Космологические гипотезы происхождения Солнечной системы

 

Выдающихся мыслителей нашей планеты всегда интересовал вопрос происхождения Солнечной системы. Первая космогоническая гипотеза была выдвинута немецким философом И. Кантом в середине XVIII в. Согласно этой гипотезе происхождение планет Солнечной системы является результатом процесса самоорганизации «хаоса», а не актом божественного творения. Под хаосом Кант понимал космическое пылевое облако огромных размеров, поэтому его гипотеза называется небулярной (лат. nebula – туман, облако). Кант пытался объяснить процесс образования Солнечной системы действием гравитационных сил, которые возникают между частицами, составляющими эту огромную туманность. Вследствие гравитационной неустойчивости туманность распалась на отдельные фрагменты, из которых под действием сил притяжения образовались скопления, сгущения, становившиеся центрами притяжения. Из одного такого крупного центра притяжения образовалось Солнце, вокруг которого расположились туманности меньших размеров, которые начали вращаться по кругу. В круговых туманностях образовались зародыши будущих планет, которые сами начали вращаться вокруг своей оси. Солнце и планеты сначала разогрелись вследствие трения слагающих их частиц, затем начали остывать. Для обоснования своей космогонической модели Кант наряду с силами притяжения вынужден был ввести силы отталкивания, природа которых им не была определена. Несомненной заслугой Канта является то, что он отказался от метафизического взгляда на Мир и предложил модель развивающейся Вселенной.

Более сорока лет спустя французский математик и астроном П. Лаплас независимо от Канта высказал идеи, развившие и дополнявшие кантовское космогоническое учение. По ряду важных вопросов космологические концепции Канта и Лапласа имели существенные различия. Кант исходил из эволюционного развития холодной пылевой туманности, в ходе которого вначале образовалось центральное массивное тело – будущее Солнце, а затем планеты. Лаплас же считал первоначальную туманность газовой и очень горячей, имеющей очень большую скорость вращения. Размеры этой первоначальной туманности превышали диаметр орбиты современного Юпитера. Сжимаясь под действием гравита-ционных сил, туманность, вследствие закона сохранения момента импульса, вращалась все быстрее и быстрее. Из-за больших центробежных сил, возникающих при быстром вращении, в экваториальной плоскости от него последовательно отделялись газовые кольца. В дальнейшем эти кольца конденсировались, образуя планеты, а из центральной части туманности образовалось Солнце.

Таким образом, согласно гипотезе Лапласа, планеты образовались раньше Солнца. Однако, несмотря на такое существенное различие между двумя гипотезами, общей их важнейшей особенностью является представление, что Солнечная система возникла в результате закономерного развития туманности. Поэтому и принято называть эту концеп-цию «гипотезой Канта–Лапласа».

В рамках гипотезы Канта–Лапласа механизм возникновения Солнечной системы был настолько наглядным, что долгое время эта гипотеза была самой популярной. Однако к концу XIX в. стало ясно, что она сталкивается с фундаментальной трудностью. Дело в том, что гипотеза Канта–Лапласа не объясняла распределение момента импульса между центральным телом – Солнцем и планетами, а также больших размеров орбит планет-гигантов. Момент импульса (количества движения) является одной из важнейших характеристик вращательного движения всякой изолированной механической системы. Для Солнечной системы он складывается из орбитального движения планет и вращения вокруг осей Солнца и планет. Оказалось, что на долю Солнца приходится всего около 2 % момента импульса всей Солнечной системы. Остальные 98 % связаны с орбитальным движением планет, хотя совокупная масса всех планет в 750 раз меньше массы Солнца. Момент импульса, связанный с вращением планет вокруг своих осей, оказывается пренебрежимо малым из-за сравнительно малых масс планет и их радиусов. Следует заметить, что подавляющая часть момента импульса Солнечной системы сосредоточена в орбитальном движении планет-гигантов, Юпитера и Сатурна. Например, Юпитер имеет момент в 380 раз больший, чем все планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля и Марс. Фактическое распределение момента импульса между Солнцем и планетами противоречит закону сохранения момента импульса, если рассматривать Солнечную систему как изолированную механическую систему. Согласно расчетам суммарный момент отделившихся от туманности газовых колец должен быть много меньше, чем у «протосолнца». В гипотезе Лапласа отсутствует какой-либо механизм передачи момента от «протосолнца» к кольцам. Для преодоления этой трудности требовалось ввести в Солнечную систему вмешательство каких-либо внешних сил, что привело к появлению катастрофических гипотез.

