МЫ начинаем публикацию научной работы «Мировоззренческие перемены в физической науке второй половины ХХ века (2010 г.)» учёного-физика Реомара Ефимовича РОВИНСКОГО, профессора из Израиля, глубокого специалиста в области плазмы и квантовой электроники, занимающегося лазерными исследованиями.
            Этот труд публикуется впервые

МИРОВОЗЗРЕНЧЕСКИЕ ПЕРЕМЕНЫ В ФИЗИЧЕСКОЙ НАУКЕ ВТОРОЙ ПОЛОВИНЫ ХХ ВЕКА

              ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ      

ГЛАВА 1

Новое видение Природы во второй половине ХХ века

1.1. Отказ от ньютоновского мировоззрения

1.2. Понятие самоорганизации материи     

1.3. Процессы развития сложных систем и синергетика      

1.4.  Проблема направленного развития сложных систем

ГЛАВА 2

Научные открытия меняют глобальное мировоззрение

2.1. Рождение новых представлений о Вселенной

2.2. Загадка тёмной энергии

2.3. Открытие гравитационного отталкивания

2.4. Продвижение в глубины материи

2.5. Квантовая механика принципиально меняет глобальное мировоззрение

ГЛАВА 3

Метанаука расширяет современные научные знания

3.1. Метанаучное знание помогает науке в современной кризисной ситуации

3.2. Как передаются метанаучные знания человечеству

3.3. Новый виток в истории развития человечества

ГЛАВА 4

Жизненная миссия человека

4.1. Предназначение человека в жизни

4.2. Елена Ивановна Рерих – посланник Братства на Земле

4.3. Научная и изобретательская деятельность Н. Тесла

4.4. Великий астрофизик ХХ века Н.А. Козырев и проблема природы времени

ГЛАВА 5

Представления о науке будущего, переданные

человечеству через Е.И. Рерих

5.1. Истоки сведений о возможном будущем науки

5.2. Елена Рерих о науке будущего

5.3. Философские аспекты науки будущего

5.4. Представления об «эфире» и Энергии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Современная наука молода, ей всего каких-нибудь 500 лет с момента становления в качестве источника получения новых знаний. За эти годы наука прошла непростой путь развития вплоть до XXI века. История пройденного пути подробно освещается в многочисленных научных и научно-популярных работах, написанных философами и учёными разных специальностей.

Тема данной книги иная. Предполагается ознакомить читателя с состоянием науки в последние десятилетия ХХ и в начале XXI веков, которое следует рассматривать как глобальный мировоззренческий кризис, меняющий прежние наши представления об устройстве и функционировании Мироздания. Но предварительно предоставим слово авторитету в области философии, профессору Ирине Васильевне Черниковой, дающей свою оценку ситуации на сегодняшний день [1]: «Человечество вступило в третье тысячелетие в ситуации, которая характеризуется как глобальный кризис современности… Всё это создаёт необходимость поиска новых способов мышления и действия… Преодолевать разорванность бытия человеку надлежит в собственном сознании».

Ещё в ХХ веке в науке возникла потребность в создании целостной картины мира. «В новой философии науки концептуально оформляются изменения в структуре науки, методах и целях научного знания, глубокие преобразования, связанные с человеком как субъектом научной деятельности» [1].

От философской оценки ситуации перейдём к конкретному состоянию тех областей научного знания, которые определили переход к формированию нового глобального научного мировоззрения.

Ко второй половине ХХ века основными объектами исследований в различных научных дисциплинах стали разномасштабные развивающиеся открытые системы. Все такие системы в той или иной степени взаимодействуют с внешней средой, которая, как правило, является системой более высокого порядка. Возникает представление об иерархии разномасштабных систем, органически взаимосвязанных между собой. Их невозможно вычленить из нашего мира. Отсюда пришло понимание системного структурообразования во Вселенной. Как следствие, произошло то, что И. Пригожин назвал радикальным изменением видения Природы.

