12. Идея развития Вселенной: от космогонии Канта – Лапласа до концепции расширяющейся Вселенной

Начало процессу стихийной диалектизации естественных наук, составившему суть третьей революции в естествознании, положила работа немецкого ученого и философа Иммануила Канта (1724-1804) «Всеобщая естественная история и теория неба». В этом труде, опубликованном в 1755 году, была сделана попытка исторического объяснения происхождения Солнечной системы.

Гипотезу Канта принято именовать небулярной (от лат. nebula — туман) поскольку в ней утверждалось, что Солнце, планеты и их спутники возникли из некоторой первоначальной, бесформенной туманной массы, некогда равномерно заполнявшей мировое пространство. Кант пытался объяснить процесс возникновения Солнечной системы действием сил притяжения, которые присущи частицам материи, составлявшим эту огромную туманность. Под влиянием притяжения из этих частиц образовывались отдельные скопления, сгущения, становившиеся центрами притяжения. Из одного такого крупного центра притяжения образовалось Солнце, вокруг него расположились частицы в виде туманностей, которые начали двигаться по кругу. В круговых туманностях образовались зародыши планет, которые начали вращаться также вокруг своей оси. Солнце и планеты сначала разогрелись вследствие трения слагающих их частиц, затем начали остывать.

Хотя Кант в своей работе опирался на классическую механику ХVII века (подзаголовок его труда гласил: «Опыт об устройстве и механическом происхождении всего мироздания на основании ньютоновских законов»), он сумел создать развивающуюся картину мира, которая не соответствовала философии Ньютона, враждебной эволюции. Идеи Канта о возникновении и развитии небесных тел были несомненным завоеванием науки середины ХVШ века. Его космогоническая гипотеза пробила первую брешь в метафизическом взгляде на мир.

Однако научная общественность того времени не обратила должного внимания на гениальную идею Канта (тогда еще 30-летнего приват-доцента из Кенигсберга). Его труд, опубликованный первоначально без указания имени автора, дошел до публики в очень малом числе экземпляров (из-за банкротства издателя) и оставался практически неизвестным до конца XVIII века.

Более сорока лет спустя французский математик и астроном Пьер Симон Лаплас (1749-1827), совершенно независимо от Канта и двигаясь своим путем, высказал идеи, развивавшие и дополнявшие кантовское космогоническое учение. В своем труде «Изложение системы мира», опубликованном в 1796 году, Лаплас предположил, что первоначально вокруг Солнца существовала газовая масса, нечто вроде атмосферы. Эта «атмосфера» была так велика, что простиралась за орбиты всех планет. Вся эта масса вращалась вместе с Солнцем (о причине вращения Лаплас не говорил). Затем, вследствие охлаждения, в плоскости солнечного экватора образовались газовые кольца, которые распались на несколько сфероидальных частей — зародышей будущих планет, вращающихся по направлению своего обращения вокруг Солнца. При дальнейшем охлаждении внутри каждой такой части образовалось ядро, и планеты перешли из газообразного в жидкое состояние, а затем начали затвердевать с поверхности.

Имена создателей двух рассмотренных гипотез были объединены, а сами гипотезы довольно долго (почти столетие) просуществовали в науке в обобщенном виде — как космогоническая гипотеза Канта-Лапласа.

Большим шагом вперед в развитии астрономии XVIII в. стало философское осмысление И. Кантом новых эмпирических данных, которые к тому времени были накоплены астрономами. Великий немецкий философ создал оригинальную космогоническую концепцию, которая содержала целый ряд принципиально новых идей. Результаты своих размышлений И. Кант изложил в работе «Всеобщая естественная история и теория неба, или Попытка истолковать строение и механическое происхождение всего мироздания, исходя из принципов Ньютона» (1755).

Центральной идеей кантовской космогонии стал принцип исторического развития Вселенной. Природа впервые рассматривалась как имеющая собственную историю, а развитие космических тел представлялось как медленное эволюционирование без серьезных качественных преобразований. И. Кант признавал существование Бога и придерживался позиции деизма, согласно которой Вселенную творит Бог, однако затем он не вмешивается в дела мира. Основными силами, действующими во Вселенной, И. Кант считал силы притяжения, отталкивания и химического соединения. Немецкий философ утверждал, что Вселенная имеет начало, однако не имеет конца, космические системы возникают, а затем разрушаются, но на их месте появляются другие, и так до бесконечности. Кроме того, Вселенная не только бесконечна во времени, но и безгранична в пространстве, а все системы, существующие в ней, связаны друг с другом. По мнению И. Канта, Вселенная расширяется, небесные тела в центре мира гибнут быстрее, однако на периферии продолжается образование новых космических систем.

Первоначальным состоянием природы немецкий философ считал хаос, в котором пребывало первичное вещество. Эта первичная рассеянная материя создается Богом. Затем под действием механических сил притяжения и отталкивания образуются небесные тела и целые звездные миры. По мнению И. Канта, разумная жизнь может существовать не только на Земле. Немецкий философ утверждал, что человеческий род не только не уникален, но еще и несовершенен. Подобная мысль в эпоху, когда человек понимался как образ и подобие Бога, была не просто новаторской, но в определенной мере даже опасной для высказавшего ее философа. Космогония И. Канта стала существенным шагом вперед в понимании того, как устроена Вселенная, а многие космогонические идеи были восприняты значительно позже – в науке и философии XX в.

На протяжении XVIII–XIX вв. была сделана целая серия открытий, повлиявших на дальнейшее развитие астрономии, в частности обнаружены туманности – большие скопления звезд, новые планеты в Солнечной системе – Уран, Нептун, Плутон, спутники Сатурна и Урана и др. Во второй половине XIX в. возникла новая научная дисциплина – астрофизика, которую в XX в. ждало блестящее будущее.

А. Фридман предложил три модели Вселенной. В первой рассматривается случай средней плотности вещества и неискривленности пространства. В такой ситуации Вселенная должна бесконечно расширяться из некоторой исходной точки. Во второй модели предполагалась плотность вещества меньше критической. В этом случае пространство обладает отрицательной кривизной, а Вселенная также должна неограниченно расширяться из начальной точки. В третьей модели рассматривался случай плотности вещества выше критической. В этой ситуации пространство должно иметь положительную кривизну, а Вселенная периодически расширяться и сжиматься.

Концепция А. Фридмана некоторое время не имела эмпирического подтверждения. Однако в 1929 г. физик Э. Хаббл обнаружил эффект «красного смещения» в спектрах удаленных галактик. «Красное смещение» означает понижение частот электромагнитного излучения при удалении источника света от наблюдателя. Т. е. если источник света удаляется от нас, то воспринимаемая частота излучений уменьшается, а длины волн увеличиваются, линии видимого спектра смещаются в сторону более длинных красных волн. Оказалось, что «красное смещение» пропорционально расстоянию до источника света. Исследования Э. Хаббла подтвердили, что удаленные от нас галактики разбегаются, т. е. Вселенная находится в состоянии расширения, а значит, нестационарна. Другим важным экспериментальным свидетельством в пользу гипотезы расширяющейся Вселенной стало открытие реликтового излучения – слабого радиоизлучения, свойства которого являются в точности такими, какими они должны были быть на этапе горячей, взрывной Вселенной.