Космология - это комплексное рассмотрение нашей Вселенной с научной и философской точки зрения. Ее зарождение началось ещё во времена древних людей. Они очень увлекались мифами, поклонению богам, первым изучением звёзд и т. д. Благодаря древним людям мы узнали о существовании первых планет. В основе изучения космологии лежит сопоставление физических свойств Вселенной.
Понятие космологии с точки зрения науки
Космология - это наука, которая объединяет астрофизику и астрономию. Данные для нее получают путем наблюдения за астрономическими изменениями во Вселенной. Для этого применяются законы относительности, которые были приняты ещё самим Альбертом Эйнштейном. Уже в 20-х годах XX века эта наука была отнесена к классу точных, до этого она считалась частью философских учений. Современная космология на сегодняшний день становится очень популярной. Она объединяет в себе новые открытия в сфере физики, астрономии, астрологии и философии. Последним достижением является так называемая теория Большого взрыва, согласно которой наша Вселенная меняется в своих размерах из-за высокой плотности и температуры.
Исторические аспекты становления данной науки
Ещё в начале XX века, перед тем как заявить о своем открытии, учёный должен был не только теоретически, но и практически доказать уникальность результатов. Но вернемся в древние века, когда люди только начинали делать свои первые шаги в астрономии. Ещё в Древнем Египте, Китае, Индии, Греции ученые занимались наблюдением за небесными явлениями. Благодаря этому был создан лунный календарь, по которому очень длительное время ориентировались жители Земли.
Античная космология была основана на различных мифах и легендах. Аристотель был основателем теории гомоцентрических сфер: наша планета лежит на поверхности полой сферы, центр которой является центром Земли. Именно поэтому тогда была очень популярна модель божественного происхождения Земли. В дальнейшем происходило изменение учений с каждым последующим веком. Древние физики утверждали, что вокруг Земли происходит движение планет, а сама она находится непосредственно в центре самой Вселенной. Однако все это было лишь теорией, практических подтверждений на тот момент не было.
Современное развитие космологии как науки
Лишь в XV веке Николаю Копернику удалось обобщить все существовавшие на тот момент знания. Согласно его теории, в центре нашей Вселенной находится Солнце, вокруг которого постоянно движутся планеты, в том числе и Земля с Луной. В основу своей теории Коперник положил утверждения таких учёных, как Аристарх Самосский, Леонардо да Винчи, Гераклит и Кузо.
Ещё один большой шаг в развитии этой науки был сделан Кеплером. Он создал свои известные три теории, которые в дальнейшем использовал Исаак Ньютон для своих законов динамики. Именно благодаря этим законам люди увидели абсолютно другой подход к движению планет во Вселенной. Таким образом, можно сделать вывод, что космология и физика были очень тесно связаны между собой. Космология кратко дает общие понятия процессов, происходящих в нашей Вселенной.
Основные концептуальные взгляды космологии
Ещё древние люди искали ответ на вопрос: "Какое место наш окружающий мир занимает в самой Вселенной?" В Библии было написано, что наша Вселенная в самом начале была абсолютно невидимой и непримечательной. Эйнштейн утверждал, что Вселенная не движется и находится в стационарном положении. Однако позднее ученый Фридман доказал, что за счёт определенного движения происходит ее постепенное сужение и расширение. С помощью результатов исследований, полученных астрономом Хабблом, были с точностью измерены расстояния до галактик. Именно благодаря его открытиям и возникла так называемая теория Большого взрыва.
Основы теории Большого взрыва
Согласно ее положениям, начинать отсчет возраста Вселенной нужно с момента ядерного взрыва. Таким образом, ученые получили результат в 13 млрд лет. На сегодняшний день положения астрофизики для космологии имеют только теоретический аспект. В первые секунды после Большого взрыва произошло развитие частиц под названием "кванты", затем спустя время стали появляться кварки, которые имели разные виды взаимодействий. Лишь спустя 0,01 с после взрыва начали свое развитие различные звёзды, галактики и собственно сама Солнечная система.
Что изучает космология?
Это наука, которая объединяет знания по физике, математике, астрономии и философии. Космология изучает Вселенную как одно целое. В её основе лежит изучение появления всех небесных тел (планеты, Солнце, Луна, метеориты и т. д.), а также звездных скоплений. Теоретические утверждения космологии почерпнуты из астрономии, в некоторых случаях даже из геологии, а практические - из физики.
Понятие Вселенной в космологии
Исходя из утверждений ученых, Вселенная состоит из определенных структур: галактик, звёзд и планет. Каждая из них прошла определенную эволюцию:
- прототипом галактик в древние времена были протогалактики;
- для звезд это протозвёзды;
- для планет - протопланетные облачные образования.
Самой изученной частью на данный момент является метагалактика. Это объединение большого числа галактик, которые находятся в поле зрения астронавтов. Их распределение неравномерно, что экспериментально доказано в астрономии. На сегодняшний день учёные занимаются изучением большого пространства, в котором абсолютно отсутствуют галактики. По возрасту метагалактика приближена к Вселенной.
Сама по себе галактика с точки зрения астрономии - это совокупность звёзд, туманных образований, которые со временем объединяются в достаточно плотную структуру. Они бывают различных форм и размеров. Самой известной из них считается Млечный путь, который может видеть каждый из обитателей Земли. Также в состав галактик входит газ и космическая пыль. Звёзды совершенно разные по возрасту: одни из них могут быть возрастом, как сама Вселенная, другие могут только родиться. Их зарождение происходит при воздействии гравитации, магнитной и других сил.
Таким образом, можно сделать вывод, что космология Вселенной на сегодняшний день обладает очень многими знаниями, однако в тоже время таит в себе много загадок. разгадать которые под стать только самым гениальным учёным.
Проблемы теории Большого взрыва
Космология - это относительно молодая наука. Она стала существовать отдельно лишь с середины XX века. Её основные доводы экспериментально доказаны благодаря учёным из области астрономии, которые вели наблюдения за нашей Вселенной. Космология - это постоянно развивающаяся наука, она не стоит на месте. Те теоретические данные, которые были выдвинуты несколько десятилетий назад, уже получили экспериментальное подтверждение или опровержение.
Например, во времена учений Эйнштейна и Фридмана плотность Вселенной могла иметь любое значение. Сегодня научно доказано, что эта величина составляет критическое значение р кр. Таких примеров можно привести огромное количество.
Существует ряд основных проблем космологии, которые остаются актуальными на сегодняшний день:
- плоскость Вселенной;
- горизонт Вселенной (выглядит идентично с разных направлений);
- откуда возникли гравитационные уплотнения, в результате которых образовались галактики;
- из каких именно веществ на самом деле состоит наша Вселенная;
- согласно теории квантовой гравитации космологическая постоянная должна быть выше в 120 раз;
- как между собой согласуются время жизни Вселенной и звезд.
Различие между астрономией и космологией
- Космология - это наука о Вселенной как едином целом, астрономия же изучает лишь звёздные тела.
- Астрономия возникла у древних людей намного раньше, они ориентировались только по звёздам, поклонялись древним богам и т. д.
- Космология объединяет знания из астрофизики, физики, философии, геологии, космогонии и астрономии.
- В космологии ученые не привязывают свои теории к конкретным планетам, а трактуют их как бы обобщенно.
- Астрономия не полагается практически ни на один закон физики, в то время как в основе космологии лежат многие физические утверждения.
- Космология, в отличие от астрологии, не относится к строгим наукам. Ряд её предположений не несет никакого практического подтверждения.
- Астрономия включает в себя наблюдения за космическими явлениями, в то время как космология находит объяснения для каждого из них.
Однако даже на сегодняшний день многие ученые считают, что космология является частью астрономии и не относят её к отдельным направлениям.
В современной науке сделано много открытий, которые позволяют расширить знания о нашей Вселенной. Некоторые из теорий подтверждены учеными мира экспериментально. Однако остается ещё много задач, которые требует тщательного изучения и материальной базы. Даже сегодня не существует единого мнения, что собой представляет Вселенная, из какого вещества она состоит. Это и является одним из заданий учёных в области не только космологии, но и сопутствующих ей наук. Знания об окружающем нас мире растут в геометрической прогрессии, но наряду с ними появляется все больше дополнительных вопросов. Для космологии это можно считать нормальным путём развития и становления как отдельной науки.
Федеральное агентство по образованию
ГОУВПО «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого»
Институт непрерывного педагогического образования
Кафедра профессионального педагогического образования и социального управления
Современная космология
Контрольная работа по дисциплине Концепция современного естествознания
Специальность 080507 – Менеджмент организации
выполнил студент
группы 9552 зо-4
Лосева Екатерина Николаевна
проверил преподаватель
Великий Новгород
Проблема зарождения и существования Вселенной во все времена занимала человечество. Небо, которое было доступно для его обозрения, очень его интересовало. Недаром астрономия считается одной из самых древних наук. Для изучения вселенной в целом, в астрономии появилась новая наука-космология.
По определению А.Л. Зельманова (1913-1987) космология - это совокупность накопленных теоретических положений о строении вещества и структуре Вселенной, как цельного объекта, так и отдельные научные знания охваченного астрономическими наблюдениями мира как части Вселенной.
Современная космология - это астрофизическая теория структуры и динамики изменения Метагалактики, включающая в себя и определенное понимание свойств всей Вселенной. Космология основывается на астрономических наблюдениях Галактики и других звездных систем, общей теории относительности, физике микропроцессов и высоких плотностей энергии, релятивистской термодинамике и ряде других новейших физических теорий.
Данное определение космологии берет в качестве предмета этой науки только Метагалактику. Это связано с тем, что все данные, которыми располагает современная наука, относятся только к конечной системе - Метагалактике, и ученые не уверены, что при простой экстраполяции свойств этой Метагалактики на всю Вселенную будут получены истинные результаты. При этом, безусловно, суждения о свойствах всей Вселенной являются необходимой составной частью космологии. Космология сегодня является фундаментальной наукой. И она больше, чем какая-либо другая фундаментальная наука, связана с различными философскими концепциями, по-разному понимающими устройство мира.
Основателем научной космологии считается Николай Коперник, который поместил Солнце в центр Вселенной и низвел Землю до положения рядовой планеты Солнечной системы. Конечно, он был весьма далек от правильного понимания устройства мира. Так, по его убеждению, за орбитами пяти известных в то время планет располагалась сфера неподвижных - звезд. Звезды на этой сфере считались равноудаленными от Солнца, а природа их была неясной. Коперник не видел в них тел, подобных Солнцу, и, будучи служителем церкви, склонялся к мнению, что за сферой неподвижных звезд находится «эмпирей», или «жилище блаженных» - обитель сверхъестественных тел и существ.В одном Коперник был твердо уверен - радиус сферы неподвижных звезд должен был быть очень велик. Иначе было бы трудно объяснять, почему с движущейся вокруг Солнца Земли звезды кажутся неподвижными.
Наиболее общепринятой в космологии является модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной, построенная на основе общей теории относительности и релятивистской теории тяготения, созданной Альбертом Эйнштейном в 1916 году. В основе этой модели лежат два предположения: 1) свойства Вселенной одинаковы во всех ее точках (однородность) и направления (изотропность); 2) наилучшим известным описанием гравитационного поля являются уравнения Эйнштейна. Из этого следует так называемая кривизна пространства и связь, кривизны с плотностью массы. Космологию, основанную на этих постулатах называют релятивистской. Важным пунктом данной модели является ее нестационарность, это означает, что Вселенная не может находиться в статическом, неизменном состоянии.
Саморазвивающаяся вселенная А.А. Фридмана
Новый этап в развитии релятивистской космологии был связан с исследованиями русского ученого А.А. Фридмана (1888-1925), который математически доказал идею саморазвивающейся Вселенной. Работа А.А. Фридмана в корне изменила основоположения прежнего научного мировоззрения. По его утверждению космологические начальные условия образования Вселенной были сингулярными. Разъясняя характер эволюции Вселенной, расширяющейся начиная с сингулярного состояния, Фридман особо выделял два случая:
а) радиус кривизны Вселенной с течением времени постоянно возрастает, начиная с нулевого значения;
б) радиус кривизны меняется периодически: Вселенная сжимается в точку (в ничто, сингулярное состояние), затем снова из точки, доводит свой радиус до некоторого значения, далее опять, уменьшая радиус своей кривизны, обращается в точку, и т.д.
Открытие красного смещения Э. Хаббла
На этот вывод не было обращено внимания вплоть до открытия американским астрономом Эдвином Хабблом в 1929 году так называемого «красного смещения». Красное смещение - это понижение частот электромагнитного излучения: в видимой части спектра линии смещаются к его красному концу. Обнаруженный ранее эффект Доплера гласил, что при удалении от нас какого-либо источника колебаний, воспринимаемая вами частота колебаний уменьшается, а длина волны соответственно увеличивается. При излучении происходит «покраснение», т. е. линии спектра сдвигаются в сторону более длинных красных волн.
Так вот, для всех далеких источников света красное смещение было зафиксировано, причем, чем дальше находился источник, тем в большей степени. Красное смещение оказалось пропорционально расстоянию до источника, что и подтверждает гипотезу об удалении их, т. е. о расширении Метагалактики - видимой части Вселенной.
Концепция "Большого взрыва"
Составной частью модели расширяющейся Вселенной является представление о Большом Взрыве, происшедшем где-то примерно 12 - 18 млрд. лет назад.
Джордж Лемер был первым, кто выдвинул концепцию «Большого взрыва» из так называемого «первобытного атома» и последующего превращения его осколков в звезды и галактики. Конечно, со стороны современного астрофизического знания данная концепция представляет лишь исторический интерес, но сама идея первоначального взрывоопасного движения космической материи и ее последующего эволюционного развития неотъемлемой частью вошла в современную научную картину мира.