Автором такой гипотезы, получившей широкое распространение в первой трети ХХ в. является Джинс. Его гипотеза полностью противоположна гипотезе Канта–Лапласа. Если последняя объясняет образование планетных систем как естественный закономерный процесс эволюции от простого к сложному, то в гипотезе Джинса образование таких систем есть дело случая и представляет исключительно редчайшее явление. Согласно гипотезе Джинса, исходная материя, из которой впоследствии образовались планеты, была выброшена из Солнца при случайном прохождении вблизи него некоторой звезды. Это прохождение было настолько близким, что практически его можно рассматривать как столкновение. Благодаря приливным силам, действовавшим со стороны налетевшей на Солнце звезды, из поверхностных слоев Солнца была выброшена газовая струя. Эта струя останется в поле притяжения Солнца и после того, как звезда уйдет от Солнца. В дальнейшем струя сконденсируется и даст начало планетам.

Из космогонической гипотезы Джинса следовала уникальность возникновения планетной системы, поскольку столкновение звезд столь редкое явление, что может случиться один раз в  лет. Это в несколько миллионов раз больше возраста самой Вселенной. Если бы гипотеза Джинса была правильной, то число планетных систем, образовавшихся в Галактике за 15 млрд лет ее эволюции, должно быть не более двух десятков. Так как это, по-видимому, не соответствует действительности и число планетных систем в Галактике достаточно велико, гипотеза Джинса оказывается несостоятельной.

Несостоятельность этой гипотезы следует и из других соображений. Прежде всего, она страдает тем же недостатком, что и гипотеза Канта–Лапласа. Гипотеза Джинса также не в состоянии объяснить, почему подавляющая часть момента импульса Солнечной системы сосредоточена в орбитальном движении планет. На эту классическую космого-ническую трудность применительно к гипотезе Джинса указал Рессел. Математические расчеты, выполненные Н.Н. Парийским, показали, что в рамках гипотезы Джинса образу-ются планеты с очень маленькими орбитами.

Наконец, ниоткуда не следует, что выброшенная из Солнца струя горячего газа, может сконденсироваться в планеты. Наоборот, расчеты ряда известных астрофизиков, в частности, Л. Спитцера показали, что вещество струи рассеется в окружающем пространс-тве и конденсации не будет.

Возрождение идеи Джинса на новой основе предпринято в конце ХХ в. Вульфсоном. Согласно модели Вульфсона, газовая струя, из которой образовались планеты, была выброшена из проходившего мимо Солнца космического объекта. В качестве такого объекта принимается уже не звезда, а «протозвезда» – «рыхлое» образование огромных размеров (в 10 раз превышающее радиус современной земной орбиты) и сравнительно небольшой массы (~ 0,25 массы Солнца). Новая модификация гипотезы Джинса снимает основную трудность – объяснение аномально большого вращательного момента планеты. В модели Вульфсона это достигается предположением о большом размере сталкивающейся с Солнцем «протозвезды» со сравнительно небольшой массой. Уязвимым пунктом современной модификации гипотезы Джинса по-прежнему остается ничтожно малая вероятность образования планетных систем.