ГЛАВА 1

НОВОЕ ВИДЕНИЕ ПРИРОДЫ

ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ ХХ ВЕКА

1.1. Отказ от ньютоновского мировоззрения

И. Ньютон в блестящем труде «Математические начала натуральной философии» на основе новейших для того времени математических достижений получил выдающиеся результаты, родившие классическую физику. Им получены математические выражения, определившие Всемирную теорию тяготения и наиболее важные динамические законы физики. В этой связи возникает естественный вопрос: почему математика до сих пор так успешно помогает получать важнейшие физические законы? Выдающийся физик Фейнман в своих знаменитых «Лекциях по физике» пишет: «Почему мы можем пользоваться математикой для открытия законов, не зная их причины? Никто этого не знает. Мы продолжаем идти по этой дороге, потому что на ней всё ещё происходят открытия» [2].

Классическая физика Ньютона остаётся признанной и в наше время, но она ограничена определёнными рамками. Что же касается мировоззрения, то из математических формул следует обратимость динамических процессов. Обратимость означает равноправность процессов движения конкретного объекта во времени из прошлого в будущее и из будущего в прошлое. Такое случается, если при решении конкретного математического соотношения возникает два справедливых решения. Например в случае, когда знаки при скорости движения и при времени меняются на обратные. Физики, сталкивающиеся с подобными случаями, отбрасывают то решение, которое не соответствует реальности. А реальность такова, что важнейшей чертой времени является его необратимость, фатальная однонаправленность.

Однако верный последователь Ньютона Лаплас утвердил в ньютоновском мировоззрении детерминизм, согласно которому справедливы оба решения. Декларировалось, что при точном знании исходных условий системы в любой момент движения можно полностью восстанавливать её прошлые и предсказывать будущие состояния. В реальности, как правило, наблюдается фактор необратимости движений. Долгое время утверждалось, что наблюдаемые случаи необратимости есть результат нашего незнания, а не реальное нарушение представления об обратимости природных процессов. При таком подходе отрицается возможность возникновения качественно новых состояний системы, возможность отклонения от заданного жизненного пути. Ставится под сомнение само существование стрелы времени. Под вопросом остаётся возможность возникновения чего-то нового в мире. В современной физике понятие необратимости утвердилось как бесспорная реальность, что потребовало отказаться от так называемого ньютоновского мировоззрения.

1.2. Понятие самоорганизации материи [3]

В недавнем прошлом классическая равновесная термодинамика, изучающая изолированные системы, близкие к термодинамическому равновесию, создала в науке убеждение, что любые протекающие в Природе процессы неизбежно завершаются разрушением упорядоченности в развивающихся системах, приводящим их к «тепловой смерти». Но в 70-х годах ХХ века появилось понимание того, что материя обладает способностью создавать в открытых неравновесных системах состояния, из которых в критических условиях могут возникать скачкообразные переходы в качественно новые состояния с более высоким уровнем организации, чем в исходных состояниях. Иначе говоря, в определённых ситуациях материя проявляет созидательные способности, порождающие в развивающемся мире новое. Такое свойство материи получило название самоорганизации.

Самоорганизация стала прямым следствием фундаментального факта – необратимости известных науке природных процессов, протекающих как в макро-, так и в микромире. Как писал по этому поводу И. Пригожин [4], «необратимость приводит к глубоким изменениям понятий пространства, времени и динамики».  Узкое толкование самоорганизации подразумевает сам процесс скачкообразного перехода в качественно новое упорядоченное состояние, характеризуемое возросшим уровнем организованности системы.

1.3. Процессы развития сложных систем и синергетика

Новое видение природы стало основой крупного научного открытия, приведшего к созданию междисциплинарного научного направления, которое получило название синергетика. Известный биофизик М.В. Волькенштейн коротко определил: «Синергетика – это новое мировоззрение, отличное от ньютоновского мировоззрения». К этому времени назрела настоятельная необходимость вплотную заняться исследованиями процессов образования, поддержания и распада структур в сложных системах, природа которых изучается в различных научных дисциплинах [5].