Модель "Горячей вселенной"
Принципиально новый этап в развитии современной эволюционной космологии связан с именем американского физика Г.А.Гамова (1904-1968), благодаря которому в науку вошло понятие горячей Вселенной. Согласно предложенной им модели «начала» эволюционирующей Вселенной «первоатом» Лемера состоял из сильно сжатых нейтронов, плотность которых достигала чудовищной величины - один кубический сантиметр первичного вещества весил миллиард тонн. В результате взрыва этого «первоатома» по мнению Г.А.Гамова образовался своеобразный космологический котел с температурой порядка трех миллиардов градусов, где и произошел естественный синтез химических элементов. Осколки первичного яйца - отдельные нейтроны затем распались на электроны и протоны, которые, в свою очередь, соединившись с нераспавшимися нейтронами, образовали ядра будущих атомов. Все это произошло в первые 30 минут после «Большого Взрыва.
Горячая модель представляла собой конкретную астрофизическую гипотезу, указывающую пути опытной проверки своих следствий. Гамов предсказал существование в настоящее время остатков теплового излучения первичной горячей плазмы, а его сотрудник Герман еще в 1948 г. довольно точно рассчитал величину температуры этого остаточного излучения уже современной Вселенной.
Однако Гамову и его сотрудникам не удалось дать удовлетворительное объяснение естественному образованию и распространенности тяжелых химических элементов во Вселенной, что явилось причиной скептического отношения к его теории со стороны специалистов. Как оказалось, предложенный механизм ядерного синтеза не мог обеспечить возникновение наблюдаемого ныне количества этих элементов.
Модель "Холодной вселенной"
Ученые стали искать иные физические модели «начала». В 1961 году академик Я.Б. Зельдович выдвинул альтернативную холодную модель, согласно которой первоначальная плазма состояла из смеси холодных (с температурой ниже абсолютного нуля) вырожденных частиц - протонов, электронов и нейтрино. Три года спустя астрофизики И.Д. Новиков и А.Г. Дорошкевич произвели сравнительный анализ двух противоположных моделей космологических начальных условий - горячей и холодной и указали путь опытной проверки и выбора одной из них. Было предложено с помощью изучения спектра излучений звезд и космических радиоисточников попытаться обнаружить остатки первичного излучения. Открытие остатков первичного излучения подтверждало бы правильность горячей модели, а если таковые не существуют, то это будет свидетельствовать в пользу холодной модели.
Открытие реликтового излучения
В конце 60-х годов группа американских ученых во главе с Р. Дикке приступила к попыткам обнаружить реликтовое излучение. Но их опередили Л. Пепзиас и Р. Вильсон, получившие в 1978 г. Нобелевскую премию за открытие микроволнового фона (это официальное название реликтового излучения) на волне 7,35 см.
Примечательно, что будущие лауреаты Нобелевском премии не искали реликтовое излучение, а в основном занимались отладкой радиоантенны, для работы по программе спутниковой связи. С июля 1964 г. по апрель 1965 г они при различных положениях антенны регистрировали космическое излучение, природа которого первоначально была им не ясна. Этим излучением и оказалось реликтовое излучение.
Таким образом, в результате астрономических наблюдений последнего времени удалось однозначно решить принципиальный вопрос о характере физических условий, господствовавших на ранних стадиях космической эволюции: наиболее адекватной оказалась горячая модель «начала». Сказанное, однако, не означает, что подтвердились все теоретические утверждения и выводы космологической концепции Гамова.
Из двух исходных гипотез теории - о нейтронном составе «космического яйца» и горячем состоянии молодой Вселенной - проверку временем «выдержала «только «последняя, указывающая на количественное преобладание излучения над веществом у истоков ныне наблюдаемого космологического расширения.
Современная наука о происхождении вселенной
Тепловая история или сценарий образования крупномасштабной структуры Вселенной
На нынешней стадии развития физической космологии на передний план выдвинулась задача создания тепловой истории Вселенной, в особенности сценария образования крупномасштабной структуры Вселенной. Последние теоретические изыскания физиков велись в направлении следующей фундаментальной идеи: в основе всех известных типов физических взаимодействий лежит одно универсальное взаимодействие; электромагнитное, слабое, сильное и гравитационное взаимодействия являются различными гранями единого взаимодействия, расщепляющегося по мере понижения уровня энергии соответствующих физических процессов. Иначе говоря, при очень высоких температурах (превышающих определенные критические значения) различные типы физических взаимодействий начинают объединяться, а на пределе все четыре типа взаимодействия сводятся к одному единственному протовзаимодействию, называемому «Великим синтезом».
Согласно квантовой теории то, что остается после удаления частиц материи (к примеру, из какого-либо закрытого сосуда с помощью вакуумного насоса), вовсе не является пустым в буквальном смысле слова, как это считала классическая физика. Хотя вакуум не содержит обычных частиц, он насыщен «полуживыми», так называемыми виртуальными тельцами. Чтобы их превратить в настоящие частицы материи, достаточно возбудить вакуум, например, воздействовать на него электромагнитным полем, создаваемым внесенными в него заряженными частицами.
Но что же все таки явилось причиной «Большого Взрыва»? Судя по данным астрономии физическая величина космологической постоянной, фигурирующей в эйнштейновских уравнениях тяготения, очень мала, возможно близка к нулю. Но даже будучи столь ничтожной, она может вызвать очень большие космологические последствия. Развитие квантовой теории поля привело к еще более интересным выводам. Оказалось, что космологическая постоянная является функцией от энергии, в частности зависит от температуры.
При сверхвысоких температурах, господствовавших на самых ранних фазах развития космической материи, космологическая постоянная могла быть очень большой, а главное, положительной по знаку.Говоря другими словами, в далеком прошлом вакуум мог находиться в чрезвычайно необычном физическом состоянии, характеризуемом наличием мощных сил отталкивания. Именно эти силы и послужили физической причиной «Большого Взрыва» и последующего быстрого расширения Вселенной.
Рассмотрение причин и последствий космологического «Большого Взрыва» было бы не полным без еще одного физического понятия.
Речь идет о так называемом фазовом переходе (превращении), т.е. качественном превращении вещества, сопровождающимся резкой сменой одного его состояния другим. Советские ученые-физики Д.А. Киржниц и А.Д. Линде первыми обратили внимание на то, что в начальной фазе становления Вселенной, когда космическая материя находилась в сверхгорячем, но уже остывающем состоянии, могли происходить аналогичные физические процессы (фазовые переходы).
Дальнейшее изучение космологических следствий фазовых переходов с нарушенной симметрией привело к новым теоретическим открытиям и обобщениям. Среди них обнаружение ранее неизвестной эпохи в саморазвитии Вселенной. Оказалось, что в ходе космологического фазового перехода она могла достичь состояния чрезвычайно быстрого расширения, при котором ее размеры увеличились во много раз, а плотность вещества оставалась практически неизменной. Исходным же состоянием, давшим начало раздувающейся Вселенной, считается гравитационный вакуум. Резкие изменения, сопутствующие процессу космологического расширения пространства характеризуются фантастическими цифрами. Так предполагается, что вся наблюдаемая Вселенная возникла из единственного вакуумного пузыря размером меньше 10 в минус 33 степени. Вакуумный пузырь, из которого образовалась наша Вселенная, обладал массой, равной всего-навсего одной стотысячной доле грамма.
Теория о раздувающейся Вселенной
В настоящее время еще нет всесторонне проверенной и признанной всеми теории происхождения крупномасштабной структуры Вселенной, хотя ученые значительно продвинулись в понимании естественных путей ее формирования и эволюции. С 1981 года началась разработка физической теории раздувающейся (инфляционной) Вселенной. К настоящему времени физиками предложено несколько вариантов данной теории.
Предполагается, что эволюция Вселенной, начавшаяся с грандиозного общекосмического катаклизма, именуемого «Большим Взрывом», в последующем сопровождалась неоднократной сменой режима расширения.
Согласно предположениям ученых, спустя 10 в минус сорок третьей степени секунд после «Большого Взрыва» плотность сверхгорячей космической материи была очень высока (10 в 94 степени грамм/см кубический). Высока была и плотность вакуума, хотя по порядку величины она была гораздо меньше плотности обычной материи, а поэтому гравитационный эффект первобытной физической «пустоты» был незаметен. Однако в холе расширения Вселенной плотность и температура вещества падали, тогда как плотность вакуума оставалась неизменной.
Это обстоятельство привело к резкому изменению физической ситуации уже спустя 10 в минус 35 степени секунды после «Большого Взрыва». Плотность вакуума сначала сравнивается, а затем, через несколько сверхмгновений космического времени, становится больше ее. Тогда и дает о себе знать гравитационный эффект вакуума - его силы отталкивания вновь берут верх над силами тяготения обычной материи, после чего Вселенная начинает расширяться в чрезвычайно быстром темпе (раздувается) и за бесконечно малую долю секунды достигает огромных размеров. Однако этот процесс ограничен во времени и пространстве. Вселенная, подобно любому расширяющемуся газу, сначала быстро остывает и уже в районе 10 в минус 33 степени секунды после «Большого Взрыва» сильно переохлаждается. В результате этого общевселенческого «похолодания» Вселенная от одной фаза переходит в другую. Речь идет о фазовом переходе первого рода - скачкообразном изменении внутренней структуры космической материи и всех связанных с ней физических свойств и характеристик. На завершающей стадии этого космического фазового перехода весь энергетический запас вакуума превращается в тепловую энергию обычной материи, а в итоге вселенческая плазма вновь подогревается до первоначальной температуры, и соответственно происходит смена режима ее расширения.
Обоснование отсутствия начальной сингулярности в развитии Вселенной
Не менее интересен, а в глобальной перспективе более важен другой результат новейших теоретических изысканий – принципиальная возможность избегания начальной сингулярности в ее физическом смысле. Речь идет о совершенно новом физическом взгляде на проблему происхождения Вселенной.
Оказалось, что вопреки некоторым недавним теоретическим прогнозам (о том, что начальную сингулярность не удастся избежать и при квантовом обобщении общей теории относительности) существуют определенные микрофизические факторы, которые могут препятствовать беспредельному сжатию вещества под действием сил тяготения.
Еще в конце тридцатых годов было теоретически обнаружено, что звезды с массой, превышающей массу Солнца более чем в три раза, на последнем этапе своей эволюции неудержимо сжимаются до сингуляторного состояния. Последнее в отличие от сингулярности космологического типа, именуемой фридмановской, называется шварцшильдовским (по имени немецкого астронома, впервые рассмотревшего астрофизические следствия энштейновской теории тяготения). Но с чисто физической точки зрения оба типа сингулярности идентичны. Формально они отличаются тем, что первая сингулярность является начальным состоянием эволюции вещества, тогда как вторая - конечным.
Согласно недавним теоретическим представлениям гравитационный коллапс должен завершиться сжатием вещества буквально «в точку» - до состояния бесконечной плотности. По новейшим же физическим представлениям коллапс можно остановить где-то в районе планковской величины плотности, т.е. на рубеже 10 в 94 степени грамм / см. кубический. Это значит, что Вселенная возобновляет свое расширение не с нуля, а имея геометрически определенный (минимальный) объем и физически приемлемое, регулярное состояние.
Теория о пульсирующей Вселенной
Академик М.А. Марков выдвинул интересный вариант пульсирующей Вселенной. В логической рамке этой космологической модели старые теоретические трудности, если не решаются окончательно, то, по крайней мере, освещаются под новым перспективным углом зрения. Модель основана на гипотезе, согласно которой при резком уменьшении расстояния константы всех физических взаимодействий стремятся к нулю. Данное предположение - следствие другого допущения, согласно которому константа гравитационного взаимодействия зависит от степени плотности вещества.
Согласно теории Маркова, всякий раз, когда Вселенная из фридмановской стадии (конечное сжатие) переходит в стадию деситтеровскую (начальное расширение), ее физико-геометрические характеристики оказываются одними и теми же. Марков считает, что этого условия вполне достаточно для преодоления классического затруднения на пути физической реализации вечно осциллирующей Вселенной.
Что же ожидает нашу Вселенную в будущем, если она будет неограниченно расширяться? О процессе продолжающегося расширения нашей Вселенной свидетельствуют почти все данные наблюдений. По мере расширения пространства материя, становится все более разреженной, галактики и их скопления все более удаляются друг от друга, а температура фонового излучения приближается к абсолютному нулю. Со временем все звезды завершат свой жизненный цикл и превратятся либо в белых карликов, остывающих до состояния холодных черных карликов, либо в нейтронные звезды или черные дыры. Эра светящегося вещества закончится, и темные массы вещества, элементарные частицы и холодное излучение будут бессмысленно разлетаться в непрерывно разряжающейся пустоте.
Впрочем, черные дыры не останутся без работы. Имея на то достаточно времени, черные дыры поглотят огромное количество вещества вселенной.
Если теория Хокинга верна, то черные дыры будут продолжать испускать излучение, но черным дырам (с массой равной массе Солнца) потребуется очень длительное время, прежде чем это заметно изменит что-то.
Фоновое излучение остынет гораздо раньше, чем черные дыры начнут излучать больше, чем они будут поглощать из этого фонового излучения. Такой момент настанет тогда, когда возраст Вселенной станет примерно в десять миллионов раз больше предполагаемого на сегодня Должно пройти около 10 66 лет, прежде чем черные дыры солнечной массы начнут взрываться, выбрасывая потоки частиц и излучения.
Дж. Берроу из Оксфордского университета и Ф. Типлер из Калифорнийского университета в своих работах нарисовали картину отдаленного будущего неограниченно расширяющейся Вселенной. Даже внутри старой нейтронной звезды сохраняется еще достаточно энергии. Чтобы время от времени сообщать частицам, находящимся вблизи ее поверхности, скорость, превышающую скорость убегания. Предполагается, что в результате этого через достаточно продолжительное время все вещество нейтронной звезды должно испариться. Распадутся и черные дыры, вызвав рождение (в равных пропорциях) частиц и античастиц. По мнению Берроу и Типлера, если запас энергии во Вселенной достаточен только для того, чтобы обеспечить ее неограниченное расширение, то эффект электрического притяжения в электронно-позитронных парах перевесит и гравитационное притяжение и общее расширение Вселенной как целого. За определенное конечное время все электроны проаннигилируют со всеми позитронами. В конечном итоге последней стадии существующей материи окажутся не разлетающиеся холодные темные тела и черные дыры, а безбрежное море разреженного излучения, остывающего до конечной, повсюду одинаковой, температуры.