В начале 40-х гг. прошлого столетия с космогонической гипотезой выступил акаде-мик О.Ю. Шмидт. Он отказался от изолированности Солнечной системы, и образование планет связывал с веществом, захваченным из газопылевой туманности, через которую некогда проходило Солнце. При этом никаких трудностей с моментом импульса планет не возникало, так как первоначальный момент вещества облака может быть сколь угодно большим. Со временем у гипотезы Шмидта появилось много слабых сторон. Одна из них связана с тем, что для захвата Солнцем вещества необходимо было полностью остановить это вещество, а Солнце должно было обладать огромной силой притяжения, способной остановить это облако и притянуть его к себе. Гипотеза Шмидта не дает ответа о распределении планет по расстояниям, не отвечает на вопрос распределения массы вещества протопланетного облака. По Шмидту, значительная часть холодного облака межзвездной материи последовала за Солнцем и стала вращаться вокруг него. Вследствие гравитационной неустойчивости протопланетное облако распалось на фрагменты, конденсация которых привела к возникновению планет. Дальнейшую эволюцию планет Шмидт связывал с аккумуляцией ими остатков космической пыли и метеоритов (планетоземалий). В планетоземальной гипотезе Шмидта отображены многие черты современной планетной космогонии. Из вышеизложенного видно, что основные положения аккреционной гипотезы Шмидта и гипотезы захвата Джинса–Вульфсона совпадают. В обоих случаях вполне сформировавшееся как звезда Солнце сталкивается с более или менее «рыхлым» космическим протопланетным облаком, захватывая части его вещества.

Современные космогонические теории являются, по существу, дальнейшим разви-тием гипотезы Канта–Лапласа. Согласно современным концепциям образование Солнеч-ной системы произошло из единой «солнечной» туманности (Хойл, Камерон, Шацман). Это означает, что звездообразование и образование планетных систем следует рассмат-ривать как единый процесс самоорганизации. В рамках новой модифицированной теории Канта аномально большой момент импульса планет объясняется магнитным полем, связывающим туманность с «протосолнцем». Впервые гипотеза о влиянии магнитного поля на процесс образования планетных систем была высказана шведским физиком и астрономом Альвеном. Дальнейшее развитие идея Альвена получила в космогонической теории английского астронома Хойла.

Согласно Хойлу медленно вращающаяся газопылевая туманность под действием гравитационных сил постепенно сжимается, а вращение при этом ускоряется вследствие выполнения закона сохранения момента импульса. Центробежная сила, возникающая при вращательном движении туманности, направлена против сил притяжения. Гравитацион-ные силы сжимают туманность, а центробежная сила стремится раздуть ее. Но тяготение смещает к центру со всех сторон одинаково, а центробежная сила отсутствует на «полю-сах» туманности и сильнее всего проявляется на ее «экваторе». Поэтому в «эквато-риальной плоскости» центробежная сила оказывается сильнее гравитационной. Туманность при этом сплющивается и из шара превращается в плоский диск. Когда на краях диска центробежная сила превысит некоторое критическое значение, начинают отделяться части туманности, из которых возникли планеты. Центральная часть ее продолжает сжиматься, а от внешнего края продолжают отходить все новые и новые фрагменты газопылевого облака. Во вращающейся и сжимающейся центральной части облака «протозвезды» увеличивается температура и газовое давление, препятствующее дальнейшему сжатию. Облако принимает форму шара. Из-за высокой температуры (миллионы градусов) газ ионизуется и возникают огромные токи и сильные магнитные поля. Силовые
линии этого поля проходят через отделившиеся фрагменты (в процессе их отделения они не могли порваться), вращение оставшейся основной массы «протозвезды» будет закручивать их. В результате такой магнитной связи между отделившимися от туманности фрагментами и «протозвездой» вследствие натяжения силовых линий вращение «прото-звезды» будет тормозиться. Причем отделившиеся фрагменты облака начнут удаляться от поверхности «протозвезды» по спирали. Их температура падает, и начинается их конденсация в планеты и другие небесные тела.