Объектами активных исследований стали развивающиеся открытые системы, находящиеся в неравновесном состоянии относительно окружающей среды. В развитии таких систем особый интерес представляют ситуации перехода их в качественно новые состояния. Механизмы таких переходов носят универсальный характер, независимо от того, в какой научной дисциплине такие системы изучаются. Необратимость и нелинейность протекающих процессов развития, неравновесность сложных систем в определённых условиях порождают, в частности, самоорганизацию материи, обеспечивающую созидательные переходы в качественно новые состояния с нарастающим уровнем организованности. Тем самым, происходит рождение нового в мире. Основателями такого научного направления стали И. Пригожин [6] и Г. Хакен [7].

В развитии сложных систем различают два этапа [8]. Первый этап характеризуется квазистационарностью. На всём его протяжении не происходят принципиальные качественные изменения в состоянии системы. Однако при этом требуется наличие определённых внутренних и внешних взаимодействий, позволяющих системе стабильно сохранять внутреннее равновесие при её неравновесности с окружающей средой. Для биологических систем комплекс таких взаимодействий называют гомеостазом. В случае развивающихся неорганических систем для поддержания внутреннего равновесия необходимо постоянное вливание энергии.

Например, стационарная звезда устойчиво сохраняет внутреннее равновесие за счёт протекания внутри неё ядерных реакций, обеспечивающих выделение определённого количества энергии. В результате устанавливается равновесие между стремлением массы звезды сжаться под действием сил гравитационного притяжения и желанием расшириться под давлением, создаваемым выделяющейся энергией. Другой пример сохранения устойчивости системы – лазер, излучающий высокоорганизованное монохроматическое излучение при постоянной или импульсной накачке его энергией от внешнего источника питания.

Под влиянием внешних воздействий или в результате развития внутренних противоречий внутреннее равновесие рано или поздно нарушается и сменяется потерей устойчивости. Наступает второй, кризисный, этап развития, из которого система выходит в одно из возможных качественно новых устойчивых состояний. Кризисный этап завершается переходом системы в качественно новое состояние либо деструктивным путём, разрушающим упорядоченность системы, либо конструктивным путём перехода в устойчивое состояние с более высоким уровнем организованности, чем в предшествующем квазистационарном состоянии. Такая ситуация привела к введению в оборот понятия «точки бифуркации». В синергетике под ним понимается не точка, а период кризисного этапа, в течение которого заканчивается однозначный эволюционный путь, характерный для предыдущего стационарного этапа. Возникает несколько ветвей потенциально возможных продолжений пути после выхода из кризиса. «Выбор» конкретной ветви определяется случайным воздействием на систему одной из флуктуаций, возникающих на этом этапе.

Из классической равновесной термодинамики известно, что при отсутствии поступления энергии в систему любые процессы преобразования одних видов энергии в другие, сопровождаемые совершением работы, завершаются необратимыми переходами части участвующей энергии в тепло, которое равномерно рассеивается внутри системы. Это увеличивает степень неупорядоченности системы, численно характеризуемой ростом энтропии. В изолированных системах неизбежен исторический процесс производства энтропии вплоть до достижения ею максимального значения в состоянии термодинамического равновесия, самого простого состояния данной системы. Однако открытые сложные системы далеки от изолированности. Происходит их постоянное взаимодействие с внешней средой. Поэтому они выпадают из основных представлений, на которых базируется равновесная термодинамика.

В становлении и развитии синергетики решающую роль сыграли работы И. Пригожина, создателя нового раздела этой науки, получившего название неравновесной термодинамики [6].

Попавшая в кризисную ситуацию открытая система при наличии внешнего источника поступающей в неё энергии, величина которой не превышает внутренних потерь, выходит из кризиса деструктивным путём. Происходит частичное или полное разрушение её упорядоченного состояния. Деструктивный выход из кризиса  реализуется механизмами достижения равновесных состояний, сопровождаемых ростом энтропии. Например, после выработки в недрах стационарной звезды ядерного горючего совершается её катастрофический переход в качественно новое неустойчивое равновесное состояние, определяемое величиной исходной массы звезды. В новом облике белого карлика или нейтронной звезды достигается более низкий уровень организованности по сравнению с исходным состоянием. Другой пример – многоклеточный организм, исчерпавший свои жизненные возможности, завершает свой путь летальным исходом, полным равновесием с окружающей средой.