Заключение
В литературе по космологии высказывается мнение, что различные космологические модели Вселенной, выдвинутые на основе решения уравнений общей теории относительности, могут характеризовать не просто одну нашу Вселенную, но разные состояния Вселенной в разные периоды ее существования в прошлом и будущем, аналогично потенциально возможным мирам в концепции Лейбница. Все, что не запрещено законами природы, где-нибудь и когда-нибудь может быть реализовано.
Второе начало термодинамики показывает, что конец эволюции Вселенной наступит, когда выровняется температура ее вещества. Так как тепло передастся от более теплых тел к более холодным, различие их температур со временем сглаживается, совершение дальнейшей работы становится невозможным. Эта мысль о «тепловой смерти» Вселенной была высказана еще в 1854 г. Г. Гельмгольцем (1821-1894)
Интересно, что наше современное представление о неограниченно расширяющейся Вселенной вместе с концепцией квантового излучения черных дыр, которая основана на аналогии между гравитацией и термодинамикой, привели к тем же выводам, что сделал Гельмгольц. Мы не можем знать точно, каков будет исход противоборства расширения селенной и гравитационного притяжения ее вещества. Если победит тяготение, то Вселенная когда-нибудь сколлапсирует в процессе Большого сжатия, которое может оказаться концом ее существования, либо прелюдией к новому расширению. Если же силы тяготения проиграют «сражение», то расширение будет продолжаться неограниченно долго, но тяготение будет продолжать играть существенную роль в определении окончательного состояния вещества. Вещество может превратиться в безбрежное море однородного излучения, либо продолжится рассеивание темных холодных масс. В неясном далеком будущем прошедшая эпоха звездной активности может оказаться лишь кратчайшим мгновением в бесконечной жизни Вселенной.
Список использованной литературы
1. Астрономия и современная картина мира. – М., 1996. – 247 с.
2. Гинзбург В.И., Муханов В.Ф., Фролов В.П. О космологии сверхранней Вселенной и „фундаментальной длине”. М. ЖЭТФ. 1988. Т. 94, в.4.
3. Еремеева А.И. Астрономическая картина мира и научные революции // Вселенная, астрономия, философия. М., 1988. С. 169-180.
4. Зельманов А.Л. К постановке космологической проблемы // Труды 2-го съезда ВАГО (25-31 января 1955 г.). М., 1960. С. 72-84.
5. Идлис Г.М. Структурная бесконечность Вселенной и Метагалактика как типичная обитаемая космическая система // Труды 6-го совещания по вопросам космогонии (5-7 июня 1957 г.). М., 1959. С. 270-271
6. Казютинский В.В. Космическая философия – постнеклассическая наука – освоение космоса // Космос и общество (история и современность). М., 1991. С. 82-119.
7. Марочник Л.С., НасельскиЙ П.Д. «Вселенная: вчера, сегодня, завтра», сборник «Космонавтика, астрономия», выпуск № 2 за 1983 г.
8. Павленко А.Н. К.Э. Циолковский о „Причине космоса” и современная космология // Труды ХХIY Чтений, посвященных научной разработке наследия К.Э. Циолковского. М., 1991. 165 с.
9. Степин В.С., Кузнецова Л.Ф. Научная картина мира в культуре техногенной цивилизации. - М., 1994.- 274 с.
10. Терлецкий Я.П. Космологическая концепция Больцмана, ее значение и дальнейшее развитие // История и методология естественных наук. Вып. 2. М., 1963. С. 114-120.
11. Турсунов А. Философия и современная космология. М., 1977. 221с.
Современная космология - это раздел астрономии, в котором объединены данные физики и математики, а также универсальные философские принципы, поэтому она представляет собой синтез научных и философских знаний. Такой синтез в космологии необходим, поскольку размышления о происхождении и устройстве Вселенной эмпирически трудно проверяемы и чаще всего существуют в виде теоретических гипотез или математических моделей. Космологические исследования обычно развиваются от теории к практике, от модели к эксперименту, и здесь исходные философские и общенаучные установки приобретают большое значение. По этой причине космологические модели существенно различаются между собой - в их основе зачастую лежат противоположные исходные философские принципы. В свою очередь, любые космологические выводы также влияют на общефилософские представления об устройстве Вселенной, т.е. изменяют фундаментальные представления человека о мире и самом себе.
Важнейший постулат современной космологии заключается в том, что законы природы, установленные на основе изучения весьма ограниченной части Вселенной, могут быть экстраполированы на гораздо более широкие области, а в конечном счете и на всю Вселенную. Космологические теории различаются в зависимости от того, какие физические принципы и законы положены в их основу. Построенные на их базе модели должны допускать проверку для наблюдаемой области Вселенной, а выводы теории - подтверждаться наблюдениями или во всяком случае не противоречить им.
Уже древние мудрецы задавались вопросом о происхождении и устройстве Вселенной. Их взгляды и идеи были неотъемлемым компонентом философских систем древности. Эти первые космологические идеи, сохранившиеся до наших дней в виде мифов, основывались на астрономических наблюдениях. Жрецам Вавилона, Египта, Индии и Китая удалось точно вычислить продолжительность года, повторяемость солнечных и лунных затмений. Наблюдая за небесными телами, они смогли выявить две группы небесных тел: подвижные и неподвижные. Множество звезд долгое время считались неподвижными объектами. К числу подвижных тел относились Луна, Солнце и пять известных в то время планет, названных именами богов (впервые это было сделано в Вавилоне, сегодня же мы используем в качестве названий планет имена римских богов) - Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. В их честь неделя была разделена на семь дней, каждый из которых в существующей и сегодня астрологической традиции связан с одним из подвижных тел. Из наблюдения видимого движения Солнца по небесной сфере были открыты двенадцать так называемых зодиакальных созвездий.
После того как появилась философия, пришедшая вместе с наукой на смену мифологии, ответ на «вечные» вопросы стали искать в основном в рамках философских концепций. В античности появилось несколько интересных космологических моделей Вселенной, принадлежащих Пифагору, Демокриту, Платону. Тогда же возникли и первые гелиоцентрические модели Вселенной. Так, Гераклид Понтийский признавал суточное вращение Земли и ее движение вокруг покоящегося Солнца. Аристарх Самосский выдвигал идею о том, что Земля вращается по окружности, центром которой служит Солнце. Но гелиоцентрические идеи были отвергнуты большинством античных мыслителей, и общепризнанным итогом античной космологии стала геоцентрическая концепция, сформулированная Аристотелем и усовершенствованная Птолемеем. Данная модель просуществовала в течение всего Средневековья. Она была очень сложной, так как для компенсации видимого движения планет, совершающих петлеобразные движения, пришлось ввести систему деферентов и эпициклов.
С приходом Нового времени философия уступила свое первенство в создании космологических моделей науке, которая добилась особенно больших успехов в XX в., перейдя от различных догадок к достаточно обоснованным фактам, гипотезам и теориям. Первым результатом стало появление в XVI в. гелиоцентрической модели Вселенной, автором которой стал Николай Коперник. В этой модели Вселенная все еще представляла собой замкнутую сферу, в центре которой находилось Солнце, а вокруг него вращались планеты, в том числе и Земля.
Успехи космологии и космогонии в XVIII-XIX вв. завершились созданием классической полицентрической картины мира, ставшей начальным этапом развития научной космологии. Данная модель достаточно проста и понятна. Вселенная считается бесконечной в пространстве и во времени, иными словами, вечной. Основным законом, управляющим движением и развитием небесных тел, является закон всемирного тяготения. Пространство никак не связано с находящимися в нем телами, играя пассивную роль вместилища для этих тел. Время также не зависит от материи, являясь универсальной длительностью всех природных явлений и тел. Исчезни вдруг все тела, пространство и время сохранились бы неизменными. Количество звезд, планет и звездных систем во Вселенной бесконечно велико. Каждое небесное тело проходит длительный жизненный путь. На смену погибшим, точнее, погасшим, звездам приходят новые, молодые светила. Хотя детали возникновения и гибели небесных тел оставались неясными, в основном эта модель казалась стройной и логически непротиворечивой. В таком виде классическая полицентрическая модель просуществовала в науке вплоть до начала XX в.
Однако в данной модели Вселенной было несколько недостатков. Закон всемирного тяготения объяснял центростремительное ускорение планет, но не говорил, откуда взялось стремление планет, а также любых материальных тел двигаться равномерно и прямолинейно. Для объяснения инерциального движения пришлось допустить существование в ней божественного «первотолчка», приведшего в движение все материальные тела. Кроме того, для коррекции орбит космических тел также допускалось вмешательство Бога. Таким образом, классическая полицентрическая модель Вселенной лишь частично носила научный характер, она не смогла дать научного объяснения происхождения Вселенной и поэтому была.
Новая модель Вселенной была создана в 1917 г. А. Эйнштейном. Ее основу составила релятивистская теория тяготения - общая теория относительности. Эйнштейн отказался от постулатов абсолютности и бесконечности пространства и времени, однако сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по мнению Эйнштейна, определяются распределением в ней гравитационных масс, Вселенная безгранична, но при этом замкнута в пространстве. Согласно этой модели, пространство однородно и изотропно, т.е. во всех направлениях имеет одинаковые свойства, материя распределена в нем равномерно, время бесконечно, а его течение не влияет на свойства Вселенной. На основании проведенных расчетов Эйнштейн сделал вывод, что мировое пространство представляет собой четырехмерную сферу.
При этом не следует представлять себе данную модель Вселенной в виде обычной сферы. Сферическое пространство есть сфера, но сфера четырехмерная, не поддающаяся наглядному представлению. По аналогии можно сделать вывод, что объем такого пространства конечен, как конечна поверхность любого шара, ее можно выразить конечным числом квадратных сантиметров. Поверхность всякой четырехмерной сферы также выражается конечным числом кубометров. Такое сферическое пространство не имеет границ, и в этом смысле оно безгранично. Летя в таком пространстве в одном направлении, мы в конце концов вернемся в исходную точку. Но в то же время муха, ползущая по поверхности шара, нигде не найдет границ и преград, запрещающих ей двигаться в любом избранном направлении. В этом смысле поверхность любого шара безгранична, хотя и конечна, т.е. безграничность и бесконечность - это разные понятия.
Итак, из расчетов Эйнштейна следовало, что наш мир является четырехмерной сферой. Объем такой Вселенной может быть выражен хотя и очень большим, но все же конечным числом кубометров. В принципе можно облететь всю замкнутую Вселенную, двигаясь все время в одном направлении. Такое воображаемое путешествие подобно земным кругосветным путешествиям. Но конечная по объему Вселенная в то же время безгранична, как не имеет границ поверхность любой сферы. Вселенная Эйнштейна содержит хотя и большое, но все же конечное число звезд и звездных систем, а поэтому к ней неприменимы фотометрический и гравитационный парадоксы. В то же время призрак тепловой смерти тяготеет и над Вселенной Эйнштейна. Такая Вселенная, конечная в пространстве, неизбежно идет к своему концу во времени. Вечность ей не присуща.
Таким образом, несмотря на новизну и даже революционность идей, Эйнштейн в своей космологической теории ориентировался на привычную классическую мировоззренческую установку статичности мира. Его более привлекал гармоничный и устойчивый мир, нежели мир противоречивый и неустойчивый.
Модель Вселенной Эйнштейна стала первой космологической моделью, базирующейся на выводах общей теории относительности. Это связано с тем, что именно тяготение определяет взаимодействие масс на больших расстояниях. Поэтому теоретическим ядром современной космологии выступает теория тяготения - общая теория относительности. Эйнштейн допускал в своей космологической модели наличие некой гипотетической отталкивающей силы, которая должна была обеспечить стационарность, неизменность Вселенной. Однако последующее развитие естествознания внесло существенные коррективы в это представление.
Пять лет спустя, в 1922 г., советский физик и математик А. Фридман на основе строгих расчетов показал, что Вселенная Эйнштейна не может быть стационарной, неизменной. При этом Фридман опирался на сформулированный им космологический принцип, который строится на двух предположениях: об изотропности и однородности Вселенной. Изотропность Вселенной понимается как отсутствие выделенных направлений, одинаковость Вселенной по всем направлениям. Однородность Вселенной понимается как одинаковость всех точек Вселенной: мы можем проводить наблюдения в любой из них и везде увидим изотропную Вселенную.
Фридман на основе космологического принципа доказал, что уравнения Эйнштейна имеют и другие, нестационарные решения, согласно которым Вселенная может либо расширяться, либо сжиматься. При этом речь шла о расширении самого пространства, т.е. об увеличении всех расстояний мира. Вселенная Фридмана напоминала раздувающийся мыльный пузырь, у которого и радиус, и площадь поверхности непрерывно увеличиваются.
Первоначально модель расширяющейся Вселенной носила гипотетический характер и не имела эмпирического подтверждения. Однако в 1929 г. американский астроном Э. Хаббл обнаружил эффект «красного смещения» спектральных линий (смещение линий к красному концу спектра). Это было истолковано как следствие эффекта Допплера - изменение частоты колебаний или длины волн из-за движения источника волн и наблюдателя по отношению друг к другу. «Красное смещение» было объяснено как следствие удаления галактик друг от друга со скоростью, возрастающей с расстоянием. Хаббл в 1929 г. вывел прямую линию на графике зависимости скоростей далеких галактик от расстояния до них, сформулировав так называемый закон Хаббла : согласно ему, скорости удаления v галактик возрастают пропорционально расстоянию до них: v= Н r, где Н - постоянная Хаббла. Сейчас считается, что H = 75 км/(с Мпк). Согласно последним измерениям увеличение скорости расширения составляет примерно 55 км/с на каждый миллион парсек.