В 1962 г. французский астрофизик Шацман пришел к выводу, что наличие магнитных полей на звездах ведет к потере момента импульса без образования планет. Известно, что наше Солнце является источником потоков заряженных частиц – корпускул, выбрасываемых из его атмосферы (солнечный ветер). Отдельные сгустки горячего ионизованного газа выбрасываются из областей, окружающих солнечные пятна, и движутся от Солнца со скоростями в несколько тысяч км/с. Так как ионизованное вещество таких сгустков является хорошим проводником электричества, то их движение должно происходить по силовым линиям солнечных магнитных полей (в общем случае по спирали). На больших расстояниях от солнечных пятен магнитные поля имеют почти радиальное направление. Двигаясь радиально вдоль силовых линий, сгустки могут удаляться на значительные расстояния от поверхности Солнца, исчисляемые десятками его радиусов. Следует отметить, что силовые линии магнитного поля Солнца вращаются вокруг оси с той же угловой скоростью, что и поверхностные слои. Поэтому выброшенный из Солнца сгусток по мере его движения вдоль силовых линий наружу будет непрерывно увеличивать свой момент импульса. На очень больших расстояниях сгусток сорвется с силовых линий и унесет с собой довольно значительный момент. Следует заметить, что в настоящее время эффективное торможение Солнца этим способом не происходит из-за малого его корпускулярного излучения. Оба рассмотренные магнитные механизмы перекачки орбитального момента от звезды к планетам, возможно, привели к аномально малому моменту Солнца по сравнению с моментом планет.

Возможный сценарий дальнейшей эволюции Солнечной системы может быть следующим. Когда в сжимающейся «протозвезде» температура достигнет 10 млн К, начинают идти термоядерные реакции. Огромные внутренние силы газового давления уравновесят силы гравитационного притяжения. Дальнейшее сжатие прекращается, и «протозвезда» превращается в звезду – наше Солнце.

Фрагменты туманности, которые оторвались от «протозвезды» под действием центробежной силы, начали обращаться вокруг него. «Протопланетные» облака находятся на существенно различных расстояниях от Солнца. Солнечное излучение сильно нагревает близкие и почти не нагревает дальние «протопланетные» облака. Это привело к тому, что многочисленные легкие частицы в ближайших к Солнцу облаках испарились и под действием солнечного ветра были вытеснены на периферию Солнечной системы (туда, где сейчас находятся планеты-гиганты).

Поэтому на планетах земной группы почти не остается легких газов – водорода и гелия, основной составляющей газопылевой туманности. Тяжелые пылинки при уплотнении слипались между собой. Химическая эволюция протекала по-разному: сначала конденсировались наиболее тугоплавкие элементы и их соединения, потом – летучие. Аккумуляция конденсатов в планеты земной группы началась еще до завершения процессов конденсации.

На первом этапе процесса формирования планет земной группы отдельные мелкие частицы (планетоземалии) газопылевого облака слипались в крупные тела размером в сотни километров. Под действием гравитации и центробежных сил газопылевое облако трансформировалось в диск из роя «промежуточных» тел и их обломков.

На втором этапе произошло образование планет путем аккумуляции твердого вещества – сгустков. Сгустки по мере движения сталкивались друг с другом, образуя плотные небесные тела астероидных размеров. Они росли, сливались друг с другом, аккумулируя остатки первичной пыли с облаками. Гравитационное взаимодействие «промежуточных» тел, усиливавшееся по мере их роста, постепенно меняло их орбиты и наклон к центральной плоскости диска. Те из тел, которые вырвались вперед в процессе роста, оказались зародышами будущих планет. Самые крупные планеты, Юпитер и Сатурн, на стадии аккумуляции вбирали в себя не только твердые тела, но и газы.