Неожиданностью для учёных стало открытие конструктивного пути выхода системы из кризиса. И если механизм деструктивной тенденции развития основан на стремлении материи к достижению равновесия, то самоорганизация предстаёт в качестве физической основы различных созидательных механизмов. Особенностью всех таких механизмов стало то, чего ранее наука не подозревала: в развивающихся сложных системах, состоящих из многих элементов любой природы, на кризисном этапе при соответствующих условиях возникает коллективное когерентное взаимодействие всех элементов, переводящее систему на более высокий уровень организованности. Необходимое, но недостаточное условие – приток в систему энергии нужной величины. Именно такие механизмы объединяются в понятии самоорганизации [9]. Приведу для примера три подобных механизма.

 1. Гигантская коллективная флуктуация. Чаще всего на неё ссылаются, когда в вязкой жидкости, подогреваемой снизу до температуры, превышающей определённое критическое значение, происходит объединение миллиардов молекул, до этого участвовавших в хаотических взаимодействиях, в когерентный коллектив регулярных замкнутых вертикальных потоков, образующих сверху систему шестиугольных ячеек Бенара.

 2. На микроуровне в специально подобранной оптической среде среди возбуждённых атомов, молекул или ионов создаётся искусственный процесс их коллективного перехода на общий метастабильный энергетический уровень, что создаёт условия для господства в среде вынужденного излучения. Тогда возникает высокоорганизованное монохроматическое узконаправленное лазерное излучение определённой длины волны, отличающееся от неорганизованного спонтанного излучения. Необходимое требование – приток специально организованной энергии, превышающей пороговое значение. Этот поток называется накачкой лазера.

 3. Все земные организмы объединяет коллективный процесс их направленного биологического развития. Источник такого процесса присутствует внутри организма. Это генный аппарат, содержащий необходимую информацию, программу и средства для осуществления развития. Генный аппарат передаётся по наследству от родителей последующим поколениям. Такой механизм дополняется протекающими процессами коллективных взаимодействий возникающих новых клеток. Так, у многоклеточных организмов наблюдаются самоорганизующиеся процессы дифференциации образующихся клеток в зависимости от их пространственного расположения, что обеспечивает формирование конкретных органов в нужных местах организма.

Разнообразие механизмов самоорганизации этим не исчерпывается. Пригожин образно расценивает ситуацию так [10]: «Можно сказать, что в равновесии материя слепа, а вне равновесия прозревает». 

1.4. Проблема направленного развития сложных систем

Среди обозначенных проблем развития сложных систем возникает особая проблема – существование их направленного развития [9]. Давно было замечено, что в Природе наблюдаются процессы нарастания сложности и упорядоченности развивающихся открытых неравновесных систем. Один из подобных примеров – возникновение на определённом этапе развития биосферы многоклеточных организмов. В дальнейшем среди таких организмов постоянно протекали процессы цефализации, приведшие к появлению на Земле разумного начала [11, 12].

Такие наблюдения рождают представление о направленном развитии высокоорганизованных открытых систем. Процесс развития подобных систем – историческая эволюция, время от времени прерываемая кризисными этапами с выходом в качественно новые состояния с более высоким уровнем сложности и организованности, чем на предшествовавшем квазистационарном этапе.

Направленное развитие есть проявление целенаправленного движения системы. Самоорганизация при подходящих условиях может осуществить единичный акт перевода системы из более простого в более сложное состояние. Но направленный процесс развития состоит из последовательности многих одиночных актов усложнения со строгой согласованностью всей их последовательности. Случайное возникновение всей серии отдельных актов самоорганизации, ведущих к направленному развитию, не может состояться без участия информации о будущих состояниях системы. 