В результате своих наблюдений Хаббл обосновал представление, что Вселенная - это мир галактик, что наша Галактика - не единственная в ней, что существует множество галактик, разделенных между собой огромными расстояниями. Вместе с тем Хаббл пришел к выводу, что межгалактические расстояния не остаются постоянными, а увеличиваются. Таким образом, в естествознании появилась концепция расширяющейся Вселенной.
Какое же будущее ждет нашу Вселенную? Фридман предложил три модели развития Вселенной.
В первой модели Вселенная расширяется медленно для того, чтобы в силу гравитационного притяжения между различными галактиками расширение Вселенной замедлялось и в конце концов прекращалось. После этого Вселенная начинала сжиматься. В этой модели пространство искривляется, замыкаясь на себя, образуя сферу.
Во второй модели Вселенная расширялась бесконечно, а пространство искривлено как поверхность седла и при этом бесконечно.
В третьей модели Фридмана пространство плоское и тоже бесконечное.
По какому из этих трех вариантов идет эволюция Вселенной, зависит от отношения гравитационной энергии к кинетической энергии разлетающегося вещества.
Если кинетическая энергия разлета вещества преобладает над гравитационной энергией, препятствующей разлету, то силы тяготения не остановят разбегания галактик, и расширение Вселенной будет носить необратимый характер. Этот вариант динамичной модели Вселенной называют открытой Вселенной.
Если же преобладает гравитационное взаимодействие, то темп расширения со временем замедлится до полной остановки, после чего начнется сжатие вещества вплоть до возврата Вселенной в исходное состояние сингулярности (точечный объем с бесконечно большой плотностью). Такой вариант модели назван осциллирующей, или закрытой, Вселенной.
В граничном случае, когда силы гравитации точно равны энергии разлета вещества, расширение не прекратится, но его скорость со временем будет стремиться к нулю. Через несколько десятков миллиардов лет после начала расширения Вселенной наступит состояние, которое можно назвать квазистационарным. Теоретически возможна и пульсация Вселенной.
Наблюдаемое нами разбегание галактик есть следствие расширения пространства замкнутой конечной Вселенной. При таком расширении пространства все расстояния во Вселенной увеличиваются подобно тому, как растут расстояния между пылинками на поверхности раздувающегося мыльного пузыря. Каждую из таких пылинок, как и каждую из галактик, можно с полным правом считать центром расширения. Когда Э. Хаббл показал, что далекие галактики разбегаются друг от друга со все возрастающей скоростью, был сделан однозначный вывод о том, что наша Вселенная расширяется. Но расширяющаяся Вселенная - это изменяющаяся Вселенная, мир со всей своей историей, имеющий начало и конец. Постоянная Хаббла позволяет оценить время, в течение которого продолжается процесс расширения Вселенной. Получается, что оно не менее 10 млрд. и не более 19 млрд. лет. Наиболее вероятным временем существования расширяющейся Вселенной считают 15 млрд. лет. Таков приблизительный возраст нашей Вселенной.
В настоящее время существует несколько космологических моделей, объясняющих отдельные аспекты возникновения материи во Вселенной, но они не объясняют причин и процесса рождения самой Вселенной. Из всей совокупности современных космологических теорий только теория Большого взрыва Г. Гамова смогла к настоящему времени удовлетворительно объяснить почти все факты, связанные с этой проблемой. Основные черты модели Большого взрыва сохранились до сих пор, хотя и были позже дополнены теорией инфляции, или теорией раздувающейся Вселенной, разработанной американскими учеными А. Гутом и П. Стейн-хардтом и дополненной советским физиком А.Д. Линде.
В 1948 г. выдающийся американский физик русского происхождения Г. Гамов выдвинул предположение, что физическая Вселенная образовалась в результате гигантского взрыва, происшедшего примерно 15 млрд. лет тому назад. Тогда все вещество и вся энергия Вселенной были сконцентрированы в одном крохотном сверхплотном сгустке. Если верить математическим расчетам, то в начале расширения радиус Вселенной был и вовсе равен нулю, а ее плотность равна бесконечности. Это начальное состояние называется сингулярностью - точечный объем с бесконечной плотностью. Известные законы физики в сингулярности не работают. В этом состоянии теряют смысл понятия пространства и времени, поэтому бессмысленно спрашивать, где находилась эта точка. Также современная наука ничего не может сказать о причинах появления такого состояния.
Тем не менее, согласно принципу неопределенности Гейзенберга вещество невозможно стянуть в одну точку, поэтому считается, что Вселенная в начальном состоянии имела определенную плотность и размеры. По некоторым подсчетам, если все вещество наблюдаемой Вселенной, которое оценивается примерно в 10 61 г, сжать до плотности 10 94 г/см 3 , то оно займет объем около 10 -33 см 3 . Ни в какой электронный микроскоп разглядеть ее было бы невозможно. Долгое время ничего нельзя было сказать о причинах Большого взрыва и переходе Вселенной к расширению. Но сегодня появились некоторые гипотезы, пытающиеся объяснить эти процессы. Они лежат в основе инфляционной модели развития Вселенной.
Основная идея концепции Большого взрыва состоит в том, что Вселенная на ранних стадиях возникновения имела неустойчивое вакуумоподобное состояние с большой плотностью энергии. Эта энергия возникла из квантового излучения, т.е. как бы из ничего. Дело в том, что в физическом вакууме отсутствуют фиксируемые частицы, поля и волны, но это не безжизненная пустота. В вакууме имеются виртуальные частицы, которые рождаются, имеют мимолетное бытие и тут же исчезают. Поэтому вакуум «кипит» виртуальными частицами и насыщен сложными взаимодействиями между ними. Причем, энергия, заключенная в вакууме, располагается как бы на его разных этажах, т.е. имеется феномен разностей энергетических уровней вакуума.
Пока вакуум находится в равновесном состоянии, в нем существуют лишь виртуальные (призрачные) частицы, которые занимают в долг у вакуума энергию на короткий промежуток времени, чтобы родиться, и быстро возвращают позаимствованную энергию, чтобы исчезнуть. Когда же вакуум по какой-либо причине в некоторой исходной точке (сингулярности) возбудился и вышел из состояния равновесия, то виртуальные частицы стали захватывать энергию без отдачи и превращались в реальные частицы. В конце концов в определенной точке пространства образовалось огромное множество реальных частиц вместе со связанной ими энергией. Когда же возбужденный вакуум разрушился, то высвободилась гигантская энергия излучения, а суперсила сжала частицы в сверхплотную материю. Экстремальные условия «начала», когда даже пространство-время было деформировано, предполагают, что и вакуум находился в особом состоянии, которое называют «ложным» вакуумом. Оно характеризуется энергией предельно высокой плотности, которой соответствует предельно высокая плотность вещества. В этом состоянии вещества в нем могут возникать сильнейшие напряжения, отрицательные давления, равносильные гравитационному отталкиванию такой величины, что оно вызвало безудержное и стремительное расширение Вселенной - Большой взрыв. Это и было первотолчком, «началом» нашего мира.
С этого момента начинается стремительное расширение Вселенной, возникают время и пространство. В это время идет безудержное раздувание «пузырей пространства», зародышей одной или нескольких вселенных, которые могут отличаться друг от друга своими фундаментальными константами и законами. Один из них стал зародышем нашей Метагалактики.
По разным оценкам, период «раздувания», идущий по экспоненте, занимает невообразимо малый промежуток времени - до 10 - 33 с после «начала». Он называется инфляционным периодом. За это время размеры Вселенной увеличились в 10 50 раз, от миллиардной доли размера протона до размеров спичечного коробка.
К концу фазы инфляции Вселенная была пустой и холодной, но когда инфляция иссякла, Вселенная вдруг стала чрезвычайно «горячей». Этот всплеск тепла, осветивший космос, обусловлен огромными запасами энергии, заключенными в «ложном» вакууме. Такое состояние вакуума очень неустойчиво и стремится к распаду. Когда распад завершается, отталкивание исчезает, заканчивается и инфляция. А энергия, связанная в виде множества реальных частиц, высвободилась в виде излучения, мгновенно нагревшего Вселенную до 10 27 К. С этого момента Вселенная развивалась согласно стандартной теории «горячего» Большого взрыва.
Адронная эра продолжалась 10 -7 с. На этом этапе температура понижается до 10 13 К. При этом появляются все четыре фундаментальных взаимодействия, прекращается свободное существование кварков, они сливаются в адроны, важнейшими среди которых являются протоны и нейтроны. Наиболее значимым событием стало глобальное нарушение симметрии, которое произошло в первые мгновения существования нашей Вселенной. Число частиц оказалось чуть больше, чем число античастиц. Причины такой асимметрии точно неизвестны до сих пор. В общем плазмоподобном сгустке на каждый миллиард пар частиц и античастиц на одну частицу оказывалось больше, ей не хватало пары для аннигиляции. Это и определило дальнейшее появление вещественной Вселенной с галактиками, звездами, планетами и разумными существами на некоторых из них.
Лептонная эра продолжалась до 1 с после начала. Температура Вселенной понизилась до 10 10 К. Главными ее элементами были лептоны, которые участвовали во взаимных превращениях протонов и нейтронов. В конце этой эры вещество стало прозрачным для нейтрино, они перестали взаимодействовать с веществом и с тех пор дожили до наших дней.
Эра излучения (фотонная эра) продолжалась 1 млн. лет. За это время температура Вселенной снизилась с 10 млрд. К до 3000 К. На протяжении данного этапа происходили важнейшие для дальнейшей эволюции Вселенной процессы первичного нуклеосинтеза - соединение протонов и нейтронов (их было примерно в 8 раз меньше, чем протонов) в атомные ядра. К концу этого процесса вещество Вселенной состояло на 75% из протонов (ядер водорода), около 25% составляли ядра гелия, сотые доли процента пришлись на дейтерий, литий и другие легкие элементы, после чего Вселенная стала прозрачной для фотонов, так как излучение отделилось от вещества и образовало то, что в нашу эпоху называется реликтовым излучением.
Затем почти 500 тысяч лет не происходило никаких качественных изменений - шло медленное остывание и расширение Вселенной. Вселенная, оставаясь однородной, становилась все более разреженной. Когда она остыла до 3000 К, ядра атомов водорода и гелия уже могли захватывать свободные электроны и превращаться при этом в нейтральные атомы водорода и гелия. В итоге образовалась однородная Вселенная, представлявшая собой смесь трех почти не взаимодействующих субстанций: барионного вещества (водород, гелий и их изотопы), лептонов (нейтрино и антинейтрино) и излучения (фотоны). К этому времени уже не было высоких температур и больших давлений. Казалось, в перспективе Вселенную ждет дальнейшее расширение и остывание, образование «лептонной пустыни» - что-то вроде тепловой смерти. Но этого не случилось; напротив, произошел скачок, создавший современную структурную Вселенную, который, по современным оценкам, занял от 1 до 3 миллиардов лет.
После Большого взрыва образовавшееся вещество и электромагнитное поле были рассеяны и представляли собой газопылевое облако и электромагнитный фон. Спустя I млрд. лет после начала образования Вселенной стали появляться галактики и звезды. К этому времени вещество уже успело охладиться, и в нем стали возникать стабильные флуктуации плотности, равномерно заполнявшие космос. В сформировавшейся материальной среде появлялись и получали развитие случайные уплотнения вещества. Силы тяготения внутри таких уплотнений проявляют себя заметнее, чем за их границами. Поэтому, несмотря на общее расширение Вселенной, вещество в уплотнениях притормаживается, а его плотность начинает постепенно возрастать. Продолжая сжиматься и теряя при этом энергию на излучение, уплотнившееся вещество в результате своей эволюции превращалось в современные галактики. Появление подобных уплотнений и стало началом рождения крупномасштабных космических структур - галактик , а затем и отдельных звезд.
Итак, первым условием появления галактик во Вселенной стало появление случайных скоплений и сгущений вещества в однородной Вселенной. Впервые подобная мысль была высказана И. Ньютоном, который утверждал, что если бы вещество было равномерно рассеяно по бесконечному пространству, то оно никогда бы не собралось в единую массу. Оно собиралось бы частями в разных местах бесконечного пространства. Данная идея Ньютона стала одним из краеугольных камней современной космогонии.
Второе условие появления галактик - наличие малых возмущений, флуктуаций вещества, ведущих к отклонению от однородности и изотропности пространства. Именно флуктуации и стали теми «затравками», которые привели к появлению более крупных уплотнений вещества. Эти процессы можно представить по аналогии с процессами образования облаков в атмосфере Земли. Известно, что водяной пар конденсируется на крохотных частичках - ядрах конденсации.
В середине XX в. были проведены расчеты, описывающие поведение таких сгущений. В частности, было доказано, что в расширяющейся Вселенной участки среды с большей плотностью расширяются медленнее, чем Вселенная в целом. Эти области постепенно отстают в расширении от остальной Вселенной, и в какой-то момент времени они совсем перестают расширяться. Изолированные участки вещества, как правило, очень велики по массе: она составляет в среднем 10 15 -10 16 масс Солнца. Данные массы под действием гравитации начинают сжиматься, причем, происходит это весьма своеобразно - анизотропно. Вначале исходные объекты имеют форму куба, а затем сжимаются в пластинку - «блин». Первоначально изолированные друг от друга плоские «блины» очень скоро вырастают в плотные слои. Эти слои пересекаются, и в процессе их взаимодействия образуется ячеисто-сетчатая структура, где стенками огромных пустот служат «блины». Отдельный «блин» представляет собой сверхскопление галактик и имеет уплощенную форму. Эти первичные сгустки, продолжая сжиматься, становятся сферически симметричными. Кроме того, внутри себя они одновременно фрагментируются на звезды.
Существуют предположения относительно того, почему чаще встречаются спиральные галактики (их около 80%), чем галактики других типов (эллиптические и неправильные). Возможно, спиральные галактики образуются в результате слияния протогалактик в скоплениях. Вначале образуется объект неправильной формы, затем за несколько сотен миллионов лет (немного по космическим меркам) неровности сглаживаются, и образуется массивная эллиптическая галактика. Постепенно в результате вращения такой галактики может образовываться дискообразная структура, которая со временем будет приобретать облик спиральной галактики. Подтверждением этой точки зрения является наличие галактик переходного типа, занимающих промежуточное положение между спиральными и эллиптическими галактиками.