В период формирования планет их поверхность оставалась холодной, сгустки сжимались, за счет этого начался процесс самогравитации вещества. Внутренняя часть постепенно нагревалась и за счет теплоты, выделяемой при падении протоземалий на протопланету. Дополнительным источником тепла в формировавшихся планетах был распад радиоактивных элементов. На это указывает обнаружение в метеоритах радиоактивного изотопа , продукта распада ксенона (Хе) в 1960 г., а в 1965 г. – продуктов распада плутония  с периодами полураспада  и  лет соответственно. Присутствие газообразных химически инертных продуктов распада показывает, что через некоторое время после нуклеосинтеза этих изотопов образовалась твердая фаза, где и произошел распад сохранившейся части этих изотопов. В естественных условиях единственным процессом нуклеосинтеза Puявляются взрывы сверхновых звезд. Это означает, что незадолго до начала сжатия межзвездного газопылевого облака, приведшего к образованию протосолнца с протопланетным диском, в ее окрестности произошел взрыв сверхновой, обогатившей облако тяжелыми продуктами нуклеосинтеза.

В современной космологии вспышка сверхновой звезды рассматривается как стимулятор процесса звездообразования. В космическом пространстве лишь малая часть газопылевых облаков способна к самогравитации, тогда как подавляющее большинство их имеют плотности, недостаточные для этого. Образовавшаяся после взрыва сверхновой сильная ударная волна сжимает газ в близлежащем облаке. При этом плотность газа увеличивается, и тем самым создаются условия для его дальнейшего сжатия уже под действием сил тяготения.

Присутствие в метеоритах продуктов распада  и   указывает на то, что меж-ду взрывом сверхновой и образованием твердого метеоритного вещества произошло при-мерно  лет.

В дальнейшем временной интервал формирования планет был уточнен в связи с обнаружением в ряде метеоритов продуктов распада еще более короткоживущих изотопов алюминия  и палладия  с периодами полураспада  и  лет соответ-ственно. Следовательно, распад пылевого диска, образование пылевых сгущений и их превращение в рой «промежуточных» тел астероидных размеров происходил по косми-ческим меркам весьма быстро (меньше 10⁶ лет).

Следующий этап – аккумуляция планет из роя «промежуточных» тел и их обломков – занял гораздо больше времени. Математическое моделирование этого этапа эволюции Солнечной системы наглядно продемонстрировало зависимость числа планет от массы вещества в протопланетном облаке. Дж. Везерил (США) осуществил моделированием на ЭВМ динамики роя тел в «зоне питания» планет земной группы. Расчеты подтвердили как характер распределения скоростей на заключительном этапе формирования планет, так и время аккумуляции Земли (~ 10⁸ лет), оценивавшиеся ранее аналитическими методами. Процесс образования планет земной группы изучен достаточно детально, Получаемые методом численного моделирования расстояния между планетами, их массы, периоды собственного вращения, наклоны осей удовлетворительно согласуются с наблюдаемыми.

Происхождение систем регулярных спутников планет, движущихся в направлении вращения планеты, авторы космогонических гипотез обычно объясняют повторением в малом масштабе того же процесса, который они предлагают для объяснения образования планет Солнечной системы. Современная планетная космогония объясняет образование регулярных спутников эволюцией протоспутниковых сгустков частиц, возникших в
результате неупругих столкновений вблизи данной планеты планетоземалий, двигавшихся по околосолнечным орбитам.

Происхождение иррегулярных спутников Юпитера, Сатурна и Нептуна, т.е. спутни-ков, обладающих обратным движением, объясняют захватом. У медленно вращающихся планет, Меркурия и Венеры, спутников нет. Они, по-видимому, испытали приливное торможение со стороны планет и упали, в конце концов, на ее поверхность. Действие приливного трения проявилось также в системах Земля–Луна и Плутон–Харон, где спутники, образуя с планетой двойную систему, всегда повернуты к планете одним и тем же полушарием.

Современная космология считает наиболее вероятным образование Луны на околоземной орбите из роя частиц, существование которого поддерживалось в течение всего времени аккумуляции Земли. Из спутникового роя могла образоваться система из нескольких крупных спутников, орбиты которых с разной скоростью эволюционировали под действием приливного трения и которые, в конечном счете, объединились в одно тело – Луну. Анализ состава и определение возраста доставленных в 70-х гг. ХХ в. на Землю лунных пород показал, что Луна в ходе своего образования была разогрета до 1000 К. При этом она прошла магматическую дифференциацию, в результате которой сформировалась лунная кора. Изобилие крупных ударных кратеров на лунной поверхности показывает, что кора успела затвердеть еще до того, как затухла интенсивная бомбардировка Луны формировавшими ее телами.