Признаки направленного исторического развития отмечаются у многих высокоорганизованных систем, составляющих разномасштабную иерархию структур Мегамира. Достаточно уверенно в этом смысле можно говорить о развитии биосферы, Земли, Солнечной системы. Подробно такие признаки рассматриваются, например, в работе [8]. Сегодня космологи не подвергают сомнению утверждение, что вещественная Вселенная также является сложнейшей высокоорганизованной исторически развивающейся системой. 

Открытие программного развития земных организмов явилось прецедентом для понимания того, что необходимое согласование последовательных актов самоорганизации возможно при условии существования информации о будущих состояниях развивающейся системы. Здесь можно вспомнить слова Пригожина о том, что вне равновесия материя прозревает, придав прозрению смысл наличия необходимой информации в сочетании с самоорганизацией.

ГЛАВА 2

НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ МЕНЯЮТ

ГЛОБАЛЬНОЕ МИРОВОЗЗРЕНИЕ

2.1. Рождение новых представлений о Вселенной

Важнейшие открытия в физической науке второй половины ХХ века заставляют учёных пересмотреть ранее сложившиеся представления об устройстве и функционировании Мироздания. Эти представления сформировали астрономические наблюдения привычного мира, который укладывался в общепризнанное понимание термина «Вселенная». Этот мир состоит из огромного числа галактик, входящих в их состав звёзд и других вещественных объектов, но в нём оставалось немало нераскрытых загадок. Однако сам объект был чётко обозначен, а как показывала история развития науки, загадки будут постепенно находить своё объяснение, уточняя наши представления об устройстве такого Мира.

Новые открытия внезапно показали, что все наши знания о Вселенной – это знания только о небольшой её части, а Вселенную как объект Мироздания нам предстоит познавать заново. При этом остаётся неясным, сможет ли наука на уровне сегодняшних знаний и используемых исследовательских методик осуществить в обозримом будущем открытия, связанные с этими задачами. Несомненно, что предстоит основательный пересмотр глобальных мировоззренческих представлений недавнего прошлого.

Знакомство с важнейшими новыми открытиями начнём с двух астрономических результатов, полученных в самом конце минувшего века.

2.2. Загадка тёмной энергии [13]

Началом её открытия стали проводившиеся астрономами работы по оценке масс различных галактик. Такие оценки осуществлялись двумя способами. Во-первых, оценивалась суммарная масса составляющих галактику звёзд, газовых и пылевых облаков, тёмных остатков потухших звёзд определённого класса, называемых тёмными карликами. К этому добавлялись оценки масс предполагаемых чёрных дыр.

Во-вторых, использовался способ определения динамической массы галактики, оценивающий её массу по измеренной способности удерживать в сфере своего притяжения спутники, находящиеся на её периферии.  Для этого измерялись скорости вращения спутников вокруг галактики, затем вычислялась та масса, которая способна прочно удерживать эти спутники в сфере своего влияния.

К удивлению исследователей, динамическая масса в 10 раз превышала массу вещественных объектов самой галактики. Для примера сошлюсь на один из многочисленных результатов таких измерений. В ноябре 1990 года в обсерватории Ла Силла (Чили) была завершена работа по определению динамической массы гигантской эллиптической галактики NGC 1399, находящейся от нас на расстоянии 50 миллионов световых лет [14]. Оцененная динамическая масса галактики оказалась в 10 раз больше суммарной массы всех её звезд.

К настоящему времени подобные измерения проведены с большим количеством галактик разных классов. Кроме эллиптических галактик исследованы спиральные  галактики, в том числе ближайшая к нам туманность Андромеды, а также неправильные галактики. К этому добавили изучение скоплений галактик как цельного объекта. Результат во всех случаях одинаков – динамическая масса в 10 раз больше массы вещественных составляющих галактик. При этом никаких видимых или регистрируемых другими способами проявлений таинственной субстанции (помимо гравитации) обнаружить не удалось.

