих проблем имеет огромное мировоззренческое значение. Релятивистские модели подразумевают сингулярное состояние, в котором материя была безразмерной точкой с бесконечной плотностью и температурой, что и с физической и с философской точки зрения не имеет смысла. Если эта идея верна, то в точке сингулярности не действовали известные нам физические законы. Современная наука может описать развитие Вселенной с первых мгновений после взрыва, но ничего не может сказать о состоянии сингулярности. Поэтому проблема сингулярности пугает непоследовательных материалистов и обнадёживает агностиков и идеалистов. Агностики заявляют, что найден предел познания мира. Идеалисты утверждают, что в точке сингулярности действовали не природные законы, а свободная воля бога. В 1951 г. католическая церковь объявила, что модель Большого взрыва согласуется с библейским учением.

Доказательство или опровержение существования начальной сингулярности – это предмет физики и космологии. Проблема сингулярности принципиально разрешима средствами науки, даже если для этого придётся создать качественно иную науку, с новыми подходами и методами. Современная наука связывает надежды на решение проблемы сингулярности с созданием квантовой теории тяготения. Но на пути создания такой теории встают определённые трудности. Наука пытается преодолеть их, в том числе, в рамках теории суперструн. Каким бы сверхмалым не было исходное состояние Вселенной, оно должно было иметь конечные, отличные от нуля размеры, а значит и конечную плотность. Следовательно, в этом состоянии материя должна была иметь пространственные и временные характеристики, что согласуется диалектическим материализмом.

С проблемой сингулярности связана ещё одна острая проблема современной космологии – объяснение сущности Большого взрыва. В 1965 г. появилась гипотеза, согласно которой исходным состоянием Вселенной был вакуум. Большой взрыв стал фазовым спонтанным переходом вакуума к асиметричному состоянию, что выразилось в массовом рождении частиц. Следует особо отметить, что появление частиц (а точнее – различий между частицами по спину, массе, заряду) не стало возникновением материи «из ничего». Порождение вещества и поля вакуумом – это всего лишь переход материи из одного состояния в другое.

Третья важнейшая проблема космологии – это определение пространственно-временных характеристик Вселенной как целого. Диалектико-материалистическая философия не допускает существование границ материи. Иначе придётся допустить существование за этими границами чего-то нематериального, или пустого пространства без материи. Но безграничность материи не тождественна её пространственной бесконечности. Выяснение конечности или бесконечности Вселенной – это предмет физики и космологии. ОТО с помощью дифференциальной геометрии может описать только локальные свойства пространства и времени. Согласно этой теории геометрия наблюдаемой Вселенной или совпадает с евклидовой, или приближается к ней. Но вопрос о топологии общего пространства Вселенной остаётся открытым. Существуют разнообразные математические модели. В некоторых из них пространство Вселенной замкнуто, безгранично, но конечно, т.к. имеет конечный объём и радиус кривизны. В этом случае расширение Вселенной – это увеличение её объёма и радиуса кривизны. В других моделях пространство Вселенной открыто, безгранично и бесконечно. В этом случае космологическое расширение – это расширение пространства видимой Вселенной в пространство других материальных систем, или расширение вещества и поля Вселенной в пространство вакуума. Ни теория, ни наблюдения пока не могут окончательно оценить конечность или бесконечность пространства Вселенной.

Чем глубже проникает человек в тайны Вселенной, тем больше новых вопросов встаёт перед ним. Диалектический метод подразумевает бесконечность процесса познания. В современной космологии сохраняется ряд сложнейших проблем, у которых до сих пор нет решения. Это не означает их принципиальной нерешаемости. Но и их решение не будет значить полного познания мира, а станет ещё одним шагом на этом бесконечном пути.    

Человек и Вселенная

 В ХХ веке наука раскрыла многие фундаментальные тайны человека и Вселенной. Наука свидетельствует, что жизнь нельзя понять как локальный феномен. Это не значит, что жизнь зародилась вне пределов Земли. Это значит, что предпосылкой для её зарождения стала вся история Вселенной. Выяснилось, что лежащие в основе природы законы образуют уникальное, единственно возможное сочетание, при котором во Вселенной может возникнуть жизнь и разум. Наука доказала, что наблюдаемая Вселенная не вечна, а возникла в результате Большого взрыва. Встаёт ряд важнейших для мировоззрения вопросов. Почему возникла именно такая Вселенная? Закономерно или случайно появился во Вселенной человек?

Сторонники религиозного мировоззрения считают человека целью божественного творения. Следовательно, Вселенная является именно такой, потому что такой её задумал бог, идеально приспособив для человека. Религиозное учение о целесообразности мира называется телеологией. Подобные взгляды лежали в основе антропоцентризма, согласно которому Земля и человек на ней являются центром мира, а вся Вселенная существует ради человека. Астрономия шаг за шагом разрушала предрассудки антропоцентризма. Выяснялось, что ни Земля, ни Солнце, ни даже Галактика не занимают центрального положения, потому что у Вселенной вообще нет центра. Наконец, возникло предположение, что и наблюдаемая Вселенная является лишь одной из многих возможных миров.   

Теория допускает различные модели Вселенной, в том числе такие, в которых невозможна жизнь. Почему реализовалась именно наша модель, в которой начальные условия допускали возможность жизни? Сочетание фундаментальных констант, характеризующих нашу Вселенную, удивляет современную науку своей точной сбалансированностью. Малейшее отклонение в массах частиц или в величине фундаментальных констант связи, и жизнь во Вселенной никогда не смогла бы возникнуть. Осознание этих фактов привело к формированию в науке антропного принципа – принципа изучения Вселенной с точки зрения возможности появления в ней человека. Понятие «антропный принцип» охватывает множество различных идей, методологических подходов и имеет как минимум четыре основных формулировки. Далее в ответе следует охарактеризовать их: слабый антропный принцип, сильный антропный принцип, антропный принцип участия, финалистский антропный принцип. Антропный принцип в некоторых формулировках напоминает религиозную телеологию. Но он изначально формулировался наукой для опровержения телеологии. Методологическая ошибка телеологии состоит в перевёртывании причинных связей. Следствие воспринимается как цель, ради которой идёт развитие, т.е. как настоящая причина развития. Такая целевая детерминация реализуется только в осознанной человеческой деятельности. А в природе нет целей. Большинство сторонников антропного принципа не воспринимаеют человека как цель, ради которой развивалась Вселенная. Человек воспринимается как следствие, ставшее возможным благодаря наличию определённых исходных причин. Раскрытие этих причин – и есть задача науки. Антропный принцип не является возвращением к донаучному антропоцентризму: не человек как центр Вселенной, а проблема происхождения разума как центральная проблема естествознания.

Космос всегда был предметом человеческих мечтаний. В конце XIX – начале ХХ вв. в России появилась философия космизма, в яркой форме выразившая эти мечтания. Космисты мечтали о широчайшей экспансии и преобразовании человеком космоса. В XXI веке перед лицом глобальных проблем современности планы заселения космоса многим кажутся актуальными. Но не станет ли это бегством и признанием неразрешимости земных проблем?