Заметное различие средней плотности планет земной группы связано, по-видимому, со значительным различием содержания металлического железа. Высокая плотность Меркурия (5,4 г/см³) указывает на высокое содержание (60–70 %) металлического железа. В то время как низкая плотность Луны (3,34 г/см³) указывает на отсутствие в ней значительного количества железа. В 70-е гг. ХХ в. одновременно с развитием представлений о последовательной конденсации различных веществ в протопланетном облаке, появилась гипотеза неоднородной (гетерогенной) аккумуляции планет. Согласно этой гипотезе полная аккумуляция тяжелых частиц в несколько крупных тел – ядер будущих планет – успела произойти до конденсации других, более легких веществ. По этой гипотезе, формирующиеся планеты с самого начала оказываются слоистыми. Предположение о конденсации сначала металлического железа, а затем силикатов объясняло возникновение железных ядер у планет земной группы. Эта гипотеза позволяет объяснить низкую плотность Луны, если учесть более позднее ее образование (~ 4 млрд лет).

 Планеты земной группы образовались примерно за 100 млн лет. Планеты-гиганты образовывались дольше. За 100 млн лет сформировались их ядра, потом они аккумулировали газ из окружающего пространства и образовали свои протяженные атмосферы.

Антропный принцип. Антропный принцип (АП) впервые был сформулирован
Б. Картером во второй половине ХХ в. Впоследствии этот принцип получил развитие в трудах английских физиков и астрофизиков Хокинга, Роса и Дирака. В различных формулировках антропного принципа подчеркивается наличие взаимосвязи между параметрами Вселенной и существованием в ней разума. Речь идет, по сути, о месте человека во Вселенной и той роли, которую он играет в ней. Толчком к обсуждению этой проблемы послужил следующий факт: структура Вселенной весьма неустойчива к численным значениям фундаментальных постоянных (постоянной Планка, гравитационной постоянной, скорости света, заряда электрона и массы элементарных частиц). Анализ возможных физических констант показал, что малейшее их изменение приводит к невозможности существования нашей Метагалактики в наблюдаемой форме и несовместимо с появлением в ней жизни и, следовательно, разума.

В этом разделе подчеркивается, что эволюция Вселенной определяется средней плотностью вещества в ней (). При этом в нашей Метагалактике реализуется условие , где  – критическая плотность, значение которой определяется фундаментальными
постоянными. Это соотношение () не имеет строгого физического обоснования. Из общих физических принципов плотность  могла бы иметь любое значение. Тем не менее в нашей Вселенной осуществляется (приближенно) именно это равенство. Его объяснение – это классический пример применения антропного принципа: доступная нам Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на определенном этапе эволюции допускалось существование «наблюдателя». Понятие «наблюдателя» трактуется более широко, чем существование человека. В качестве «наблюдателя» может выступить любое высокоорганизованное существо.

Если бы во Вселенной осуществлялось неравенство , то силы инерции преобладали бы над силами тяготения и галактики (а следовательно, и наблюдатель) не могли бы сформироваться. Если бы во Вселенной реализовалось другое неравенство , то никаких проблем в возникновении галактик не было бы, однако, время цикла в пульсирующей Вселенной очень быстро уменьшается с увеличением . Поэтому в такой Вселенной (при ) не хватило бы времени для формирования наблюдателя. Например, по геологическим данным, для возникновения простейших микроорганизмов потребовалось более 3 млрд лет.

