Космологические модели вселенной

Античная модель. Уже первые греческие мудрецы, опираясь на опыт мудрецов Древнего Востока, догадались, что с помощью числа можно описать весь мир. А если космос управляется математикой, то можно построить модели вселенной, чтобы понять ее структуру.

Аристотель представлял себе вселенную конечной. Все находится внутри сферы неподвижных звезд. Ее размер не был известен, хотя Птолемей считал, что она удалена на 20 000 радиусов Земли. За пределами сферы не было ничего.

Другую модель предложили древние атомисты: у вселенной нет края, ибо она бесконечна. Все, в том числе и человек, зависит от сложного взаимодействия атомов и вызванной этим эволюций структуры. Эти процессы требовали огромного времени и пространства, поэтому легче было представить их в бесконечной вселенной.

Школа стоиков во главе с Зеноном (336 – 246) создала еще одну модель, в которой материальный мир похож на остров в бесконечной вселенной.

Модель мира Ньютона. Закон тяготения Ньютона стал отправной точкой для строгой математической космологии. Следует обратить внимание на его переписку с теологом Ричардом Бентли, который видел в науке лишь орудие для борьбы с нарождавшимся атеизмом. Наука выявляет рациональные законы природы, но предполагают ли они существование сверхъестественного существа?

Бентли задавал Ньютону острые вопросы о том, как будет вести себя вещество, равномерно рассеянное в пространстве. Ньютон ответил, что вещество будет оставаться в равновесии, если силы притяжения, действующие на каждую частицу с разных направлений, будут уравновешены. При этом он сравнивал эту ситуацию с иглами (бесконечным их числом), стоящими на остриях. Даже малейшее нарушение равновесия может привести к катастрофическому коллапсу. Поэтому для прошлого и нынешнего существования вселенной, в которой действует гравитация, по-видимому, требуется невероятно точная «настройка». Ученый допускал, что это могла бы осуществить и божественная сила.

Бентли добивался именно такого ответа. И хотя сегодня ученые менее склонны к мысли о существовании бога, они проявляют близость к представлениям математика Паскаля (1623 – 1662): бог – это скрытый бог, поэтому не надо искать доказательство его существования в небесах.

Модель мира Эйнштейна. В 1895 году Хуго фон Зелигер пришел к выводу, что под действием гравитации бесконечная евклидова вселенная с однородно распределенными звездами не может пребывать в абсолютном покое. Фактически, при этих условиях невозможно вычислить значение силы, действующей на частицу в заданной точке пространства. Но природа не может пребывать в таком неопределенном состоянии. Эта новая проблема старой модели побудила Зелигера к введению небольшой модификации в закон тяготения Ньютона, которая чуть-чуть ослабляет гравитационную силу дополнительно к обратной квадратичной зависимости. Эта модификация сходна с более поздним предложением Эйнштейна относительно того, чтобы добавить так называемую космологическую постоянную в уравнения общей теории относительности, чтобы предложенная им модель конечной вселенной могла оставаться в состоянии покоя.

Открытие неевклидовой геометрии изменило подход к данной проблеме. Можно иметь конечную вселенную и в то же время не мучиться над вопросом о крае вселенной. Так что вселенная галактик может быть как конечной, так и бесконечной. Особый случай – однородная и изотропная вселенная. Поскольку из своей галактики мы видим мир изотропным (одинаковое число галактик в разных направлениях), то наша вселенная на достаточно больших масштабах однородна, если только мы не находимся в центре ее. Но это последнее противоречило бы принципу Коперника.