Также есть предположение, почему в скоплениях галактик присутствует одна гигантская галактика, а остальные - мелкие. Считается, что вначале гигантская галактика лишь немного превосходила по своим размерам соседние галактики. Но по мере того, как галактика двигалась по спиральной траектории к центру скопления, она заглатывала более мелкие системы.
Были выдвинуты гипотезы, объясняющие вращение галактик. Сегодня считается, что на ранних стадиях эволюции протогалактики были гораздо больше, чем сейчас. Кроме того, космологическое расширение не успело их разогнать далеко друг от друга, поэтому между ними возникали значительные гравитационные силы. Эти силы принимали вид приливных взаимодействий, которые и вызывали вращение галактик.
Галактики существуют в виде групп (несколько галактик), скоплений (сотни галактик) и облаков скоплений (тысячи галактик). Одиночные галактики во Вселенной встречаются очень редко. Средние расстояния между галактиками в группах и скоплениях в 10-20 раз больше, чем размеры самых крупных галактик. Гигантские галактики имеют размеры до 18 млн. световых лет. Наиболее удаленные из наблюдаемых ныне галактик находятся на расстоянии 10 млрд. световых лет. Свет этих звезд идет к нам миллионы лет, поэтому мы наблюдаем их такими, какими они были много световых лет назад. Пространство между галактиками заполнено газом, пылью и разного рода излучениями. Основное вещество, составляющее межзвездный газ, - водород, на втором месте - гелий. Следует отметить, что водород и гелий - наиболее распространенные вещества не только в межзвездном пространстве, но и вообще во Вселенной.
Наша Галактика - Млечный путь - имеет форму диска с выпуклостью в центре - ядром, от которого отходят спиралевидные рукава. Ее толщина - 1,5 тыс. световых лет, а диаметр - 100 тыс. световых лет. Возраст нашей Галактики составляет около 15 млрд. лет. Она вращается довольно сложным образом: значительная часть ее галактической материи вращается дифференциально, как планеты вращаются вокруг Солнца, не обращая внимания на то, по каким орбитам движутся другие, достаточно далекие космические тела, и скорость вращения этих тел уменьшается с увеличением их расстояния от центра. Другая часть диска нашей Галактики вращается твердотельно, как музыкальный диск, крутящийся на проигрывателе. В этой части галактического диска угловая скорость вращения одинакова для любой точки. Наше Солнце находится в таком участке Галактики, в котором скорости твердотельного и дифференциального вращения равны. Такое место называется коротационным кругом. В нем создаются особые, спокойные и стационарные условия для процессов звездообразования.
Звезды рождаются из космического вещества в результате его конденсации под действием гравитационных, магнитных и других сил. Под влиянием сил всемирного тяготения из газового облака образуется плотный шар - протозвезда, эволюция которой проходит три этапа.
Первый этап эволюции связан с обособлением и уплотнением космического вещества. Второй представляет собой стремительное сжатие протозвезды. В какой-то момент давление газа внутри про-тозвезды возрастает, что замедляет процесс ее сжатия, однако температура во внутренних областях пока остается недостаточной для начала термоядерной реакции. На третьем этапе протозвезда продолжает сжиматься, а ее температура - повышаться, что приводит к началу термоядерной реакции. Давление газа, вытекающего из звезды, уравновешивается силой притяжения, и газовый шар перестает сжиматься. Образуется равновесный объект - звезда. Такая звезда является саморегулирующейся системой. Если температура внутри не повышается, то звезда раздувается. В свою очередь, остывание звезды приводит к ее последующему сжатию и разогреванию, ядерные реакции в ней ускоряются. Таким образом, температурный баланс оказывается восстановлен. Процесс преобразования протозвезды в звезду растягивается на миллионы лет, что сравнительно немного по космическим масштабам.
Рождение звезд в галактиках происходит непрерывно. Этот процесс компенсирует также непрерывно происходящую смерть звезд. Поэтому галактики состоят из старых и молодых звезд. Самые старые звезды сосредоточены в шаровых скоплениях, их возраст сравним с возрастом галактики. Эти звезды формировались, когда про-тогалактическое облако распадалось на все более мелкие сгустки. Молодые звезды (возраст около 100 тыс. лет) существуют за счет энергии гравитационного сжатия, которая разогревает центральную область звезды до температуры 10-15 млн. К и «запускает» термоядерную реакцию преобразования водорода в гелий. Именно термоядерная реакция является источником собственного свечения звезд.
Большое значение для характеристики звезд имеетдиаграмма Герцшпрунга - Рассела , которая показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью,спектральным классом и температурой поверхности звезды. Соответственно, диаграмму можно использовать для классификации звёзд и иллюстрации представлений о звёздной эволюции.
Диаграмма даёт возможность (хотя и не очень точно) найти абсолютную величину по спектральному классу - особенно для спектральных классов O-F. Для поздних классов это осложняется необходимостью сделать выбор между гигантом и карликом. Однако определённые различия в интенсивности некоторых линий позволяют уверенно сделать этот выбор. Около 90 % звёзд находятся на главной последовательности. Их светимость обусловлена ядерными реакциями превращения водорода в гелий. Выделяется также несколько ветвей проэволюционировавших звёзд - гигантов, в которых происходит горение гелия и более тяжёлых элементов. В левой нижней части диаграммы находятся полностью проэволюционировавшие белые карлики.
С момента начала термоядерной реакции, превращающей водород в гелий, звезда типа нашего Солнца переходит на так называемую главную последовательность диаграммы, в соответствии с которой будут изменяться с течением времени характеристики звезды: ее светимость, температура, радиус, химический состав и масса. После выгорания водорода в центральной зоне у звезды образуется гелиевое ядро. Водородные термоядерные реакции продолжают протекать, но только в тонком слое вблизи поверхности этого ядра. Ядерные реакции перемещаются на периферию звезды. Выгоревшее ядро начинает сжиматься, а внешняя оболочка - расширяться. Оболочка разбухает до колоссальных размеров, внешняя температура становится низкой, и звезда переходит в стадию красного гиганта. С этого момента звезда выходит на завершающий этап своей жизни. Наше Солнце это ждет примерно через 8 млрд. лет. При этом его размеры увеличатся до орбиты Меркурия, а может быть, и до орбиты Земли, так что от планет земной группы ничего не останется (или останутся оплавленные камни).
Для красного гиганта характерна низкая внешняя, но очень высокая внутренняя температура. При этом в термоядерные процессы включаются все более тяжелые ядра, что приводит к синтезу химических элементов и непрерывной потере красным гигантом вещества, которое выбрасывается в межзвездное пространство. Так, только за один год Солнце, находясь в стадии красного гиганта, может потерять одну миллионную часть своего веса. Всего за десять - сто тысяч лет от красного гиганта остается лишь центральное гелиевое ядро, и звезда становится белым карликом. Таким образом, белый карлик как бы вызревает внутри красного гиганта, а затем сбрасывает остатки оболочки, поверхностных слоев, которые образуют планетарную туманность, окружающую звезду.
Белые карлики невелики по своим размерам - их диаметр даже меньше диаметра Земли, хотя их масса сравнима с солнечной. Плотность такой звезды в миллиарды раз больше плотности воды. Кубический сантиметр его вещества весит больше тонны. Тем не менее, это вещество является газом, хотя и чудовищной плотности. Вещество, из которого состоит белый карлик, - очень плотный ионизированный газ, состоящий из ядер атомов и отдельных электронов.
В белых карликах термоядерные реакции практически не идут, они возможны лишь в атмосфере этих звезд, куда попадает водород из межзвездной среды. В основном эти звезды светят за счет огромных запасов тепловой энергии. Время их охлаждения - сотни миллионов лет. Постепенно белый карлик остывает, цвет его меняется от белого к желтому, а затем - к красному. Наконец, он превращается в черный карлик - мертвую холодную маленькую звезду размером с земной шар, который невозможно увидеть из другой планетной системы.
Несколько иначе развиваются более массивные звезды. Они живут всего несколько десятков миллионов лет. В них очень быстро выгорает водород, и они превращаются в красные гиганты всего за 2,5 млн. лет. При этом в их гелиевом ядре температура повышается до нескольких сотен миллионов градусов. Такая температура дает возможность для протекания реакций углеродного цикла (слияние ядер гелия, приводящее к образованию углерода). Ядро углерода, в свою очередь, может присоединить еще одно ядро гелия и образовать ядро кислорода, неона и т.д. вплоть до кремния. Выгорающее ядро звезды сжимается, и температура в нем поднимается до 3-10 млрд. градусов. В таких условиях реакции объединения продолжаются вплоть до образования ядер железа - самого устойчивого во всей последовательности химического элемента. Более тяжелые химические элементы - от железа до висмута также образуются в недрах красных гигантов, в процессе медленного захвата нейтронов. При этом энергия не выделяется, как при термоядерных реакциях, а, наоборот, поглощается. В результате сжатие звезды все убыстряется.
Образование же наиболее тяжелых ядер, замыкающих таблицу Менделеева, предположительно происходит в оболочках взрывающихся звезд, при их превращении в новые или сверхновые звезды, которыми становятся некоторые красные гиганты. В зашлакованной звезде нарушается равновесие, электронный газ более не способен противостоять давлению ядерного газа. Наступает коллапс - катастрофическое сжатие звезды, она «взрывается внутрь». Но если отталкивание частиц или какие-либо другие причины все же останавливают этот коллапс, происходит мощный взрыв - вспышка сверхновой звезды. Одновременно при этом в окружающее пространство сбрасывается не только оболочка звезды, но и до 90% ее массы, что приводит к образованию газовых туманностей. При этом светимость звезды увеличивается в миллиарды раз. Так, был зафиксирован взрыв сверхновой звезды в 1054 г. В китайских летописях было записано, что она видна днем, как Венера, в течение 23 дней. В наше время астрономы выяснили, что эта сверхновая звезда оставила после себя Крабовидную туманность, являющуюся мощным источником радиоизлучения.
Взрыв сверхновой звезды сопровождается выделением чудовищного количества энергии. При этом рождаются космические лучи, намного повышающие естественный радиационный фон и нормальные дозы космического излучения. Так, астрофизики подсчитали, что примерно раз в 10 млн. лет сверхновые звезды вспыхивают в непосредственной близости от Солнца, повышая естественный фон в 7 тысяч раз. При взрыве сверхновых идет сброс всей внешней оболочки звезды вместе с накопившимися в ней «шлаками» - химическими элементами, результатами деятельности нуклеосинтеза. Поэтому межзвездная среда сравнительно быстро обретает все известные на сегодняшний день химические элементы тяжелее гелия. Звезды следующих поколений, в том числе и Солнце, с самого начала содержат в своем составе и в составе окружающего их газопылевого облака примесь тяжелых элементов.
Хотя появление крупномасштабных структур во Вселенной привело к образованию множества разновидностей галактик и звезд, среди которых есть совершенно уникальные объекты, все же с точки зрения дальнейшей эволюции Вселенной особое значение имело появление звезд - красных гигантов. Именно в этих звездах в ходе процессов звездного нуклеосинтеза появилось большинство элементов таблицы Менделеева. Это открыло возможность для новых усложнений вещества. В первую очередь, появилась возможность образования планет и появления на некоторых из них жизни и, возможно, разума. Поэтому образование планет стало следующим этапом в эволюции Вселенной.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Актуальность данного исследования
Христианский гностицизм (в научном обиходе часто - просто гностицизм, от греческого "гнозис", знание) первых двух-трех веков нашей эры является вот уже почти полтора столетия наиболее популярным среди гуманитарно ориентированных исследователей течением неканонического христианства (1), равно как и весьма частым объектом исследований историков христианской религии, особенно в тех случаях, когда они исследуют всевозможные "ереси" последней. Такой научный интерес тесно связан, во-первых, с мировоззренческим дуализмом гностиков, почти полностью отсутствующим в прочих религиозно-философских системах и практически в неизменном виде унаследованным только прямыми "потомками" гностиков - манихеями. Именно такой дуализм ближе всего, на наш взгляд, подошел к философской разгадке тайны, будоражащей умы всего мыслящего человечества на протяжении всей истории его существования - тайны происхождения и укоренения зла в нашем мире.
Кроме того, очень важным фактором в таком интересе является примерно тогда же (век-полтора назад) возникшая в среде свободомыслящих людей потребность в эзотерическом знании, обусловленная разочарованием как в поздне-просвещенческом и позитивистском (а позже - в марксистском и ницшеанском) атеизме, так и в привычных церковных догматах, пожалуй, больше оставляющих за скобками, нежели объясняющих. Гностицизм и есть, на наш взгляд, наиболее эзотеричное (а значит, и больше объясняющее) из всех раннехристианских течений, и сделала его таковым именно его космология, почти отсутствовавшая в "обычном" христианстве. В самом деле, этические воззрения и нормы гностиков в их разных школах почти не отличались как друг от друга, так и от отличавшейся повышенной строгостью этики именно эзотерических верований или ветвей в прочих религиях, и их этику можно охарактеризовать очень кратко: это - этика добродетельного аскетизма (2), о которой и так уже известно более чем достаточно и на которую практически не влияли разногласия в космологических построениях, не имевших в то время соперников среди других религиозно-философских систем (Ближнего Востока как минимум) по части своей грандиозности и увлекательности.
Конечно, следует помнить о том, что всякая религиозная (в отличие от научной) космология - не более чем шифр. Хотя бы частично раскрыть его, чтобы понять, что на самом деле имели в виду авторы того или иного трактата, говоря о каждом конкретном космологическом процессе или категории, можно лишь опираясь на космологические тексты других очень развитых систем - в частности, на систему Веданты в Индии. (3) Но для такого рода анализа наших текстов потребовался бы объемистый многотомный труд, почти непосильный одному исследователю. Поэтому сейчас наша задача скромнее; ее мы обозначим чуть ниже.
