Все отмеченные критерии научности применимы к части содержания философского знания, особенно к онтологии (философии природы), гносеологии (эпистемологии) и методологии научного познания, что можно обнаружить фактически во всех философских системах, имеющих соответствующую проблематику.
3. Проблема происхождения и эволюции Вселенной
Вселе́нная — фундаментальное понятие астрономии, строго не определяемое, включает в себя весь окружающий мир. На практике под Вселенной часто понимают часть материального мира, доступную изучению естественнонаучными методами. Вселенная как единое целое является предметом изучения раздела астрономии — космологии.
Несмотря на многообразие космологических моделей, тот факт, что Вселенная эволюционирует является очевидным для современной науки.
Согласно теоретическим расчетам Ж.Леметра в первоначальном состоянии Вселенная представляла собой микрообъект ничтожно малых размеров.
Основной теорией появления и эволюции Вселенной считается Теория Большого Взрыва, основы которой заложил своими работами выдающийся физик Альберт Эйнштейн. По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,7 ± 0,13 млрд лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. В современной космологии для наглядности начальную стадию эволюции делят на эры:
1. эра андронов – тяжелых частиц, вступающих в сильные взаимодействия. В конце эры происходит аннигиляция частиц и античастиц, но остается некоторое количество протонов, гиперонов и мезонов.
2. эра лептонов – легких частиц, вступающих в электромагнитное взаимодействие, основную роль играют легкие частицы, принимающие участие в реакциях между протонами и нейтронами.
3. фотонная эра. Основная доля массы – энергии Вселенной – приходится на фотоны, главную роль играет излучение, которое к концу эры отделяется от вещества.
4. звездная эра. Наступает через миллион лет после зарождения Вселенной. Начинается процесс образования протозвезд и протогалактик.
5. образование Метагалактики.
Несмотря на значительные успехи, теория горячей Вселенной сталкивается с рядом трудностей. Если бы Большой взрыв вызвал расширение Вселенной, то возникло бы сильное неоднородное распределение вещества, чего не наблюдается. Т.е. теория Большого Взрыва не объясняет расширение Вселенной, оно принимает его как факт.
Теория также предполагает, что соотношение числа частиц и античастиц на первоначальной стадии было таким, что дало в результате современное преобладание материи над антиматерией.
Кроме того, из теории Большого взрыва следует сингулярность в точке самого взрыва и, как следствие, неприменимость любых законов физики в этой точке.
В современной космологии наряду с Теорией Большого Взрыва обосновывается и так называемая инфляционная модель Вселенной. В соответствии с ней космическая эволюция в ранней Вселенной проходит ряд этапов:
1. Начало Вселенной определяется физиками-теоретиками как состояние квантовой супергравитации с ничтожно малым радиусом Вселенной.
2. Стадия инфляции. В результате квантового скачка Вселенная перешла в состояние возбужденного вакуума и в отсутствие в ней вещества и излучения интенсивно расширялась по экспоненциальному закону. В этот период создавалось пространство и время Вселенной.
3. Переход от инфляционной стадии к фотонной. Состояние ложного вакуума распалось, высвободившаяся энергия пошла на рождение тяжелых частиц и античастиц, которые, проаннигилировав, дали мощную вспышку излучения (света), осветившего космос.
4. Этап отделения вещества от излучения. Оставшееся после аннигиляции вещество стало прозрачным для излучения, контакт между веществом и излучением пропал. Отделившееся от вещества излучение составляет современный реликтовый фон.
Различия между инфляционной моделью и моделью Большого Взрыва касаются только первоначального этапа, далее между этими теориями существенных различий не наблюдается. Обе теории рассматривают постепенное развитие от максимально простого однородного состояния к созданию все более сложных структур (атомов, первоначально – водорода), галактик, звезд, планет, синтезу тяжелых элементов в недрах звезд, возникновению жизни, в т.ч. разумной.
С момента появления идеи расширяющейся и эволюционирующей Вселенной, появился и ряд проблем, связанных с данной идеей:
1. Творение мира из Ничего.
2. Причины космической эволюции.
Наиболее интересной проблемой автору данной работы представляется вторая проблема. В данном направлении выделяют две основные концепции:
1. концепция самоорганизации. Для этой концепции материальная вселенная является единственной реальностью. Эволюция Вселенной – это самопроизвольное упорядочивание систем в направлении становления все более сложных структур.
2. концепция направленной эволюции. В данной концепции развитие Вселенной связывается с реализацией программы, определяемой реальностью более высокого порядка, чем материальный мир.
Также автору работы показался интересным вопрос теоретической судьбы Вселенной. Долгосрочный расчёт будущего Вселенной напрямую зависит от процесса расширения Вселенной: будет ли он бесконечно долго ускоряться, или скорость его расширения будет постоянной на протяжении значительного времени, или же в какой-то момент Вселенная начнет сжиматься. Считается, что это зависит от средней плотности Вселенной (т.н. критической плотности). Если плотность равна критической (вариант плоской Вселенной), то расширение идет с одинаковой скоростью, если больше, то Вселенная в конце концов схлопнется (вариант замкнутой Вселенной), если меньше то будет расширяться с всё большим ускорением, что в итоге приведет к Большому Разрыву (вариант открытой Вселенной).