Что касается ограниченности вселенной, то существует одно космологическое наблюдение, которое можно провести невооруженным глазом и очень легко понять. Как известно, ночью темно. Но если бы вселенная имела бесконечную протяженность и была заполнена звездами, то на каждом луче зрения рано или поздно попалась бы поверхность звезды. А если во всех направлениях мы видим поверхности звезд, то все небо днем и ночью должно быть таким же ярким, как поверхность Солнца. В действительности же это не так. В этом и состоит так называемый парадокс немецкого физика и астронома Генриха Ольберса (1758 – 1840): ночное небо должно сверкать как солнечный диск, если мы уверены в том, что вселенная бесконечно велика и бесконечно стара, однако, оно освещено лишь конечным числом звезд (хотя их свыше 100 млрд.), а именно теми, чей свет успел до нас дойти за время жизни вселенной. Это говорит о том, что вселенная имеет конечный возраст, и излучение слишком далеких звезд еще не успело дойти до нас.

В 1917 году Эйнштейн расширил концепцию кривизны пространства, распространив ее приложение от одиночных звезд до вселенной в целом. В космологических построениях доминирует гравитация.

Подход к гравитации, пространству и времени был сформулирован в общей теории относительности и он в корне отличается от «старых» концепций. Одна из особенностей новой версии состояла в создании модели статистической, конечной, но при этом безграничной вселенной. Рассмотрим эту модель.

Вначале Эйнштейн применил данную модель к солнечной системе. Сделав предположение о том, что на больших расстояниях влияние Солнца на общую геометрию исчезает. Когда мы удаляемся от источника гравитации, пространство принимает ту же форму, как и в частной теории относительности, то есть становится плоским. Что ясно для одиночной звезды. Но как быть со вселенной?

В 1917 году Эйнштейн предлагает совершенно новую модель мира. До него Карл Шварцшильд высказывал идею о том, что своей кривизной пространство напоминает сферу, но лишь теперь она получила связь с физической реальностью.

Эйнштейн, придерживаясь принципа Маха (1838 – 1916), который считал, что свойство материального объекта сопротивляться движению в силу инерции обусловлено влиянием остальной вселенной, посчитал, что если частица находится очень далеко от остальной материи, то ее инерция, или инерциальная масса (смотри механику Ньютона) становится исчезающее малой. И он построил космологическую модель, в которой инерция исчезает вдали от Галактики. Задача была невероятной сложной, и тогда Эйнштейн решил обойти проблему бесконечно удаленной инертной массы путем полного исключения бесконечности из космологии. Геометрия его вселенной стала ограниченной, конечной по объему и замкнутой. В ней звезды распределены однородно и поэтому искривляют пространство везде одинаково, создавая в результате сферическое пространство. Таков был его космологический принцип (теорема).

Итак, искривленное пространство-время является истинной причиной гравитации. Эйнштейну удалось прийти к выводу, что любая гравитирующая масса искривляет, или сворачивает, геометрию пространства-времени вокруг себя и что эта искривленная пространственно-временная геометрия затем воздействует на другие находящиеся вблизи массы и воздействует на их движение. Масса захватывает пространство-время, говоря ему, как искривляться, а пространство-время захватывает массу, говоря ей, как двигаться. Расстояние и время вблизи гравитирующего тела отличается от расстояний и времени в пустом пространстве, где они соответствуют геометрии плоского пространства-времени. А расстояние и время вблизи гравитирующего тела соответствует новой, искривленной пространственно-временной геометрии, которая трудна для понимания.

Искривленное трехмерное пространство (еще хуже четырехмерное пространство) невозможно себе представить, пишет Х.Оханьян: если наше трехмерное пространство искривлено, то оно должно быт искривлено в каком-то направлении помимо трех имеющихся. Наш мозг настроен на три измерения, и это не позволяет нам представить себе что-либо, имеющее больше измерений. Некоторые математики утверждают, что могут представить искривленное трехмерное пространство, но если это так, то следует признать, что они ненормальные. В лучшем случае нормальный человек может представить себе такую криволинейную поверхность, как поверхность яблока, или нашей планеты. Эта поверхность представляет собой двухмерное пространство, искривленное в видимое третье измерение.

Искривленное четырехмерное пространство-время общей относительности искривляется в пятое, шестое или даже десятое измерение. Но поскольку мы не можем выйти из своего четырехмерного пространства-времени, чтобы созерцать его кривизну «извне», то нам остается ограничиться только теми свойствами криволинейной геометрии, которые мы в состоянии измерить в четырехмерном пространстве, не выходя в другие измерения.