Другой пример антропного принципа – интерпретация исключительно малой безраз-мерной гравитационной постоянной . Физические параметры звезд зависят от , поэтому ее увеличение всего на несколько порядков приведет к существенному уменьшению массы звезд, а следовательно, времени их жизни. Поэтому даже сравнительно небольшое () увеличение  (на 1–2 порядка) не допустимо во Вселенной, в которой существует наблюдатель. Еще один пример. Ранее отмечалось, что тройное слияние -частиц возможно лишь при наличии возбужденного уровня ядра , в противном случае обрывалась бы цепочка образования всех других элементов периодической системы, включая и углерод. Оказывается, что весь характер эволюции нашей Вселенной и возникновение всех форм жизни на Земле, зависели от одного единственного уровня у ядра углерода.

Физики и астрофизики длительное время размышляют над удивительной эмпирической связью между атомными постоянными и константой Хаббла, которая характеризует Вселенную. Эту связь можно записать следующим образом:

.                                                  (85)

В современной космологии принято, что постоянная Хаббла изменялась в процессе эволюции Вселенной. Для объяснения соотношения (85) Дирак предложил гипотезу старения фундаментальных констант со временем. Однако наиболее приемлемое объяснение этого соотношения следует из антропного принципа. Из него следует, что самым подходящим условием возникновения наблюдателя является ситуация, когда время жизни звезды () не превышает время существования Вселенной () и совпадают по порядку величины (). Используя математические выражения для  и , получаем соотношение для (85).

Взаимосвязь между параметрами Вселенной и появлением в ней наблюдателя была выражена Картером в двух формулировках – сильной и слабой.

Слабый антропный принцип лишь констатирует, что имеющиеся во Вселенной условия не противоречат существованию человека: «Наше положение во Вселенной с необходимостью является привилегированным в том смысле, что оно должно быть совместно с нашим существованием как наблюдателем». Сильный антропный принцип выдвигает более жесткую взаимосвязь параметров Вселенной с возможностью и необходимостью
появления в ней разума: «Вселенная (и, следовательно, фундаментальные параметры, от которых она зависит) должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей».

Согласно слабому АП, человек наблюдает то, что ему доступно. Откуда следует вывод о возможности существования объектов и явлений природы, например в других вселенных, которые недоступны человеку в силу его специфической природы. Такой подход противоречив, поскольку сам вопрос о существовании решается наукой на основе теоретических и экспериментальных данных. То есть все наше знание о Вселенной есть то, что получено наукой.

Для обоснования сильного АП приводят два крайних утверждения.

1. Разум в нашей Метагалактике явление абсолютно случайное, которое стало воз-можным лишь благодаря маловероятному, но реализованному совпадению многих независимых физических параметров.

2. Наличие биологической и социальной форм движения материи есть закономерное следствие эволюции Вселенной, а все ее физические характеристики взаимосвязаны и взаимообусловлены таким образом, что с необходимостью приводят к появлению разума.

Вероятностная гипотеза объяснения антропного принципа, переводит проблему появления разумной жизни и строения Вселенной с эволюционной глобальной идеи взаи-мосвязи явления к абсолютно случайному совпадению, чем, по сути, выводит его за рамки научного рассмотрения.

В рамках глобального эволюционизма проблему антропного принципа в общих чертах можно сформулировать так: Вселенная находится в непрерывном процессе эволюции, и появление жизни и разума – закономерный результат этого процесса. В рамках теории осциллирующей Вселенной выдвинута гипотеза, согласно которой антропный принцип объясняется возможностью передачи информации о параметрах Вселенной через момент сингулярности. Это означает, что физические характеристики Метагалактики не случайны, а полностью обусловлены предыдущим периодом ее развития (до сингулярности).

Можно по-разному оценивать эвристическое значение антропного принципа. Однако нужно отдать ему должное в одном отношении. Развитие антропного принципа существенно способствовало постановке вопроса, почему Мир устроен так, а не иначе. Ранее ограничивались вопросом, как устроен Мир.