Мы часто пишем здесь об этих космологиях во множественном числе. Почему? Одной из целей данной работы будет как раз показать, - второй раз после Ю. Николаева (см. Лит., 16) максимально подробно и впервые с опорой на все годные для этой цели оригинальные тексты - что единой гностической космологии, строго говоря, никогда не существовало, но были лишь некоторые общие воззрения и наименования, объединявшие разные космологии. (4)
Теперь о текстах. Вплоть до издания в Европе в прошлом веке переводов на европейские языки таких древних гностических кодексов, как Аскевианский, Брюсианский и Берлинский папирус (5), а также открытия в ХХ веке наших Кодексов Наг Хаммади (ряду текстов которой и посвящена данная работа), все сведения о гностиках, включая цитировавшиеся ими фрагменты трудов последних, ученые и просто интересующиеся могли почерпнуть исключительно из трудов т.н. ересиологов и отцов раннехристианской церкви: Иринея Лионского, Ипполита, Евсевия, Епифания, Филастрия, Тертуллиана, Иеронима, а также Псевдо-Тертуллиана, Псевдо-Иеронима, отчасти Иоанна Дамаскина и др. Опирались и на не столь яростно враждебные по отношению к гностикам Строматы Климента Александрийского. С открытием же подлинников гностических текстов именно проблемы исследований и сопоставлений космогоний в различных трактатах (6) существенно упростились в том смысле, что здесь стало куда больше обоснованных утверждений, чем очень туманных гипотез относительно правоты или неправоты того или иного ересиолога (7).
В России широкомасштабные исследования гностицизма начались в 1913 году (если не считать "Истории..." Болотова, где гностическим учениям посвящен почти целый том) с выходом в Киеве книги Ю. Николаева по церковной истории В поисках Божества, в которой свыше 150 страниц было посвящено гностикам и которая основывается на сочинениях ересиологов, но, к сожалению, совершенно не опирается на уже найденные в то время гностические трактаты (9). Эта книга была издана мизерным тиражом и быстро стала библиографической редкостью (10). Кстати, этот труд имеет тем большую ценность, что, насколько нам известно, никого из цитируемых в нем известных ересиологов, кроме Иринея и Климента Александрийского, до сих пор полностью не перевели на русский язык. Вслед же за данным исследованием, в 1917 г., выходит, уже с православных позиций написанная, книга М. Поснова Гностицизм II века и победа христианской церкви над ним. Кроме того, в 20-е гг. ХХ в. выходит любопытная работа книга А. Древса "Происхождение христианства из гностицизма". Затем исследований данной темы почти не было до 1979 года, когда выдающийся российский исследователь коптскоязычных гностических трудов М.К. Трофимова выпустила книгу Историко-философские вопросы гностицизма, в которой, однако, среди четырех переведенных с коптского и откомментированных текстов из Библиотеки Наг Хаммади не было ни одного космологического.
В 1989-90 гг. последовательно и большими тиражами выходят два издания сборника Апокрифы древних христиан, вся вторая часть которого (см. Лит., 26) была также составлена М.К. Трофимовой и посвящена переводу и комментариям гностических текстов, в т.ч. космологического Апокрифа Иоанна. (11) Из других публикаций необходимо отметить переводы тем же автором отдельных глав трактата Pistis Sophia и комментарии к ним, печатавшиеся в Вестнике древней истории и в ряде Сборников статей в течение 90-х гг. (см. Лит., 27,29-33); две книги петербургского коптолога А.Л. Хосроева, посвященные текстам из Библиотеки Наг Хаммади (12), а также часть книги А.И. Еланской "Изречения египетских Отцов" посвященную гностическим космологическим текстам "Трактат без названия (О сотворении мира)", "Ипостась Архонтов" и сотериологическому "Апокалипсису Адама". (13) Есть также блестящая, на наш взгляд, статья Е.П. Блаватской с комментариями к Pistis Sophia, лишь спустя сто с лишним лет после своего написания опубликованная в России (14). Прочих русскоязычных исследований гностической проблемы всего несколько, в т.ч. перевод (1998 г.) книги "Гностицизм " Г. Йонаса, где, впрочем, больше говорится о гностицизме как явлении или вовсе о манихейских текстах, нежели о собственно гностических школах и тем более трактатах. Совсем недавно (в 2003 г.) вышло также обстоятельное исследование ересиологических трудов, посвященных гностикам, выполненное видным российским исследователем Е.В. Афанасьевым.
Тем не менее, обзорного труда, систематизирующего гностические космологические доктрины с опорой на гностические тексты не существует до сих пор и, насколько нам известно, пока не готовится (хотя отдельных работ, посвященных гностической космологии, в мире существует не одна сотня). Простой пример: если Библиотека Наг Хаммади была открыта еще в 1945 году, то полный комментированный английский перевод ее текстов появляется в двух изданиях лишь в 1977 и 1988 гг. (Лит., 115), (15) но и это издание было, скорее, научно-популярным, чем научным. Научное же издание переводов и пространных комментариев текстов из Наг Хаммади было завершено лишь в 2001 году в рамках проекта Nag Hammadi Studies.
Целью данной работы, учитывая всё вышеизложенное и опираясь в различных пропорциях на все вышеназванные и находимые здесь же (в Лит.) публикации, является попытка анализа и составления более или менее целостной картины гностических космологий, представленных в различных текстах из Библиотеки Наг Хаммади, в том числе в текстах, формально не являющихся космологическими, а также тех частей их сотериологии, христологии и антропологии, которые неразрывно связаны с их же учениями о Верховном Боге и Космосе.
(1) вернее, окончательно ставшего таковым только после Никейского Собора в 386 г. н.э.
(2) что бы ни говорили ересиологи, особенно Ириней Лионский (в Лит., 11), например, о Карпократе, якобы проповедовавшем спасение через промискуитет и устраивавшем ритуальные оргии
(3) К сожалению, тексты других направлений христианства почти бессильны нам в этом помочь - мы можем лишь ограничиться сопоставлением цитат, что не имеет для нас особого смысла.
(4) Судя по всему, единственным во всем мире человеком, вплотную подошедшим (не более того) к решению этой задачи, опираясь на известные уже в XIX веке тексты гностиков, была основатель Теософского общества Е.П. Блаватская - см. Лит., 5-6.
(5) или Berlinere Gnostische 8502, или Papyrus Berolinesis 8502,1-4; см. Лит., 71, 109, 135); о его составе см. Приложение. Он был обнаружен в последнее десятилетие XIX века (точная дата неизвестна) в Египте, а уже в 1896 г. известный коптолог К. Шмидт на торжественной церемонии в Прусской Академии Наук передал этот Кодекс, подаренный Каирским музеем в Египте, музею Берлинскому. Курт Рудольф (см. Лит., 135, стр. 28) уверен, что входящее в Берлинский Папирус 8502 Деяние Петра является частью апокрифических, но не гностических Деяний Петра.
(6) хотя с констатациями принадлежности того или иного текста к данной конкретной школе у ученых возникали и возникают большие проблемы (см., в частности, Лит., 103)
(7) часто путавшегося в собственных "свидетельствах" по многим вопросам, хотя в его времена было доступно несравнимо больше гностических первоисточников, чем и пользовались все остальные исследователи, но только не он: например, его трактовка учения собственно Валентина сильно отличалась от трактовки Климента Александрийского (см. Николаева - Лит., 16), которому, на наш взгляд, как и Ипполиту с его Philosophumena, у нас есть гораздо больше оснований доверять; схожие с нашей точки зрения см., в частности, в Лит.,5,6,16.
(8) следовательно, долгое время оставался почти неисследованным космологический дуализм как особый феномен религиозно-философской мысли
(10) каковой и оставалась вплоть до 1995 года, пока не была переиздана в Киеве издательством "София"; второе переиздание, как и первое, малотиражное и не попавшее даже во многие крупные библиотеки, было предпринято в 2001 г.
(11) На Западе он известен в краткой версии еще с прошлого века как Тайная Книга Иоанна (так она названа - The Secret Book Of John - в "Gnostic Scriptures" (Лит., 94), при этом дословно "апокриф" переводится с греческого как "откровенное писание"; ортодоксы канонического христианства часто понимают "апокриф" также как "подложный текст"), или Берлинский папирус 8502,2 . В целом же Берлинский папирус 8502 включает в себя четыре самостоятельных текста, о которых см. в Лит., 73, 74, 109.
(12) в первой из которых, в частности, переведены четыре текста не космологического характера, а в Приложении ко второй - также не космологический Апокалипсис Петра, см. Лит., 34, 36.
(13) Последняя работа была переиздана в 2001 году и дополнена комментированным переводом с коптского Тройственной Прот(о)эннойи; см. Лит., 10.
(14) а также многочисленные главы именно о гностической космологии в ее фундаментальном труде в трех томах и пяти частях - в Тайной Доктрине, написанной к 1889 г., переведенной на русский в 1937 г., но в Росси не выходившей вплоть до провозглашенного ЮНЭСКО "Году Блаватской" - 1991-го; см. Лит., 5-6
(15) Переводов всех текстов на какой-либо другой западноевропейский язык, собранных в одной более или менее доступной книге, тем более с прямой преемственностью исследовательской линии - не существует вовсе. Кроме того, нам представляются исследовательские предисловия именно к наиболее значимым для религиоведов переводам текстов в этих изданиях слишком краткими, а потому лишенными сравнительного анализа текстов и опоры на дохристианскую эзотерическую традицию.
Умоляю тебя, дитя мое, посмотри на небо и землю и, видя все, что на них, познай, что все сотворил Бог из ничего и что так произошел и род человеческий. (Мак. 7:28)
Космологией называется наука о творении и развитии Вселенной. Представления о мире как развивающемся целом начали складываться ещё в античности. Платон учил, что мир сотворён Творцом (Демиургом) и является несовершенным отражением сферы совершенных вечных форм. Аристотель разделил мир на надлунный и подлунный, приписывая каждому из них свойства, соответствующие зрительному восприятию.
Постепенно человеческий разум раздвигал горизонты Вселенной. Птолемей, объединив философию Аристотеля и христианское мировоззрение, предложил модель вселенной, в которой Земля является центром, а вокруг неё движутся по своим сферам все известные в то время космические тела.
К XVI веку система Птолемея давала значительные погрешности в вычислении движения планет, что требовало введения громоздких, ничем не обоснованных поправок. В качестве альтернативы Николай Коперник предложил модель мира, в которой все планеты вращались по круговым орбитам вокруг Солнца, что по сравнению с моделью Птолемея давало большую точность в вычислении.
Затем Иоанн Кеплер, для повышения точности расчётов, предположил, что планеты движутся не по круговым, а по эллиптическим орбитам. Наконец, революционные открытия в области космологии последовали в начале XX столетия благодаря трудам швейцарского физика Альберта Эйнштейна.
Основы современной космологии
Возникновение современной космологии связано с созданием общей теории относительности (ОТО) Эйнштейном в 1916 г. Из уравнений ОТО следует кривизна пространства-времени и связь кривизны с плотностью массы (энергии).
Применив общую теорию относительности к Вселенной в целом, Эйнштейн обнаружил, что такого решения уравнений, которому бы соответствовала не меняющаяся во времени Вселенная не существует. Однако Эйнштейн представлял себе Вселенную как стационарную. Поэтому он ввёл в полученные уравнения дополнительное слагаемое, обеспечивающее стационарность Вселенной.
В 1922 г. советский математик А. Фридман впервые решил уравнения общей относительности применительно ко всей Вселенной, не накладывая условия стационарности. Он показал, что Вселенная, заполненная тяготеющим веществом должна расширяться или сжиматься. Полученные Фридманом уравнения лежат в основе современной космологии.
Открытие Хаббла
В 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл опубликовал статью «Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей», в которой изложил эпохальное открытие: «во всех частях неба все далекие галактики удаляются от нас», причём скорость разлёта галактики пропорциональна её удалённости, т.е. чем дальше галактика, тем больше скорость её удаления. Хаббл получил такой вывод на основании экспериментальных данных: красного смещения излучения галактик, а коэффициент пропорциональности между скоростью галактики и её удаленностью получил название постоянной Хаббла.
Открытие Хабблом эффекта красного смещения в излучении галактик и их разбегания лежит в основе концепции расширяющейся Вселенной.
Согласно современным научным данным Вселенная расширяется, но центр расширения отсутствует: из любой точки Вселенной картина расширения будет представляться той же самой, а именно: все галактики будут иметь красное смещение, пропорциональное расстоянию до них. Само пространство как бы раздувается.
Если на воздушном шаре нарисовать галактики и начать его надувать, то расстояния между ними будут возрастать тем быстрее, чем дальше они расположены друг от друга. Разница лишь в том, что нарисованные галактики на шаре сами увеличиваются в размерах, реальные же звёздные системы повсюду во Вселенной сохраняют свой объем вследствие действия сил гравитации. По измеренным значениям скорости разлёта и постоянной Хаббла можно определить и время этого разлёта, т.е. возраст Вселенной, который составляет 10 – 15 млрд. лет. Таким образом, открытие Хаббла перевело вопрос о том, как возникла Вселенная в область компетенции науки.
Модель горячей Вселенной
В 1946 г. в США русским учёным-эмигрантом Георгием Гамовым была предложена концепция «горячей Вселенной», согласно которой сразу после «Большого взрыва» излучение доминировало над веществом вследствие разной скорости изменения плотностей излучения (~R-4) и вещества (~R-3). Теоретические расчёты показывают, что вещество стало преобладать над излучением через время, приблизительно равное 106 лет.
Модель горячей Вселенной получила своё экспериментальное подтверждение в 1965 г. при открытии реликтового излучения американскими учёными Арно Пензиасом и Робертом Херманом. Последние научные данные утверждают, что изотропия излучения очень высока, а его температура в настоящее время составляет 2,726 ˚К.