При изучении двухмерного искривленного пространства мы в таком случае соответственно сосредоточиваемся только на том, что можно измерить на поверхности без привлечение третьего измерения. Например, мы можем разложить треугольники и окружности на земной поверхности и исследовать их геометрию. Сделав это, мы обнаружим, что треугольники и окружности, расстеленные на поверхности Земли, не подчиняются теоремам обычной, плоской евклидовой геометрии. Так, например, на искривленной поверхности Земли квадрат гипотенузы прямоугольного треугольника меньше суммы квадратов катетов. А сумма внутренних углов треугольника больше 180 градусов, тогда как длина окружности с радиусом R меньше 2пиR.

Измеряя эти отклонения, мы можем определять искривленную поверхность Земли, не выходя с ее поверхности в другие вертикальные измерения. Точно так же в искривленном трехмерном или искривленном четырехмерном пространстве мы можем определить искривленность, измерив отклонения в геометрии треугольников и окружностей, даже если не можем выйти за пределы такого пространства и посмотреть на искривление извне.

Другая особенность модели – ее статичность: звезды в среднем неподвижны друг относительно друга, и геометрия неизменна. Следует иметь в виду, что в то время астрономические наблюдения вовсе не противоречили идее статичности. Дискуссии по поводу скоростей удаления некоторых туманностей только начинались, но Эйнштейн (интуитивно) предпочел неизменную вселенную.

Как до него фон Зелигер модифицировал теорию гравитации Ньютона, чтобы сделать возможной бесконечную статистическую вселенную, Эйнштейн добавил так называемый лямбда-член (космологическую постоянную) в свои уравнения. Физическое явление, которое описывается этой величиной, можно рассматривать как всемирное отталкивание, которое незаметно на малых расстояниях, масштаба солнечной системы, но ставятся значимыми в масштабах вселенной.

Без этой постоянной, которую сам Эйнштейн позже назвал своей самой большой ошибкой, он мог бы предсказать расширение вселенной еще до того, как это сделал Хаббл. В модели Эйнштейна вселенная неустойчива и должна начать катастрофически сжиматься или расширяться.

Как Ньютон, та и Эйнштейн вынуждены были признать, что не так-то просто создать вселенную, которая будет оставаться неподвижной. В наши дни идея космологического отталкивания вновь стала частью космологической картины мира.

Модель мира Александра Фридмана (1888 – 1925). Профессор математики Санкт-Петербургского университета в 1922 году опубликовал исследование «О кривизне пространства», а также «Мир как пространство и время» в которых показал, что уравнения Эйнштейна имеют нестационарные решения. Он также исходил из того, что материя равномерно распределена по пространству, однако не требовал, чтобы плотность материи оставалась постоянной. Если кривизна пространства-времени всюду одинакова в данной универсальное время, то со временем она меняется: вселенная, либо сжимается, либо расширяется. В 1927 году, уже после смерти Фридмана, теолог и профессор астрономии в Лувенском католическом университете в Бельгии, Жорж Леметр (1894 – 1966) вновь открывает модели мира, которые теперь известны как вселенные Фридмана, их четыре типа. Опишем их.

У первых трех типов космологический лямбда-член равен нулю, поэтому в них нет всемирного отталкивания, это: 1) вселенные со сферической геометрией; 2) с гиперболической геометрией; 3) между ними – плоская вселенная (ее называют вселенной Эйнштейна – де Ситтера), плотность материи в ней такова, что пространство такой вселенной всегда остается плоским, евклидовым. В этом случае говорят о вселенной с критической плотностью. Если материя равномерно распределена по пространству, то при критической плотности куб со стороной в миллион километров должен содержать всего лишь 9 кг вещества. Реальная плотность вещества всех массивных небесных тел, вероятно, равна одной трети критической плотности, и это дает хорошее представление о пустоте вселенной. Если бы этот куб был заполнен воздухом, он весил бы 10 в 27-й степени кг.