 

Выводы

1. Учение о Вселенной как едином целом и о всей охваченной астрономическими наб-людениями области Вселенной (Метагалактики) называется космологией. Теоретической основой современной космологии являются общая теория относительности и квантовая теория поля. Эмпирический базис космологии составляют результаты астрономических наблюдений. Информацию о природе звезд, туманностей и планет получают в основном из анализа электромагнитного излучения, испускаемого небесными телами.

2. Современная космология рассматривает Вселенную как развивающуюся систему взаимодействующих космических объектов. Согласно естественнонаучной концепции глобального эволюционизма развитие Вселенной протекает в двух различных направ-лениях – самоорганизации и деградации. Внешней средой материальной Вселенной выступает физический вакуум.

3. Барионное вещество во Вселенной находится преимущественно в звездном состоянии. Гигантские вращающиеся звездные системы образуют галактики. Характерные размеры галактик от 1 до 100 кпк, а размеры скоплений галактик варьируются в пределах от 0,1 до 1 Мпк. Массы большинства галактик изменяются в пределах от до  масс Солнца. Галактики условно разделены на три основных типа: эллиптические, спиральные и неправильные. Наша Галактика, называемая Млечный путь, – это гигантская звездная система, состоящая примерно из 200 млрд звезд, среди которых ближайшая к нам звезда – Солнце. На расстоянии пк от центра галактики находится Солнечная система, которая движется вокруг центра Галактики почти по окружности со скоростью 250 км/с, и один оборот длится 230 млн лет. Пространственное распределение галактик образует крупномасштабную структуру Вселенной, а сами галактики и их скопления являются наибольшими структурными единицами Вселенной.

4. Теоретической основой современных космологических моделей является реляти-вистское уравнение тяготения Эйнштейна. Из решений уравнений, выполненных А. Фрид-маном, следует расширение Вселенной, которое экспериментально подтверждено Хабблом. Эволюция Вселенной определяется распределением плотности вещества и энергии в ней. Наблюдениями последних десятилетий установлено, что на барионную материю приходится всего около 3 % от общей массы Вселенной, остальная недостающая масса представлена темной материей и темной энергией (концепция не является общепризнанной).

5. Существует множество различных моделей Вселенной, но наиболее распро-страненной из них является модель изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной. Обнаружение реликтового излучения в современной космологии интерпре-тируется как расширение Вселенной с момента Большого взрыва. Дальнейшим развитием модели Большого взрыва является инфляционная модель Гута. Отличие модели Гута от модели горячей Вселенной заключается в том, что изотропная и однородная Вселенная Фридмана заменяется на Мир, предельно неоднородный и неизотропный, состоящий из множества огромных областей размером см. В одном таком домене находится наша наблюдаемая Вселенная размером  см.

6. Эволюцию Вселенной принято разделять на четыре эры: адронную, лептонную, фотонную и звездную. Адронная эра является начальной фазой расширения Вселенной, которая длилась всего с. В этот период температура упала с К до К, что привело к возникновению элементарных частиц, имеющих большую массу.

Когда температура Вселенной понизилась настолько, что энергия излучения стала меньше порогового значения (300 ГэВ), необходимого для существования электрослабого взаимодействия, произошел распад электрослабого взаимодействия на электромагнитное и слабое. Создались условия для образования лептонов и всех элементарных частиц, которые известны в настоящее время. Эта эра эволюции Вселенной получила название лептонной.

В дальнейшем электроны объединились с протонами и нейтронами, образовали вещество, которое мы наблюдаем сегодня во Вселенной. Интенсивный процесс аннигиляции лептонов привел к тому, что концентрация фотонов стала в раз больше концентрации протонов и нейтронов. Поэтому этот период эволюции Вселенной называется фотонной эрой.

Дальнейшее понижение температуры Вселенной привело к процессу рекомбинации (образованию атомов). Примерно через 1 млн лет от начала расширения Вселенной вещество стало превалировать над излучением. Наступает эра образования звезд и галактик, которая условно называется звездной эрой.

7. Современная космология связывает возникновение звезд с эволюцией галактик. В результате гравитационной неустойчивости происходила фрагм