Все последующие годы выдвигаются различные гипотезы, пытающиеся объяснить, какие пока неизвестные частицы способны создать притяжение, в 10 раз превосходящее притяжение вещественных объектов, и при этом господствовать в нашем мире, не проявляя себя ни в каких других регистрируемых взаимодействиях с веществом. Такие попытки, в лучшем случае, пока остаются сомнительными гипотезами.

Я остановлюсь на предположениях, изложенных в [13] и опирающихся на знания настоящего времени. Но прежде необходимо уточнить используемую нами терминологию. Начну с широко употребляемого термина «материя». Ещё Аристотель утверждал, что это философский абстрактный термин, охватывающий всё существующее, он эквивалентен понятию Абсолюта. В реальном мире материя может присутствовать, только имея форму. Физике пока известны две формы материи в нашем мире: это вещество и физический вакуум.

В физике веществом называют любые образования, основу которых составляют элементарные частицы трёх классов: класс кварков, класс лептонов и класс бозонов. Кварки, прежде всего, образуют протоны и нейтроны – непременные составляющие части атомных ядер. Класс лептонов составляют электрон, мюон, тау-лептон и три сорта нейтрино. Вместе эти два класса частиц участвуют в образовании атомарного вещества. В класс бозонов входят особые частицы, именно они либо создают в макромире излучения, либо участвуют в обеспечении взаимодействий, протекающих между частицами первых двух классов. Так, безмассовая частица фотон служит основой всех электромагнитных излучений. Восемь разновидностей глюонов, также безмассовых частиц, обеспечивают в процессе сильного взаимодействия объединение кварков в протоны и нейтроны, а также объединяют эти частицы в атомном ядре. Три векторных бозона участвуют в процессе слабого взаимодействия, обеспечивающего распад атомных частиц. В отличие от всех других бозонов они обладают массой, в 100 раз превышающей массу протона. К этому же классу относят элементарную частицу гравитации, названную гравитоном.

Вещество – это так называемая плотная форма материи, она образует галактики, звёзды, планеты, более мелкие объекты той же природы и все конкретные поля и излучения, поскольку эти разновидности материи прочно связаны с вещественными бозонными частицами и принадлежат к понятию вещества.

 Физический вакуум не имеет в своей основе реальных вещественных элементарных частиц, это тонкая форма материи в нашем мире. Тёмная энергия пока не обнаруживает взаимодействий с веществом, кроме гравитационного. Она тоже является тонкой формой материи и входит составной частью в физический вакуум. Подобные виды материи в своей основе предстают как энергетические образования, возможно, обладающие не только непрерывными, но и дискретными проявлениями. В дальнейшем мы ещё вернёмся к обсуждению этого аспекта темы. 

В мире господствует 95 процентов тёмной материи, и только 5 процентов приходится на вещественную часть Вселенной. Высказывается предположение, что существуют некоторые невидимые формы вещества, и они составляют до 20 процентов в составе тёмной материи. Однако доказательств относительно количества тёмной формы вещества пока получить не удалось, хотя попытки проводились. На их основе высказано утверждение, что скрытая форма вещества в исследованиях обнаружена, но её доля в составе тёмной материи не установлена. Даже если взять указанное выше, но не обоснованное количество тёмного вещества, то всё равно во Вселенной не менее 75 процентов материи приходится на долю тёмной энергии.

Почему явно проявляется гравитационное взаимодействие тёмной энергии во Вселенной? В этом нет ничего необычного. Ведь тёмная энергия – это энергетическая форма материи. А энергия, как известно из физики, участвует в гравитационном взаимодействии с веществом. Наглядный пример – фотон, не имеющий массы покоя, но обладающий кинетической энергией своего движения, участвует в гравитационном взаимодействии с системами, обладающими большими массами.

Перед наукой сегодняшнего дня встала задача объяснить доминирующую роль тёмной энергии во Вселенной. Входя составной частью в понятие физического вакуума и господствуя во Вселенной, она предстаёт базовым состоянием материи в ней. В такой среде, обладающей мощнейшей энергией, могут протекать процессы рождения вещественной вселенной и происходить последующее её развитие. К этому предположению мы ещё вернёмся, а пока рассмотрим второе крупнейшее астрономическое открытие конца прошлого века.