Четвертую обширную группу образуют вселенные, у которых лямбда-член не равен нулю.

Дело в том, что при нулевой лямбде, если средняя плотность вселенной больше критической, ее геометрия сферическая, или замкнутая. А если количество вещества меньше критического уровня, то пространство гиперболическое.

Фактически, общая теория относительности говорит нам, что статистическое пространство, в котором галактики неподвижны друг относительно друга, невозможно в принципе. Вся система галактик находится либо в состоянии сжатия, когда галактики приближаются друг к другу, или же в состоянии расширения, когда они удаляются друг от друга.

Нулевая лямбда может частично компенсировать тяготение вещества. Особый случай – это модель, где лямбда-член так точно дополняет плотность вещества, что полная плотность приближается к критической плотности. В этом случае общая геометрия плоская. Именно к этому типу вселенных относится стандартная модель, которая оказывается ближе всего к реальности.

В стандартной и гиперболической моделях, а также в модели Эйнштейна – де Ситтера, пространство вселенной простирается на бесконечное расстояние, поэтому такие модели вселенной называют открытыми. Они содержат бесконечное число галактик. А замкнутая фридмановская модель имеет конечный, хотя и изменяющийся объем, как и статистическая модель Эйнштейна 1917 года, и содержит конечное число галактик. Закон Хаббла подтверждает модель Фридмана. Очевидно, что вселенная расширяется. Если правильной окажется замкнутая фридмановская модель (хотя, похоже, что это не так), то однажды расширение сменится сжатием. В этом случае галактики упадут друг на друга, и структура вселенной будет разрушена.

Постоянная Хаббла (H) тесно связана со шкалой расстояний и с возрастом расширяющейся вселенной. Расстояние R до галактики, скорость удаления которой равна V, составляет V/H (из закона Хаббла). Следовательно, чем меньше постоянная Хаббла, тем больше расстояние, вычисленной по скорости (то есть по красному смещению). Современные измерения показывают, что постоянная Хаббла равна примерно 70км/с на 1Мпк, то есть при расстоянии между галактиками в 1 млн. парсеков (3,26 млн. световых лет) они удаляются друг от друга со скоростью около 70 км/с. Скорость в 1 км за сек. соответствует расстоянию в один парсек за миллион лет. Тогда со скоростью 70 км/с для удаления на один парсек потребуется 14 000 лет, а на один миллион парсеков – 14 млрд. лет. Получается, что возраст вселенной, с того момента, когда галактики буквально сидели друг у друга на голове, составляет около 14 млрд. лет.

Выходит, что начальным событием для вселенной является некий Большой Взрыв, который и привел материю вселенной в состояние расширения.

Модель укоряющейся вселенной. В 1990-х годах впервые появилась возможность исследовать вспышки очень далеких сверхновых звезд. К 1997 году было найдено 16 сверхновых с большим красным смещением, их анализ показал, что вселенная ускоряется. Сверхновые звезды выглядели слабее и поэтому должны были находиться дальше, чем в замедляющейся вселенной. Следовательно, правильная модель вселенной должна содержать положительный лямбда-член, а значит – существует антигравитация.

Космологическая модель является не только теоретической конструкцией для описания и понимания вселенной, но и практическим инструментом, без которого невозможно говорить о расстояниях далеких небесных тел, о их размерах и мощности излучения.

Фридман предупреждал о том, что распространены совершенно превратные представления о конечности, замкнутости, кривизне и других свойствах нашего пространства, которые будто бы устанавливаются принципом относительности. Утверждают, что прямая линия во вселенной имеет конечную длину, объем ее также конечен. Он подчеркивал, что хотя в общей теории относительности кривизна пространства служит определяющей величиной, измерив ее, мы еще не узнаем глобальную форму и объем пространства.

