Методологические остановки «неклассической» астрономии XX в.

 

Краткий обзор современной астрономической картины мира показывает, что астрономия в XX в. кардинально преобразовала старые классические представления о Вселенной, ее структуре и эволюции, пережила глубокую научную революцию, которая изменила способ астрономического познания. На смену классическому пришел «неклассический» способ астрономического познания. Свидетельством этого является радикальная смена методологических установок астрономического познания.

· Основа астрономического познания - признание объективного существования предмета астрономической науки (космических тел, их систем и Вселенной в целом) и их принципиальной познаваемости научно-рациональными средствами (причем не только структурного, но и исторического аспекта Вселенной). Следовательно, можно говорить о полной победе материалистического принципа познаваемости природы, истории Вселенной в системе методологии астрономии XX в.

· Эмпирическая основа современной астрономии - наблюдение во всеволновом диапазоне. Теоретические исследования и экспериментальные попытки регистрации гравитационных волн открывают перспективы развития гравитационной астрономии. Сведения о космосе несут не только волновые процессы, но и частицы (космические лучи, нейтрино). Причем важная особенность наблюдений во внеонтических диапазонах состоит в том, что они дают информацию, как правило, о нестационарных процессах во Вселенной.

· Теоретическая основа современной астрономии - не только классическая механика, но и релятивистская и квантовая механика, квантовая теория поля. Классическая механика не потеряла своего значения для астрономического познания (прежде всего, для объяснения процессов, происходящих в Солнечной системе). Как и прежде, все основные расчеты движений тел планетной системы и искусственных спутников Земли, Луны и планет, космических аппаратов, созданных человеком, осуществляются (в силу слабости релятивистских и квантовых эффектов для этих систем) на базе ньютоновской механики.

· Физическая реальность состоит из трех качественно несводимых друг к другу уровней: микро-, макро-и мегамиров. В системе астрономического познания выделяются две большие подсистемы: во-первых, астрономические науки, изучающие закономерности космических тел и процессов макроуровня (небесная механика, астродинамика, астрометрия и др.); во-вторых, астрономические науки, изучающие космические процессы на уровне мегамира (внегалактическая астрономия, релятивистская космология и др.). Считается, что исследования носят космологический характер, если предмет изучения имеет линейные размеры, превышающие 10⁹ пк; именно здесь проходит разграничительная линия между «обычным» астрономическим и космологическим масштабами.

· В системе астрономического познания большую роль играет исследование закономерностей микромира, связанных с процессами излучения звезд, ранних этапов эволюции Вселенной и т.п., поэтому современная астрономия пользуется и аппаратом микрофизики (квантовая механика, квантовая электродинамика, теория электрослабого взаимодействия, квантовая хромодинамика и др.). Вопрос о глубинных внутренних связях между микро-, макро- и мегамирами, о том, что на определенном уровне они представляют собой некое (диалектическое) единство, также входит в поле зрения современной астрономии *.

* Косвенным свидетельством в пользу наличия такого единства является необъяснимая пока закономерность взаимосвязи физических констант (гравитационная постоянная, постоянная Планка, скорость света, заряд электрона, константы сильного и слабого взаимодействий, массы электрона, протона и других элементарных частиц, постоянная Хаббла, средняя плотность масс во Вселенной и др.). из которых можно построить безразмерные величины двух видов: порядка 10^-2 и порядка 10⁴⁰, в которых связаны как атомные, так и космологические константы.

 

· Вопрос о единственности Вселенной как объекта космологии в современной астрономии решается отнюдь не однозначно. Наряду с точкой зрения, что Вселенная как объект космологии — это наша Метагалактика в ее самых общих свойствах (причем данная точка зрения пока доминирует), существует мнение, что отождествлять Вселенную с Метагалактикой нельзя, поскольку Вселенная может состоять из множества метагалактик, множеств вселенных, порождаемых виртуальной «пеной» физического вакуума, могут сосуществовать друг с другом, а тезис об уникальности Вселенной должен рассматриваться как исторически относительный, определяемый уровнем практики.

Хотя эмпирических данных, подтверждающих представление о множественности метагалактик (вселенных), пока нет (более того, проблематична даже та конкретная логико-гносеологическая форма, в которой такой эмпирический базис может быть зафиксирован), тем не менее среди астрономов все чаще высказывается мнение о существовании других метагалактик (вселенных). Одна из теоретических посылок для такого вывода состоит в следующем. Уравнения общей теории относительности и квантовой физики не дают ответа на вопрос о начальных условиях эволюции нашей Вселенной. Здесь возможны два варианта: во-первых, первичное сингулярное состояние вещества из множества потенциальных физических возможностей реализовалось в одну реальную — нашу Метагалактику; в о - в т о р ы х, во Вселенной осуществляется все многообразие физических условий, явлений и движений, допускаемых основными физическими теориями. Если допустить вторую возможность, то надо признать, что реально существует множество вселенных (метагалактик), образовавшихся в результате «первоначального взрыва» (сингулярного) протовещества, связанных между собой некими материальными «каналами».