2.3. Открытие гравитационного отталкивания [13]

В самой природе физического вакуума заложены антигравитационные свойства, что, в частности, вытекает из общей теории относительности [15]. В самом конце прошлого века это подтвердила наблюдательная астрономия.

Открытие антигравитации имеет любопытную предыс-торию [16]. В начале XIX века философ-диалектик Гегель объявил теорию всемирного тяготения Ньютона ошибочной, поскольку, согласно представлениям диалектики, в природе господствуют противоположности, и гравитационному притяжению должно противостоять гравитационное отталкивание. Такое утверждение высказано небезосновательно. Принятая в те годы модель стационарной Вселенной при действии в ней только сил гравитационного притяжения должна прекратить своё нормальное состояние в результате стягивания всего вещества «в точку». Однако теория Ньютона опиралась на экспериментальные основания, в то время как Гегель исходил всего лишь из своих мировоззренческих представлений. В те, да и в последующие десятилетия никому не доводилось наблюдать гравитационное отталкивание вещественных тел. Возражения Гегеля были оставлены без внимания, и только другой крупный философ XIX века Фридрих Энгельс в «Диалектике природы» целиком поддержал Гегеля в вопросе о двойственной природе гравитации.

А в 1917 году Альберт Эйнштейн вплотную сталкивается с нерешаемой проблемой совмещения стационарности с однополярностью гравитации при попытке создать на базе Общей теории относительности (ОТО) математическое описание состояний стационарной Вселенной. Ведь звёзды и другие небесные объекты взаимно притягиваются, и удержать их на исходных местах не представлялось возможным. Эйнштейн был вынужден выдвинуть смелую, но логически единственно допустимую гипотезу: во Вселенной действует фактор, точно компенсирующий силы взаимного притяжения всех тел. Этот фактор – иначе говоря, силы гравитационного отталкивания – компенсировал притяжение во всей Вселенной как целом, но в каждом локальном её объёме силы отталкивания оказываются несоизмеримо меньше сил притяжения. Поэтому их не удаётся обнаружить прямыми измерениями.

В уравнения ОТО Эйнштейн ввёл константу, названную космологической постоянной L, через которую учитывалась интенсивность антигравитирующего отталкивания. Космологическая постоянная равнялась малой величине, несоизмеримой с постоянной тяготения G. Однако сила гравитационного отталкивания, в отличие от силы притяжения, растёт пропорционально расстоянию, и на больших расстояниях, то есть на периферии Вселенной, она начинает заметно выделяться на фоне сил гравитационного притяжения. Теоретики, принявшие нововведение, объявили источником гравитационного отталкивания физический вакуум, назвав его антигравитирующим вакуумом. Произошло фактическое признание того, что гравитация не является только внутренним свойством тел, а проявляется под внешним воздействием мощнейшего источника энергии, заключённого в структуре физического вакуума.

Дальнейшая история этого нововведения хорошо известна. В 1922 году Александр Фридман публикует полученное им нестационарное решение уравнений Общей теории относительности для Вселенной. Согласно этому решению Вселенная не может существовать в стационарном состоянии, она либо расширяется, либо сжимается.

Для такого решения гипотеза об антигравитирующем отталкивании не обязательна, космологическая постоянная может равняться нулю. Но в принципе она может иметь некоторое положительное значение при условии, что силы тяготения в любом достаточно большом локальном объёме преобладают над силами отталкивания.

А в 1929 году Хаббл обобщает многочисленные данные астрономических наблюдений, имевшиеся в те годы и подтверждающие факт расширения Вселенной. Им было открыто так называемое красное смещение в спектральных линиях, излучаемых звёздами, что свойственно удаляющемуся от наблюдателя источнику света. Хаббл установил эмпирический закон (названный его именем), согласно которому скорость удаления галактик от наблюдателя пропорциональна их расстоянию до него.