Если обратиться к топологии (область математики, изучающая среди прочего и особенности геометрических фигур и те, которые не изменяются при растяжении и сгибе), то бублик и рамка от картины топологически эквивалентны. Топологию пространства невозможно вывести из общей теории относительности: нет простого, взаимно однозначного соответствия между кривизной пространства и его общей формой. У Фридмана есть аналогия: возьмем плоский лист и начертим на нем соответствующие линии, затем свернем этот лист в цилиндр. Что мы получили? Сумма углов треугольника останется равной двум прямым, и теорема Пифагора, которая работает на плоскости, сохранит свою силу и на поверхности цилиндра. Но в топологическом смысле это разные вещи: на цилиндре существуют «прямые линии конечной длины», тогда как на плоскости таких линий нет. Цилиндр имеет конечный размер в направлениях, перпендикулярных его оси, поэтому в этих направлениях он конечен и замкнут. Он бесконечен в направлении, параллельном его оси. Таким образом, одна метрика мира не дает нам никакой возможности решить вопрос о конечности вселенной.

Однако научное сообщество до сих пор не разработало общей теории, которая связала бы топологию пространства-времени с его вещественным содержимым (математики говорят, что плоская, евклидова, геометрия может существовать у 18 топологически различных вариантов пространства).

Изучение топологической информации, содержащейся в вариациях фонового излучения на предельно больших углах, показывают, что малая величина вариаций мощности на углах больше 60 градусов может означать, что большие пространственные масштабы во вселенной отсутствуют. В 2003 году Жан-Пьер Люмине исследовал конкретную модель конечной вселенной, пространство которой носит необычное название – додекаэдр Пуанкаре: например, любую обычную сферу можно полностью покрыть 12 правильными сферическими пятиугольниками, плотно прилегающими друг к другу (наподобие того, как расположен рисунок швов на футбольном мяче). На техническом языке – это пространство с положительной кривизной и многосвязной топологией.

Теперь может показаться, что можно пересечь границу шва и посетить соседние миры. Но в пространстве Пуанкаре это невозможно. Противоположные грани додекаэдра так скреплены друг с другом, что, когда свет выходит из одной грани, он странным образом возвращается обратно через грань на противоположной стороне.

Предложенная Люмине модель довольно точно соответствует наблюдаемой картине космологического микроволнового излучения, если космологическая кривизна имеет вполне определенный радиус. Такая конечная вселенная должна была бы содержать конечное количество энергии и конечное число звезд и галактик. Она пока еще не доказана, и мы опираемся на модель Фридмана.

Фоновое излучение

Космическое фоновое излучение было открыто в 1965 году, за что американские исследователи Пензиас и Вильсон получили Нобелевскую премию. Справедливости ради, следует заметить, что о так называем реликтовом излучении еще раньше говорили и писали русские ученые: С.Э.Шноль ссылается на работы А.Л.Чижевского, восходящие к 1930-м годам, однако в тот период природа излучения была непонятна.

Наблюдаемый пик фонового излучения в микроволновом диапазоне соответствует температуре 2,7 К, этот спектр в точности равен излучению абсолютно черного тела. Но точно такой же спектр должен быть у излучения горячего газа, оставшегося поле Большого Взрыва. Другой ключ к разгадке природы этого излучения был получен из его распределения по небу: оно оказалось изотропным, то есть приходящим равномерно из всех направлений в пространстве. По движению Земли сквозь фоновое излучение мы можем вывести движение всей Местной группы галактик (предполагается, что она смещается в сторону южного созвездия Гидра со скоростью 600 км/с). Похоже, что это движение вызвано притяжением к соседнему массивному скоплению. Но еще сильнее действие значительно более далеких и крупных масс. Они притягивают нашу и окружающие галактики в течение всей жизни вселенной и придают этому потоку большую скорость.

Используя известную формулу Эйнштейна, мы можем вычислить энергию вещества, которая содержится в некотором объеме пространства, и сравнить ее с энергией излучения в том же объеме. Эти две различные формы энергии реагируют на расширение пространства по-разному: излучение ослабевает быстрее, чем вещество. Может показаться, что неважно, в какой форме была космическая энергия: в форме излучения или вещества. Но это не так. Только вещество может образовать структуры, излучение же распределяется однородно. В мире, которым управляет излучение, не могли бы возникнуть реальные объекты, в том числе и мы с вами. Излучение разогнало бы материю при ее попытках сконцентрироваться.