Согласно модели Гамова плазма и электромагнитное излучение на ранних стадиях расширения Вселенной характеризовались высокой плотностью и температурой. В ходе космологического расширения температура падала. При достижении температуры около 4000˚К произошла рекомбинация протонов и электронов, после чего равновесие образовавшегося вещества (гелия и водорода) с излучением нарушилось – кванты излучения уже не обладали необходимой для ионизации вещества энергией и проходили через него как через прозрачную среду. Температура обособившегося излучения продолжала снижаться и к нашей эпохе составила 2,7˚К. Таким образом, это излучение сохранилось до наших дней как реликт от эпохи рекомбинации и образования нейтральных атомов водорода и гелия. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной, которое называют Большим взрывом.
Модели Вселенной
Основным постулатом классической научной космологии является то, что эволюция Вселенной определяется гравитационными силами. А. Фридман дополнительно к нему постулировал начальные и граничные условия: «Вселенная во время своей эволюции всегда однородна и изотропна». Эти постулаты подтверждаются многочисленными наблюдениями.
В теории однородной и изотропной Вселенной оказываются возможным две модели Вселенной:
1. Модель первого типа. Вселенная неограниченно расширяется, вследствие чего при бесконечном расширении по прошествии многих миллиардов лет ожидается исчезновение всякой структуры Вселенной, и, как следствие, – тепловая смерть. Исчезновение структуры Вселенной описывается как затухание всех малых звёзд через 1012 лет, по прошествии ещё большего периода времени гравитационное коллапсирование центральных областей галактик в черные дыры, затем распад протонов и всех элементов, и, наконец, «испарение» чёрных дыр через излучение.
2. Модель второго типа. Эта модель предсказывает, что расширение Вселенной через 100 млрд. лет сменится сжатием, которое соответствует её деградации. При сжатии температура Вселенной начнёт расти, а при сокращении её размеров до 0,01 современной величины фон излучения ночью станет таким же, как днём. При дальнейшем сжатии после 700 000 лет космическая температура достигнет 10 000 000 градусов, а звёзды и планеты начнут превращаться в космическую плазму, состоящую из ядер, электронов и излучения. Вся материя Вселенной превратится в огненный шар и исчезнет вместе с пространством и временем при «Большом схлопывании» при сингулярности.
К какому типу относится реальная Вселенная, зависит от средней плотности материи ρ. Если ρ меньше некоторого критического значения ρк, то Вселенной соответствует модель 1 типа. Если ρ больше ρк, то расширение Вселенной сменится сжатием. Оценка реальной плотности материи очень трудна, т.к. в неё входят все виды вещества и излучения. Современные данные свидетельствуют скорее о вечном расширении. Эта неопределённость никак не сказывается на общем характере прошлого и современного расширения, а влияет лишь на определение возраста Вселенной.
История ранней Вселенной
Изложенная выше модель горячей Вселенной построена на общих законах физики, надёжно проверенных при атомных плотностях. Это позволяет «заглянуть» в историю до момента не ранее 1*10-4с от начала расширения. До момента рекомбинации, наступившего примерно через 1 млн. лет, Вселенная была непрозрачной для квантов света. Поэтому с помощью электромагнитного излучения нельзя заглянуть в эпоху, предшествующую рекомбинации. Это делается с помощью теоретических моделей.
В последние десятилетия развитие космологии и теории элементарных частиц позволило теоретически рассмотреть самую раннюю сверхплотную, т.н. инфляционную стадию расширения Вселенной, которая завершилась к моменту t=1*10-36 с. На данной стадии Вселенная расширялась с ускорением, а энергия в единице объёма оставалась постоянной.
Рассмотрим, как наука представляет историю Вселенной на ранних этапах. В начале расширения Вселенной её температура была так высока, что энергии фотонов хватало для рождения всех известных пар частиц-античастиц. При Т=1*1013 ˚К во Вселенной рождались и аннигилировали пары различных частиц и их античастиц. При Т=0,5*1013 ˚К практически все протоны и нейтроны аннигилировали, а остались только те, которым «не хватило» античастиц. Фотоны, энергия которых уменьшилась, уже не могли создавать частицы и античастицы. Реликтовый фон показал, что избыток частиц над античастицами составлял всего лишь 1*10-9 от общего числа частиц. Именно из этих «избыточных» частиц и состоит вещество наблюдаемой Вселенной. Через несколько секунд после начала расширения началась эпоха, когда образовались ядра дейтерия, гелия, лития и бериллия – эпоха первичного нуклеосинтеза. Она продолжалась около 3 минут, и в результате образовались ядра гелия. «Космологический нуклеосинтез практически заканчивается на He4; элементы со средними и большими атомными весами образуются в звёздах».
После эпохи нуклеосинтеза (до 3 минут) до эпохи рекомбинации происходило
спокойное расширение и остывание Вселенной.
Такой представляется история Вселенной на временной оси.
| 1040 – Лептонная пустыня | |
| 1038 – Распад протонов и нейтронов на лептоны | |
| 1018 – Смерть Солнца | |
| Стандартное расширение. | 1016 – Образование Галактик |
| 1012 – Образование атомов, отделение света от вещества | |
| 102 – Образование ядер гелия | |
| 10-5 – Образование барионов и мезонов из кварков | |
| 10-10 – Отделение слабого взаимодействия | |
| 10-35 – Появление кварков и антикварков, возникновение барионной ассиметрии | |
| Инфляционное расширение | 10-40 – Отделение сильного взаимодействия |
| 10-43 – Отделение гравитационного взаимодействия от единого | |
| 0 – Большой взрыв |
Сингулярность
Уравнения современной космологии позволяют найти закон расширения однородной и изотропной Вселенной и описать изменение её физических параметров в процессе расширения. Однако теория, однозначно определяющая поведение Вселенной на начальной стадии, не выработана.
В модели изотропной Вселенной выделяется особое начальное состояние – сингулярность. Это состояние характеризуется огромной плотностью материи и кривизной пространства. С сингулярности начинается взрывное, замедляющееся со временем расширение. В этом состоянии нарушаются классические законы физики, что заставляет физиков искать непротиворечивые модели, о которых будет сказано ниже.
Картина вблизи сингулярности следующая. В условиях высокой температуры вблизи сингулярности не могли существовать не только молекулы и атомы, но и даже атомные ядра; существовала лишь равновесная смесь различных элементарных частиц.
Квантовая теория гравитации
Как уже указывалось выше, сингулярность является «камнем преткновения» для классических законов механики, термодинамики и гравитации. Они теряют свой физический смысл в точке сингулярности. Особое положение в связи с этим занимает квантовая механика. Как известно, она полностью абстрагирована от таких понятий как координата и скорость и может успешно описывать поведение объектов через энергетические характеристики: массу и энергию. Поэтому многие учёные надеются получить непротиворечивое описание ранней стадии эволюции Вселенной с помощью теории квантовой гравитации. «Наука пока не располагает полной и согласованной теорией, объединяющей квантовую механику и гравитацию, – пишет в одной из своих работ Стивен Хокинг, - но возможность описания процессов лишь только с помощью квантовой механики приводит к революционным выводам»:
1. В связи с тем, что состояние Вселенной описывается лишь только её квантово-механическими характеристиками, а оно имеет вероятностный характер, то полностью отпадает такая характеристика нашего бытия, как время.
2. Для квантово-механического состояния характерно то, что прошедшее не является причиной настоящего, а настоящее не является причиной будущего в строгом смысле этого слова. Следовательно, можно сказать, что «даже если бы перед Большим взрывом происходили какие-нибудь события, по ним нельзя было бы спрогнозировать будущее, т.к. в точке сингулярности детерминированность событий равна нулю из-за квантово-механических процессов».
Причина мира, как мы видим, по-прежнему является для науки вопросом открытым.
Альтернативные модели Вселенной
Состояние сингулярности, с которого начиналась история Вселенной, может являться весомым аргументом в пользу творения мира. Наука в настоящее время не способна дать ответ на вопрос о том, что было в момент большого взрыва, или даже чуть раньше. «Белые пятна» в этой области теоретической физики, вынуждают ученых разрабатывать различные модели Вселенной, в которых сингулярность не является препятствием для классических законов физики. Ниже мы рассмотрим наиболее значительные из них.
Модель Германа Бонди и Томаса Голда
В 1948 г. Герман Бонди и Томас Голд предложили модель стационарной Вселенной. В её основе лежит идеальный космологический принцип: «не существует не только привилегированного места во Вселенной, но и привилегированного момента времени». Поэтому в любое время во всех точках пространства усредненные температура и плотность Вселенной будут иметь одни и те же значения. Такая Вселенная характеризуется экспоненциальным расширением, компенсируемым перманентным рождением вещества. «Синхронность расширения Вселенной и рождения вещества поддерживает постоянство плотности материи-энергии и тем самым приводит к представлению вечной Вселенной, находящейся в состоянии непрерывного рождения вещества».
Модификация теории относительности действительно «позволяет» 1 км 3
Вселенной за 1 год творить одну частицу. Это не противоречит экспериментальным
данным, но, как замечает Хокинг, такой «производительности» катастрофически
мало для "творения" новых галактик. В связи с тем, что между
расширением Вселенной и рождением вещества отсутствует «тонкая связь», данная
гипотеза является спорной.
Модель Алана Гута
Позднее американский физик Алан Гут предложил модель, в которой Вселенная имела температуру ниже критической для Большого взрыва без нарушения симметрии сил. Это состояние можно сравнить с переохлаждённой водой, когда она при охлаждении определённым образом, не замерзает и при отрицательной температуре. Вселенная в таком состоянии нестабильна и имеет дополнительную энергию, антигравитационное действие которой аналогично действию λ-члена в уравнении стационарной Вселенной. Согласно этой модели, даже в местах, где Вселенная была слишком плотной, взаимное притяжение её частей было слабее отталкивания, что повлияло на характер расширения Вселенной. Все неоднородности при этом могли просто сгладиться, как сглаживаются морщины при раздувании резинового шарика. Гут пришёл к следующему выводу: «Нынешнее гладкое однородное состояние могло развиться из большого числа неоднородностей». Стивен Хокинг не согласен с выводом Гута: «Вселенная расширялась так быстро, что предложенная модель фазового перехода не смогла бы существовать без нарушения симметрии сил». Более того, изотропность реликтового фона свидетельствует о том, что в «…прошлом Вселенная была ещё более однородна».
Модель Линде
В 1983 г. известный космолог Андрей Линде предложил хаотическую модель раздувания. Согласно этой модели Вселенная эволюционировала без фазового перехода и переохлаждения, но под воздействием бесспинового поля. Квантовые флуктуации этого поля в некоторых областях ранней Вселенной возрастали, в результате частицы начали расталкиваться. Энергия поля стала медленно уменьшаться, пока раздувание не перешло в такое же расширение, как в модели «горячей Вселенной». «Одна из областей, - отмечает Линде, - может превратиться в наблюдаемую нами Вселенную». Модель Линде показала, что «современное состояние Вселенной могло возникнуть из большого числа начальных конфигураций, но не из всякого начального состояния могла появиться такая Вселенная как наша».
Модель раздувания оставляет вопрос о начальных условиях возникновения Вселенной открытым.
Модель Хокинга
Стивен Хокинг стоит особо в ряду физиков-теоретиков. Главным для него является найти подходящую непротиворечивую математическую модель мира. Поэтому он сильно увлёчен введением математических переменных, функций, которые не являются отражением реальности, а лишь служат для упрощения математического аппарата поставленной им теории. Для упрощения математического аппарата им могут быть использованы переход из одной системы координат в другую и неподкреплённая никакими реальными физическими процессами замена действительного времени мнимым.
Хокинг считает, что сингулярность лишает модель Большого взрыва предсказательной силы, т.к. в момент сингулярности нарушаются законы физики и «...из Большого взрыва могло появиться что угодно». Поскольку квантовая теория утверждает, что «может произойти всё, что угодно, если только это не запрещено абсолютно», то Хокинг привлекает во всей полноте математический аппарат и методы квантовой теории. Он вводит понятие волновой функции Вселенной. Необходимость интегрирования требует введения особых граничных условий. Хокинг их вводит: «Граничное условие для Вселенной в том, что у неё нет границ». В его модели Вселенная не имеет границ и замкнута. Хокинг приводит следующий пример: если мы пойдём вдоль экватора, то вернёмся в ту же точку, не достигнув края (границы) Земли, и никто не будет спорить, что Земля ограничена. Хокинг считает, что «предположение об отсутствии границ может объяснить всю структуру Вселенной, включая маленькие неоднородности вроде нас самих».
Вселенная Хокинга не испытывает никаких сингулярностей. Более того, «положение об отсутствии границ превращает космологию в науку, поскольку позволяет предсказать результат любого эксперимента». В этой модели Вселенная рождается из ничего в буквальном смысле, и для этого не требуется существования вакуума.
Хокинг отмечает, что даже если «квантовая теория восстанавливает предсказуемость, потерянную классической теорией, она это делает не полностью». Для Хокинга важно, не то, что его теория не отражает реальность, а то, что эта теория имеет предсказательную силу: «Я не требую, чтобы теория соответствовала реальности, поскольку я не знаю, как она устроена. Реальность не является величиной, которую можно проверить с помощью лакмусовой бумажки. Всё это я связываю с тем, что теория должна предсказывать результаты измерений».
Однако сам Хокинг соглашается, что его квантовая модель «не описывает Вселенную, в которой мы живём, которая заполнена материей...», и для построения более «реалистической модели» опускает ранее привлекавшийся для объяснения космологический член и «включает» поля материи: «…похоже, что нужно иметь во Вселенной скалярное поле j с потенциалом V(j)», которое лишь при определённых условиях эквивалентно космологическому члену.
На наш взгляд, модель Хокинга является отражением мировоззрения автора. Для того, чтобы получить спонтанное, хаотичное рождение Вселенной, Хокинг накладывает на Вселенную условие отсутствия границ. Его Вселенная не нуждается в Творце, не нуждается во внешней причине, она существует только потому, что она не может не быть в силу собственной необходимости.
Илья Пригожин считает, что введение Хокингом мнимого времени вместо реального искажает картину реальности: «Предложение Хокинга (о мнимом времени – В. Р.) выходит за рамки теории относительности, но в действительности представляет собой ещё одну попытку отрицать реальность времени, описывая нашу Вселенную как статичную геометрическую структуру…».