В свете новых представлений большинство космологов предпочло похоронить идею антигравитирующего вакуума и считать космологическую постоянную равной нулю. Эйнштейн заявил, что его идея о существовании антигравитации является самой большой ошибкой, допущенной им в его научной деятельности. Но эта идея не была отвергнута всеми. В тридцатые годы и в последующее время находились теоретики, например Леметр, которые продолжали разрабатывать модели Вселенной при различных положительных значениях космологической постоянной. Такие работы позволили указать на изменения в будущем развитии расширяющейся вселенной, дающие возможность определить, какая модель на самом деле описывает её динамические свойства. Для этого следует установить наблюдение за очень далёкими галактиками, находящимися ближе к границе видимой Вселенной. Если обнаружится, что удалённые галактики движутся ускоренно, а их расстояния от нас превышают те расстояния, которые предсказываются фридмановской моделью при L = 0, то этот факт можно будет трактовать как доказательство существования в нашем мире антигравитации и, соответственно, антигравитирующего вакуума.

Итак, теоретические игры с моделями Вселенной при L > 0 указали возможный путь наблюдательной проверки того, реализуется ли в нашем мире идея антигравитирующего вакуума. В конце ХХ века такая проверка была осуществлена. В 1988 году опубликованы результаты исследования в отдалённых галактиках взрывающихся звёзд типа «Сверхновые 1». Все Сверхновые этого типа имеют важную особенность: их светимость в начале взрыва в десять миллиардов раз превышает светимость Солнца и далее одинаково спадает у всех звёзд этого класса, независимо от того, где звезда взорвалась.

Светимостью называют величину суммарной энергии электромагнитного излучения, испускаемой звездой за одну секунду. Одинаковое значение этой величины у всех звёзд такого класса в любой момент времени после начала взрыва позволяет сразу определить их абсолютную светимость и, сравнивая её с относительной светимостью, замеренной на входе телескопа, вычислить расстояние до этой звезды, а тем самым и до галактики, в которой она взорвалась.

(Продолжение в следующем номере «С».)

Литература

1. Черникова И.В. Современная наука и научное познание в зеркале философской рефлексии // Вестник Московского университета. Серия 7. Философия. 2004. №6. С. 94-103.

2. Фейнман Р. Лекции по физике. Т. 1. — М.: Мир, 1965.

3. Ровинский Р.Е. Самоорганизация как фактор направленного развития // Вопросы философии. 2002. №5. С. 67-77.

4. Пригожин И. От существующего к возникающему. — М.: Наука, 1985.

5. Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Что такое синергетика? — М., 1983.

6. Glansdoff P., Prigogine I. Thermodynamic theory of structure, stability and fluctuation. — N.Y.: Wiley Intercience, 1971. 

7. Haken H. Synergetic, an introduction. Nonequilibrum phase-transitions and self-organizations in physics, chemistry and biology. — Springer, 1977.

8. Ровинский Р.Е. Развивающаяся Вселенная. Дополненное издание. — М.: Бюро печати, 2007. 192 с.

9. Ровинский Р.Е. Синергетика и процессы развития сложных систем // Вопросы философии. 2006. №2.
С. 162-169.   

10. Пригожин И. Философия нестабильности // Вопросы философии. 1991. №12. С. 46.

11. Вернадский В.И. Научная мысль как планетарное явление. — М.: Наука, 1991.

12. Тейяр де Шарден П. Феномен человека. — М.: Наука, 1987.

13. Ровинский Р.Е. Загадка тёмной энергии // Вопросы философии. 2004. №12. С. 103-108.

14. Arnabaldi M., Freemen K.S., Ford H., Hui X. Capaccioli M. ESO Press Release, 1994, 15 April.

15. Линде А.Д. Раздувающаяся вселенная // Успехи физических наук. 1984. Т. 144. С. 177.

16. Ровинский Р.Е. Научные открытия меняют глобальное мировоззрение // Вестник Дома учёных Хайфы. 2009. Т. XIX. С. 12-17.