Сценарий Большого Разрыва современным ученым представляется следующим:
1. Эпоха звезд. Нынешняя эпоха, эпоха активного рождения звёзд закончится ровно в тот момент, когда галактики исчерпают все запасы межзвёздного газа, в это же время закончат свой путь и маломассивные звёзды — красные карлики — полностью исчерпав свои источники горения. Гораздо раньше потухнет Солнце. Но сначала оно превратится в красный гигант, поглотив Меркурий и Венеру. Земля же, если не разделит их судьбу, раскалится настолько, что будет представлять собой сплошной сгусток лавы.
2. Эпоха распада. Если в предыдущей стадии основное население Вселенной — это звёзды, подобные нашему Солнцу, то в эпоху распада — белые и коричневые карлики, и совсем немного нейтронных звёзд и чёрных дыр. Обычных звёзд нет вообще, они все дошли до конечного этапа своей эволюции: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры. Если в прошлой стадии горение водорода было самым распространённым процессом, то в эту эпоху его место в коричневых карликах, да и идет гораздо-гораздо медленнее. Ныне главенствуют процессы аннигиляции тёмной материи и распад протона. Галактики также сильно отличаются от нынешних: все звёзды уже неоднократно сталкивались друг с другом. Да и размер галактик значительно больше: все галактики, входящие в состав локального скопления, слились в одну.
3. Эпоха черных дыр. На этом этапе фактически всё вещество представляет собой море элементарных частиц. И лишь в некоторых уголках Вселенной продолжают жить нейтронные звёзды. На первую роль выходят чёрные дыры. За предыдущие декады они аккрецировали на себя вещество. В эту эпоху они только излучают. Основных механизма тут два — столкновение двух чёрных дыр и последующее слияние высвобождают значительную гравитационную энергию, образуются гравитационные волны. Вторым механизмом является Излучение Хокинга: благодаря своей квантовой природе некоторым фотонам удаётся пробираться за горизонт событий. Вместе с фотоном чёрная дыра теряет и массу, а потеря массы ведет к ещё большему потоку фотонов. В какой-то момент гравитация больше не может удерживать фотоны света под горизонтом событий, и чёрная дыра взрывается, выкидывая последние остатки фотонов. Однако возможен и другой сценарий. Если Вселенная открытая или плоская, то, подобно современным галактикам, чёрные дыры могут образовывать свои скопления и сверхскопления, и точно также они будут сливаться. В итоге образуется гигантская чёрная дыра, которая будет жить фактически вечно. Возможно, под действием гравитации она разогреется до Планковской температуры и достигнет Планковской плотности и станет причиной очередного Большого взрыва, дав начало новой вселенной.
4. Эпоха вечной тьмы. Это время уже без каких-либо источников энергии. Сохранились только остаточные продукты всех процессов, происходящих в прошлых декадах: фотоны с огромной длиной волны, нейтрино, электроны и позитроны. Температура стремительно приближается к абсолютному нулю. Время от времени позитроны и электроны образуют неустойчивые атомы позийтрония, долгосрочная судьба их — полная аннигиляция. Если в эту эпоху Вселенная продолжает расширяться, то её дальнейшая судьба непредсказуема. Известная современному человечеству физика в этот момент времени уже не работает. Это ещё больше усиливает сходство с первыми мгновениями Большого взрыва: море элементарных частиц, высокая однородность и полная неприменимость современных законов физики.
Что касается сценария Большого Сжатия, то, по мнению некоторых физиков, он будет выглядеть следующим образом: Вселенная будет напоминать современную вплоть до момента, когда её радиус не станет в пять раз меньше современного. В этот самый момент все скопления во Вселенной образуют единое мегаскопление, однако галактики не потеряют свою индивидуальность: в них всё также происходят рождения звёзд, всё также вспыхивают сверхновые и, возможно, развивается биологическая жизнь. Всему этому придет конец, когда Вселенная ужмётся ещё в 20 раз и станет в 100 раз меньше чем сейчас, в тот момент Вселенная будет представлять собой одну огромную галактику. Температура реликтового фона достигнет 274К и на планетах земного типа начнет таять лед. Дальнейшее сжатие приведет к тому, что излучение реликтового фона затмит даже центральное светило планетарной системы, выжигая на планетах последние ростки жизни. А вскоре после этого испарятся и сами звёзды, либо будут разорваны на куски, подобную участь разделят и планеты. В тот момент Вселенная будет похожа на ту молодую, что была в первые годы своего рождения. Дальнейшие события будут напоминать те, что происходили в начале, но промотанные в обратном порядке: атомы распадаются на атомные ядра и электроны, начинает доминировать излучение, потом начинают распадаться атомные ядра на протоны и нейтроны, затем распадаются и сами протоны и нейтроны на отдельные кварки, происходит великое объединение. В этот момент, как и в момент Большого взрыва перестают работать известные современной науке законы физики и дальнейшую судьбу Вселенной предсказать невозможно.