Мы считаем, что безупречное применение математического аппарата может подтвердить любую теорию и какую угодно модель, однако мир, наделённый характеристиками вечного бытия, не может отражать ту реальность, в которой мы живём.
Космологическая модель Пригожина
Лауреат Нобелевской премии за достижения в области неравновесных процессов Илья Пригожин предложил свое понимание происхождения Вселенной. Он считает, что Вселенная возникла из «квантового вакуума» вследствие необратимого фазового перехода. Он утверждает, что Вселенная начала быть во времени, т.е. время вечно, а мир, наша Вселенная существует определённое время. Модель сотворения мира «из ничего» названа им «бесплатным завтраком», и является несостоятельной, поскольку «...вакуум уже наделен универсальными постоянными». Поэтому в его модели Вселенная возникает, формируется из чего-то прежде существующего. Творение мира Пригожин называет актом, трансцендентным по отношению к физической реальности.
Само возникновение видимого мира Пригожин связывает не с сингулярностью, а с неустойчивостью квантового вакуума. «Большой взрыв, – считает он, – необратимый процесс». Пригожин считает, «что от Правселенной, которую мы называем квантовым вакуумом, должен был произойти фазовый переход…».
По мнению Пригожина, «Вселенные возникают там, где амплитуды гравитационного поля и поля материи имеют большие значения».
В заключение краткого обзора концепций ученых необходимо отметить, что любое рассуждение о физическом состоянии Вселенной есть лишь плод интеллекта. Здесь наука подходит «...к краю положительного знания в опасной близости к научной фантастике», поскольку невозможно экспериментальное подтверждение теории. Поэтому построение учёным теоретической модели Вселенной всегда является отражением его мировоззрения.
Творение Вселенной «из ничего»
Современная теоретическая физика не знает законов, описывающих самозарождение Вселенной, поэтому в научной литературе употребляется термин «творение из ничего».
Согласно теории относительности энергия тела зависит от его массы. Даже если тело покоится, его энергия в этом состоянии, согласно уравнению Эйнштейна, определяется массой покоя:
E = mc²
Известно, что материя во Вселенной обладает положительной энергией. Всё вещество притягивает себя силами гравитации. Два близко расположенных тела обладают энергией, меньшей, чем каждое из них в отдельности, так как часть энергии уходит на гравитационное взаимодействие. Это явление называется дефектом масс.
Оно наблюдается как в микромире (энергия атомного ядра определяется суммой энергий элементарных частиц, за вычетом энергии связи), так и в мегамире (масса системы звёзд всегда меньше суммы отдельно взятых звёзд из-за того, что часть массы тел компенсируется энергией гравитационного взаимодействия).
Существование Вселенной с нулевой массой можно пояснить с помощью следующего примера. Если взять однородный шар с определённой плотностью и уменьшать его объём, то при определённом радиусе шара силы гравитационного притяжения полностью «скомпенсируют» его начальную массу. Поэтому ОТО допускает существование Вселенной с нулевой массой-энергией. В случае с примерно однородной в пространстве Вселенной «отрицательная энергия гравитации в точности компенсирует положительную энергию вещества», выраженную в массе покоя. Поэтому «новорождённая» Вселенная имела практически нулевую массу покоя и нулевую энергию. Таким образом, даже согласно законам теоретической физики творение Вселенной «из ничего» не противоречит одному из основополагающих законов материального мира – закону сохранения энергии.
Заключения из современной научной космологии
Теперь кратко перечислим основные положения современной научной космологии и проанализируем их.
1. Современная научная космология в корне подорвала классическое представление об окружающем мире как вечном и неизменяемом основании бытия. Согласно научным концепциям мир подвержен эволюционному изменению. Пространство и время, по словам У. Стоугера, «не являются абсолютными, их нельзя рассматривать отдельно от массы-энергии, которой они обладают». Для православного сознания отрицание вечности мира является весомым аргументом в пользу сотворения его Богом: «В начале Бог сотворил небо и землю» (Быт.1.1).
2. «Большой взрыв» – космологическое событие, тесно связанное с началом нашего мира. «Сейчас большинство космологов едины во мнении, - пишет в своей статье В. Г. Кречет, - что рождение Вселенной было квантовым процессом – Вселенная произошла в результате квантового перехода из потенциальной возможности в реальность ("Совершила скачок из Ничего во Время")». Акт рождения Вселенной признаётся единственным и неповторимым ни в одной лаборатории мира.
3. Мир, Вселенная начинает быть практически «из ничего». Это «ничего» ученые строго отделяют от того, что «родилось» потом.
«Творение» Вселенной «из ничего», не нарушающее законы сохранения энергии, признаётся современными физиками как неоспоримый аспект научной космологии. Однако важно отметить, что научное «из ничего» в действительности всегда есть «нéчто», в то время как богословие утверждает, что «ничто» есть полное отсутствие бытия. Например, при ионизации вакуума могут возникать пáры частица-античастица, но вакуум уже сам имеет определённое бытие, которое представляется физиками в высшей степени полным. «Что касается "создания из ничего" и вопроса о временном начале, - пишет У. Стоугер, - современная космология и физическая наука…, вероятно, никогда не придут самостоятельно к изучению этих вопросов на основании лишь космологии,... они недостаточно компетентны, чтобы заполнить гигантский пробел между абсолютным небытием (исключая Бога) и чем-то сотворенным». Поэтому если и существует абсолютное ничто, то наука не будет способна сказать что-либо о нём, поскольку оно не может быть измерено.
4. На начальной стадии развития Вселенной излучение превалировало над веществом, чему есть экспериментальное подтверждение. Обнаруженный электромагнитный фон реликтового излучения свидетельствует о строгой упорядоченности и однородности Вселенной на ранних стадиях развития. Этот фон является бесспорным фактом того события, о котором в Библии сказано: «Да будет свет!» (Быт. 1.2.). Проникнуть в историю дальше момента разделения света от вещества и подтвердить теорию экспериментально для науки не представляется возможным.
5. Квантово-механические процессы, происходящие на самых ранних стадиях развития Вселенной, свидетельствуют об отсутствии причинно-следственных связей. Для такого состояния неприменимы понятия «до» и «после», «ранее» и позже». Этот момент можно соотнести с попыткой ответить на вопрос о том, что «было, когда времени не было». Отсутствие строгой причинности свидетельствует о том, что события, предшествовавшие «Большому взрыву», не являются причиной бытия нашего мира. Поэтому причина мира остаётся лишь за пределами тварного бытия.
Размышляя о возможной первопричине мира, проф. М. Рьюз пишет: «Понятие о таковой причине возвращает нас, по сути дела, к признанию Высшей силы того или иного рода, которую вполне можно именовать Богом… Вообще же, предположение, что за покровом наличного бытия вселенной, за её организацией должен скрываться некий Разум, начинает казаться в наши дни всё более правдоподобным».
Даже в лице такого атеистически настроенного физика как Стивен Хокинг, современные ученые признают, что «большинство учёных пришло к убеждению, что Бог позволяет Вселенной развиваться в соответствии с определённой системой законов, и не вмешивается в её развитие, и не нарушает эти законы…, но законы ничего нам не говорят о том, как Вселенная выглядела, когда возникла, - завести часы и выбрать начало, всё-таки могло быть делом Бога».
Православное богословие о творении мира
Православное богословие черпает понимание происхождения Вселенной из Священного Писания, которое является для христиан непререкаемым авторитетом. Слово Божие было дано людям в ту эпоху, когда научное знание как таковое не существовало. Оно дано людям независимо от уровня их образованности на все времена. «Чтобы соответствовать любой эпохе, – пишет протоиерей Михаил Захаров, – язык Библии должен быть аллегоричен, а её тексты должны толковаться в зависимости от уровня знаний конкретной исторической эпохи».
Наука и Библия описывают один и тот же объект – видимую нами природу. Библейское сказание авторитетно и неизменно, труд ученых, напротив, состоит в раскрытии картины мира через термины и понятия на основе постоянно развивающегося научного опыта. Подобный труд, но на основании библейского повествования, предпринимают и богословы: «Ибо невидимое Его, вечная сила Его и Божество, от создания мира через рассматривание творений видимы» (Рим. 1:20). Ниже мы рассмотрим основные положения святоотеческой космологии, которые могут быть соотнесены с соответствующими положениями научной космологии.
1. Бог – творец мира, как видимого, так и невидимого. «Для мира Бог есть начало, – пишет святитель Григорий Нисский, - предел, источник существования и цель всех стремлений». Всемогущество Бога в акте творения для верующего человека не вызывает никакого сомнения: «Создатель, имея творческую силу, достаточную не для одного только мира, но в бесконечное число крат превосходнейшую, все величие видимого мира привёл в бытие одним мановением воли».
2. Поскольку мир сотворен Богом, он, следовательно, не вечен, и имеет начало. Протоиерей Василий Зеньковский замечает, что тварность мира – «это есть утверждение, что мир не имеет корней в самом себе, что мир возник благодаря некоей надмирной силе». Идея тварности заставляет рассматривать соотношение двух реальностей – Бога и мира. Эта идея впервые была выражена в Ветхом Завете: «Посмотри на небо и землю, и, видя всё, что на них, познай, что всё сотворил Бог из ничего» (2Мак. 7,28).
2. Бог создал мир из ничего. Бог, не нуждаясь для создания мира в исходном материале, творит мир не только по форме, но и по веществу. «Он (Бог) помыслил и том, каким должен быть мир, и произвёл материю, соответствующую форме мира», - пишет святитель Василий Великий.
Для изложения этого догмата христианства нужно сделать вводные замечания. Утверждение, что Бог – есть абсолютное, совершенное, полное бытие, не вызывает ни у кого возражений. Если мир, как и Бог, вечен, то он также абсолютен и имеет основания в самом себе. Тогда и Бог, и мир абсолютны, а последний является для нас выражением Бога, Его абсолютной сущности. Предупреждая научные открытия XX в. об относительности пространства и времени, а, следовательно, и всего мира в целом, христианские философы на основании Божественного Откровения утверждали, что Бог и мир по сущности различны. Преподобный Иоанн Дамаскин писал, что мир бесконечно отстоит от Бога не местом, а природой. Различие по сущности означает абсолютность Одного – (Бога), обусловленность другого (мира).
В. Н. Лосский, подтверждая онтологический дуализм Бога и мира, писал, что «творение "из ничего" как раз и означает акт, производящий нечто вне Бога, сотворение сюжета абсолютно нового, не обоснованного ни божественной природой, ни какой-либо материей, ни возможностью какого-либо бытия вне Бога». Таким образом, православное богословие видит бытие мира обусловленным бытием Бога.
3. Мир создан цельным, прекрасным, гармоничным. В конце каждого дня творения Господь оглядывал созданное и видел, «что оно хорошо». (Быт 1.25). Удивляясь красоте мира, святитель Григорий Нисский писал: «Мир есть целое, стройное и согласное», а святитель Василий Великий, подчёркивая особую любовь и согласие мира, отмечал: «Мир есть целое при всей разнородности своего состава, ибо связан от Бога неким неразрывным союзом любви в единое общение и в одну гармонию». Красота и гармония мира определяются причастностью творческому акту Бога: «Бог не только причина мира, но и его художник». Целостность и гармоничность мира являются основанием его познаваемости для человеческого разума и причиной всякого научного знания.
4. Мир существует согласно установленным Богом законам. Совокупность законов, определяющих бытие мира, мы можем назвать божественным замыслом о мире. Этот божественный замысел не мог возникнуть в Боге внезапно, он существовал ещё до бытия мира, т.е. вне времени, в вечности: «Ведомы Богу от вечности все дела Его» (Деян.15,18). Православие утверждает, что мир был создан Богом посредством божественных идей. Вот как говорит об этом святитель Василий Великий: «Было нечто, как вероятно, и прежде сего мира.... Еще ранее бытия мира было некоторое состояние, приличное премирным силам, превысшее времени, вечное, приснопродолжающееся. В нем-то Творец и Зиждитель всяческих совершил создания – мысленный свет, приличный блаженству любящих Господа, разумные и невидимые природы (выделено нами – В. Р.) и все украшение умосозерцаемых тварей, превосходящих наше разумение, так что нельзя изобрести для них и наименований». Эти божественные идеи в «…акте творения, засеменяя тварное бытие, живут с этого момента нераздельной от мира жизнью… Но идеи в мире – от Бога, но в мире они не есть Бог и не делают мир Богом, - говорит протоиерей В. Зеньковский, - они пребывают в тварном мире, который не имеет в самом себе ключа к пониманию его, откуда в мире идеи». Преподобный Иоанн Дамаскин также утверждает предвечное существование законов бытия мира: «Бог созерцал все вещи прежде бытия их от вечности, …и каждая вещь получает бытие своё в опредёленное время, согласно с Его вечной, соединённой с хотением мыслью, которая есть предопределение, и образ, и план».
О планомерном постепенном характере возникновения мира говорит святитель Василий Великий: «Они-то (разумные, мысленные твари), - наполняют собою сущность невидимого мира… А когда уже стало нужно присоединить к существующему и сей мир,… тогда произведено сродное миру и находящимся в нем животным и растениям преемство времени, всегда поспешающее и протекающее, и нигде не прерывающее своего течения».
Последним важным положением, которое мы желаем отметить, является то, что Бог является причиной мира. Причина возникновения мира кроется в бытии Бога, а не в самом мире. Мир не может быть причиной самого себя. Одной из «причин», побудивших Бога на создание мира преп. Иоанн Дамаскин считает Его благость: «Благий и преблагий Бог не удовольствовался созерцанием Себя Самого, но по преизбытку благости восхотел, чтобы произошло нечто, что в будущем пользовалось бы Его благодеяниями и было причастно Его благости». Однако, это не было необходимостью: «Творение – свободный акт… Для Божественного существа оно не обусловлено никакой внутренней необходимостью». В силу этого богословие не может дать строгое определение «причине мира». Неудивительно, что и наука подошла к такой же границе, за которой разрушаются все причинно-следственные связи мира.