· В трактовке сущности пространства и времени современная астрономия опирается на общую теорию относительности, в соответствии с которой пространственно-временные характеристики перестают быть фундаментальными, независимыми ни от чего понятиями физики. Геометрические характеристики тел, их поведение и ход часов зависят прежде всего от гравитационных полей, которые в свою очередь создаются материальными телами. Иначе говоря, предполагается, что пространственно-временная метрика Вселенной обусловлена гравитационным полем, которое создается вещественными телами. Пространственно-временная метрика Вселенной, определяющаяся гравитационным полем, в конечном счете зависит от закономерностей эволюции Вселенной. Другими словами, «искривленность» пространства и «замедленность» времени признаются-не только в отдельных частях Вселенной вблизи тяготеющих масс, но и в масштабах всей Метагалактики. Не исключена возможность, что метрика нашей Вселенной (Метагалактики) замкнута. В таком случае надо вводить представление о различии бесконечности и безграничности Вселенной в пространстве и времени. Важное значение имеет то обстоятельство, что в релятивистской физике такая характеристика, как «конечность-бесконечность», является вариантом (относительной величиной), значит, противопоставление конечности и бесконечности относительно - конечность пространства в одной системе не исключает его бесконечности в другой. Более того, относительны не только «конечность-бесконечность», но и топологические характеристики пространства-времени. Есть основания предполагать, что метрический и континуальный характер пространства-времени в нашей Вселенной относителен и возможны пространственно-временные организации вещества и поля с иными топологическими характеристиками *.

* См.: Мицкевич Н.В. Парадоксы пространства-времени в современной космологии // Астрономия. Методология. Мировоззрение. М., 1979. С.163—179.

 

· Современная астрономия теоретически и эмпирически обосновывает идею нестационарности Вселенной: мир астрономических объектов находится в состоянии постоянного качественного изменения, развития. Идея развития пронизывает всю современную астрономию. Эта идея носит не умозрительный характер, а воплощается в разного рода астрофизических и космологических моделях.

Общая идея о нестационарности Вселенной (пространственной и структурной) конкретизируется в следующих методологических установках: во-первых, развитие космических тел рассматривается диалектически — со взрывами, скачками, перерывами постепенности; при этом учитывается многообразие путей развития, включая моменты нисходящего, регрессивного движения; в о - вторых, в качестве факторов, определяющих процесс развития космических тел, рассматриваются все четыре известных сейчас фундаментальных взаимодействия; прибегать ко всем четырем приходится в моделировании начальных стадий эволюции Вселенной, вблизи сингулярности; в масштабах Метагалактики решающая роль принадлежит силе тяготения; в-третьих, признается необходимость доведения теоретического описания астрономического объекта и его эволюции до выделения его индивидуальных черт, поскольку астрономические объекты даже одного типа (например, звезды или даже звезды определенного класса) имеют заметные индивидуальные различия (масса, светимость, химический состав, температура и др.).

· То обстоятельство, что идея развития пронизывает все современное астрономическое знание, привело к переосмыслению роли космогонического аспекта в астрономическом познании. Современная астрономия исходит из установки о космогоническом смысле (прямом или опосредованном) любой астрономической проблемы. Именно космогонический аспект исследования Вселенной начинает все больше выступать в виде того организующего центра, который объединяет различные разделы дифференцировавшейся астрономической науки.

· В современной "неклассической" астрономии (так же, как и в классической) нет свободы выбора условий наблюдения. Так же, как и классическая, современная астрономия осознает зависимость результата наблюдения от условий, в которых находится наблюдатель. Но в отличие от классической современная астрономия не во всех случаях допускает возможность пренебречь этой зависимостью или внести на нее поправку. В современной астрономии на эмпирическом уровне познания возрастает роль субъекта. Так, при объяснении с помощью общей теории относительности космологических явлений (искривленного пространства-времени) необходимо пользоваться классическими понятиями для описания содержания эксперимента с излучением от удаленных объектов, поскольку он происходит в однородной и изотропной локальной области плоского пространства-времени. Это описание условий эксперимента не может быть элиминировано в окончательном результате исследования.

· Резкое возрастание теоретической активности субъекта современного астрономического познания. Современная астрономия (как и «неклассическая» физика) отвергает классический идеал абсолютного описания, согласно которому в рамках одной теории можно достичь исчерпывающего описания закономерностей и свойств мира астрономических объектов. В системе теоретического описания структуры и эволюции Вселенной необходима не одна, а множество теоретических моделей. Поэтому отсутствует единство в вопросах о содержании исходных абстракций (принципов, аксиом), в которых отражаются существенные характеристики предметной области, в вопросах выбора исходной концептуальной базы для построения таких моделей (например, разное отношение к космологическому постулату и др.).

Возрастание роли субъекта своеобразно проявляет себя в так называемом антропном принципе в космологии. В соответствии с этим принципом возникновение человечества стало возможным в силу уникальных крупномасштабных характеристик нашей Вселенной, позволяющих ей саморазвиваться от простого к сложному (см. 16).

· Изменяемость структуры познавательной деятельности в астрономии - одна из новых методологических установок. Принципы и способы познавательной деятельности в развитии астрономии периодически изменяются. Эпохи, когда происходят такие изменения, — это эпохи научных революций в астрономии.

Итак, методологические установки современной астрономии XX в. существенно отличаются от методологических установок классической астрономии. Перечислим основные направления по котором произошло их размежевание:

отказ от установки на признание неизменности структуры космических образований, признание фундаментальной роли структурной эволюции Вселенной;

изменение пространственно-временных представлений;

расширение теоретической базы астрономии за счет новых фундаментальных теорий;

тенденции к отказу от идеи единственности Вселенной;

необходимость учета «условий познания» и на этой основе — новая гносеологическая ситуация в астрономии;

представление о периодической смене астрономических способов познания.

Такое существенное различие в методологических установках классической и неклассической астрономии позволяет сделать вывод о том, что в XX в. в астрономии происходит научная революция — смена способов астрономического познания и астрономической картины мира.