Большой Взрыв мог бы оказаться слишком слабым и в таком случае вселенная быстро сколлапсировала обратно. Или он мог бы оказаться слишком сильным, и тогда вселенная не возникла бы. Но расширение оказалось именно таким, какое нужно. Одним из популярных ответов на вопрос о тонкой настройке вселенной служит антропный принцип. А в чем проблема изотропии?

Она связана с космологическим горизонтом. Это расстояние, дальше которого мы не видим. Внутри горизонта располагается вся наблюдаемая вселенная, а вне его пространство простирается, возможно, до бесконечности. Свет, возникший за горизонтом, все еще идет к нам. Эта граница существует из-за того, что у вселенной конечный возраст. Таким образом, горизонт ограничивает пространство, которое мы видим. Пока мы не умеем регистрировать нейтрино, фоновое излучение является самым далеким посланцем.

Возьмем две любые противоположные области на небе. Космическое фоновое излучение из этих двух направлений возникло в местах, отдаленных друг от друга на миллиарды световых лет, когда возраст вселенной был меньше миллиона лет. Вычисления показывают, что пятна фонового излучения, разделенные на небе более чем на пару градусов, возникли в областях, которые никогда не могли контактировать друг с другом. В то же время характеристики этого излучения очень мало меняются от одной области к другой. Как это возможно? В этом и заключается проблема изотропии.

Инфляция, изотропия

После Большого Взрыва вселенная могла расширяться намного быстрее, и даже быстрее, чем сам горизонт. Если это так, то чем ближе мы к Большому Взрыву, тем все большую и большую часть вселенной должен был охватывать горизонт. На этой идее основана так называемая теория инфляции, которая призвана решить проблему изотропии.

Возможно, когда-то внутри одного горизонта находилась вся селенная. Все области в пределах нашего поля зрения могли соприкасаться друг с другом, и это объясняет однородность и изотропию наблюдаемой вселенной. Но что заставило вселенную начать расширяться с тем колоссальным ускорением, которого требует инфляционная модель? Сила отталкивания возникла из космического вакуума.

Возникшая в тот период материя не была похож анна ту, которую мы знаем сегодня. Силы взаимодействия также были другими. Например, электромагнитная сила и слабая сила тогда еще не были независимыми, это была единая электрослабая сила. В ту эпоху могли существовать и какие-то неизвестные частицы, вроде гипотетических Х-частиц, которые невозможно создать даже на самых мощных ускорителях.

Хокинг по этому поводу замечает следующее. Мы уже продвинулись в понимании строения материи до расстояний порядка миллионной доли миллиметра. Затем открыли, что протоны и нейтроны состоят из еще меньших частиц, называемых кварками. А недавние исследования в области ядерной физики и физики высоких энергий позволили добраться до масштабов, еще в миллиард раз меньших. Но у этой последовательности есть предел, как у вложенных друг у друга матрешек. В конце концов, появляется самая маленькая, которую уже нельзя разъять. В физике ее называю планковской величиной. Чтобы исследовать меньшие размеры, понадобятся частицы со столь высокой энергией, что они будут находиться внутри черных дыр. Скорее всего, речь идет о частицах, размеры которых меньше, чем миллиметр, деленный на 100 000 миллиардов миллиардов частей. Нам даже близко не подойти к созданию ускорителя, пригодного для излучении столь малых размеров. Его габариты превосходили бы солнечную систему. (Хокинг Ст. Мир в ореховой скорлупке. – СПб.: Амфора, 2011. – 218 с.).

Инфляцию использую также для объяснения малых флуктуаций плотности, которые позже превратились в галактики.

