Философски-мировозренческие проблемы космологии эволюции

Возникновение и развитие современной релятивистской космологии имеет большое мировоззренческое значение. Оно во многом изменило наши прежние представления о научной картине мира. Особенно радикальным было открытие красного смещения, свидетельствующего о расширении Вселенной. Этот факт нельзя было не учитывать при построении космологических моделей.

Считать ли Вселенную бесконечной или конечной − зависит от конкретных эмпирических исследований и прежде всего от определения плотности материи во Вселенной, что имеет решающее значение для оценки кривизны пространства − времени. При нулевой или отрицательной кривизне модель должна быть открытой, при положительной − замкнутой. Однако оценка плотности распределения материи во Вселенной наталкивается на серьезные трудности, связанные с наличием так называемого скрытого (невидимого) вещества в виде темных облаков космической материи. Хотя никакого окончательного вывода о том, является ли Вселенная открытой или замкнутой, сделать еще нельзя, но многие свидетельства говорят, по-видимому, в пользу открытой бесконечной ее модели. Во всяком случае такая модель лучше согласуется с неограниченно расширяющейся Вселенной.

Замкнутая же модель предполагает конец такого расширения и допущение ее последующего сжатия. Недостаток такой модели состоит в том, что пока современная наука не располагает фактами, подтверждающими сжатие. К тому же сторонники замкнутой Вселенной признают, что эволюция Вселенной началась с «большого взрыва». Наконец, остается нерешенной и проблема оценки плотности распределения материи и связанной с ней величины кривизны пространства − времени.

Важной проблемой остается и оценка возраста Вселенной, который определяется по длительности ее расширения. Значительные трудности связаны также с обоснованием первоначально “горячей" модели в сингулярной области, поскольку предполагаемые плотности и температуры никогда не наблюдались и не анализировались в современной астрофизике. Но развитие науки продолжается и есть основания, надеяться, что и эти труднейшие проблемы со временем будут разрешены. Главный же итог современных космологических исследований состоит в том, что они показали, что Вселенная не находится в стационарном состоянии, она непрерывно изменяется вследствие понижения в ней температуры и связанного с этим процесса ее расширения. Именно в результате такого процесса происходит эволюция материи, появление новых и сложных структур.

Вопросы для контроля и семинара 9.

1. На какую физическую теорию опирается современная космология?

2. Какие этапы в своем развитии прошла эта космология?

3. На каких данных основывается современная космология?

4. Что собой представляет стандартная модель Вселенной?

5. Когда по стандартной модели произошел "большой взрыв"?

6. Расскажите вкратце об эволюции Вселенной до возникновения макротел.

7. Как реликтовое излучение подтверждает стандартную модель?

8. Как связана эволюция Вселенной с разрушением прежних симметрии между физическими взаимодействиями?

9. Назовите основные типы физических взаимодействий. Какую роль играют они в образовании новых структур?

10. Какое значение имеет парадигма самоорганизации материи?

11. Расскажите о значении открытий в космологии для формирования научного мировоззрения.

Литература

1. Физический энциклопедический словарь. − М., 1983. − С.316.

2. Шама Д. Современная космология / Пер. с англ. − М., 1973.

Тест к разделу 3. Естественно-научная картина мира

в термодинамике и космологии

1. Выделите правильную интерпретацию термина «вероятность»:

2. Чем отличается вероятность и частотная (статистическая) вероятность:

1. В нем фигурирует понятие относительной частоты при длительных наблюдениях.

2. При статистической, или частотной, интерпретации нельзя говорить о вероятности отдельного, единичного события.

3. Главное применение частотная интерпретация вероятности находит при открытии и анализе статистических законов.

4. Эти понятия являются - аналогами.

3. Выделите положение, подходящее для вероятностного детерминизма:

1. Весь окружающий нас мир − это огромная механическая система, начальное состояние которой является точно заданным и в которой не делается никакого различия между движениями "величайших тел Вселенной и легчайших атомов".

2. Абсолют категории необходимости, признание подлинными лишь универсальные законы, исключающие случайности из мира.

3. Предопределенность всех событий в мире и связанный с ним − фатализм.

4. Необходимость возникает как результат взаимодействия многих случайностей, о чем свидетельствуют статистические законы. В свою очередь случайности выступают в форме проявления и дополнения необходимости, поскольку универсальные или строго детерминистские законы в чистом виде не существуют.

5. В современной концепции детерминизма органически сочетаются необходимость и случайность. Поэтому мир и события в нем не оказываются ни фаталистически предопределенными, ни чисто случайными.

4. В таблице поставьте в соответствие законы термодинамики и их содержание:

5. Термодинамические показатели, постулирующие ввод в физику понятие времени и эволюции:

1. В форме процесса возрастания энтропии в системе.

2. Энтропия системы возрастает, то усиливается беспорядок в системе.

3. Чем выше энтропия системы, тем больший период прошла система в своей эволюции.

4. Системы эволюционируют в сторону увеличения в них беспорядка, хаоса и дезорганизации, пока не достигнут точки термодинамического равновесия, в которой всякое производство работы становится невозможным.

6. Дайте правильное определение понятию «точка термодинамического равновесия»:

1. Точка, в которой всякое производство работы становится невозможным. Третий закон Ньютона: действию всегда есть равное и противоположно направленное противодействие, иначе взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противопололожные стороны.

2. Это закон о сохранении энергии. Если к системе подводится тепло Q и над ней производится работа W, то энергия системы возрастает до величины U: U= Q + W.

3. Эволюция направлена на выживание более совершенных организмов и усложнение их организации.

4. Это точка максимума энтропии, когда в системе наступит тепловая смерть и никакой полезной работы в ней произвести будет нельзя.

7. Все системы во Вселенной являются:

1. Закрытыми.

2. Изолированными.

3. Разделенными.

4. Открытыми.

8. Отличие открытой системы от закрытой:

1. Энергия накапливается в системе, тем самым растет уровень энтропии.

2. Рост энтропии неминуемо приведет к точке термодинамического равновесия.

3. Неизбежна тепловая смерть как следствие роста уровня энтропии.

4. Система вынуждена заимствовать извне либо новое вещество или свежую энергию и одновременно выводить в среду использованное вещество и отработанную энергию

5. Системе характерна диссипация (лат. dissipatio - рассеивание) энергии − переход энергии упорядоченного движения в энергию хаотического движения (теплоту).