Жизнь и вселенная

Живые существа состоят из вполне обычных химических элементов – азота, кислорода, углерода, водорода, кальция, фосфора. Несмотря на это жизнь сильно отличается от неодушевленного мира. она основана на очень сложных химических соединениях, и в ней все время происходят сложные биохимические реакции, которые невозможны в неживой среде. Жизнь резко стимулирует увеличение порядка в своих структурах по сравнению с простой совокупностью составляющих ее атомов. Иными словами, она уменьшает энтропию в своих системах. Может показаться, что жизнь нарушает второй закон термодинамики, но это не так. Порядок создается за счет энергии окружающей среды и контролируется обширной внутренней информацией, содержащейся в сложных молекулярных структурах. Между живой системой и ее окружением нет равновесия.

Второй закон термодинамики утверждает, что если физический процесс протекает без взаимодействия с внешним миром, то в такой замкнутой системе величина, называемая энтропией, всегда уменьшается. Это совсем не похоже на поведение полной энергии, которая в замкнутой системе сохраняется согласно первому закону термодинамики.

Энтропия характеризует уровень порядка: чем выше энтропия, тем больше беспорядка, хаоса. В некоторой степени энтропия характеризует число отдельных единиц в системе: то, что вначале было одним целым, стремится к концу разделиться на части и достичь наиболее вероятного состояния. Кроме того, эта тенденция определяет направление стрелы времени в реальной жизни, тогда как в простой механике понятие о направлении времени не существует.

Для того, чтобы ощутить рост энтропии, обычно рассматривают сосуд, заполненный газом. Предположим, что начальное состояние было совершенно невероятным: в какой-то момент времени все молекулы оказались на одной половине сосуда, а вторая его половина была совершенно пустая. Очевидно, что после этого момента молекулы будут стремиться заполнить сосуд целиком, распределившись в нем однородно. Такая ситуация наиболее вероятна и соответствует максимальной энтропии.

Естественное стремление к хаосу зависит от предположения, что система (сосуд плюс газ) замкнутая. Нетрудно представить внешнее воздействие, которое способно перевести систему из наиболее вероятного состояния в явно невероятное. Жизнь – это такое явление, которое, на первый взгляд, нарушает закон возрастания энтропии. Но нужно помнить, что жизнь не может развиваться в изолированном сосуде, а целиком зависит от потока энергии из среды в живую систему и обратно. Если рассматривать биосферу и окружающую ее космическую среду, то энтропия всей этой области (включая звезду, излучающую энергию) возрастает.

Практически единственный источник жизни на Земле – это Солнце. Сложилось два взгляда на происхождение жизни: это теория самопроизвольного ее появления и теория зарождения жизни из неживой материи. Результат исследований Гарольда Юри (1893 – 1981) и Стэнли Миллера (1930 – 2007) показали, что синтез органических соединений может протекать довольно легко из неорганического вещества. Вещество, необходимое для зарождения жизни, могло прийти из далекого космоса. В настоящее время ведутся глубокие исследования для выявления добиологической химии РНК (Дж.Джойс, США, Р.Саладино и Э.Димауро, Италия).

Роль человека во вселенной

Неклассическая картина мира

Вслед за классической наукой выявляются и набирают зрелость в 1970-е годы контуры неклассической науки, которые в плане онтологии таковы:

-релятивизм (пространства, времени, массы);

-индетерминизм (фундаментальных взаимосвязей объектов);

-массовость (множество объектов любого рода – статическая система);

-системность, структурность, организованность, эволюционность систем и объектов.

В плане гносеологии к характеристикам неклассического периода относятся:

-субъект-объектность научного знания;

-гипотетичность, вероятностный характер научных законов и теорий;

-частичная эмпирическая и теоретическая верифицируемость научного знания.

Методология неклассической науки состоит в том, что:

-не работает, отсутствует универсализм научного метода. Напротив, имеет место плюрализм научных методов и средств, интуиция, творческий конструктивизм;

-научное сообщество предстает как некая зернистая структура, допускающая многообразие форм научной кооперации. Наука становится объектом экономического, правового, социального и государственного регулирования.