Развитие бесконечной иерархической Вселенной (И. Кант)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нижегородская правовая академия

Кафедра конституционного и административного права

бесконечная иерархическая вселенная кант

Реферат на тему:

Развитие бесконечной иерархической Вселенной И. Кант

Выполнила: Аязова К.А.

Он вернул в науку взгляд античных философов на Вселенную как на развивающуюся структуру. Главный астрономический труд Канта "Всеобщая естественная история и теория неба" (1755 г). Вселенная, по Канту, бесконечна. Она имеет иерархическую структуру: планеты и кометы составляют Солнечную систему; Солнце и звёзды входят в Млечный Путь; другие звёздные миры и Млечный Путь образуют ещё более крупную систему. Кант отметил, что со стороны кольцо Млечного Пути будет выглядеть как диск, а овальные и круглые туманности (вроде туманности Андромеды) он классифицировал как далёкие млечные пути (мы бы сказали, галактики). Он указал на дискообразность галактик как на результат их вращения и действия в них тяготения и провёл глубокую аналогию между Солнечной системой и системой Млечного Пути, одинаково управляемых тяготением. Его вывод звучал поразительно современно: подобно тому, как Солнечная система заключает в себе планетный диск и клубок кометных орбит, так и система звёзд (галактика) имеет два типа "населения" - звёзды диска, слитые в молочную полосу, и яркие звёзды сферической составляющей, рассеянные по всему небу. Кант полагал, что в начальном состоянии Вселенная была заполнена разреженной материей. Между частицами материи действуют силы ньютоновского тяготения, приводящие их в вихревое движение. В вихрях частицы отталкиваются силами химической природы. Материя сотворена Богом, и она должна быть структурно "так богата, так совершенна, что развитие всей её сложности может разворачиваться по плану, который заключает в себе всё, что только может быть, и который бесконечен и недоступен никакому измерению". Формирование звёздных и планетных систем Вселенной началось, когда благодаря химическим силам создались начальные уплотнения в первичной материи. Дальше Кант рассматривал возникновение и развитие различных систем небесных тел только на примере Солнечной системы. Постепенно под действием тяготения масса центрального сгустка растёт. Сгусток становится зародышем Солнечной системы. Вращающаяся туманность постепенно уплотняется и разбивается на центральную часть - будущее Солнце и на кольца - будущие планеты. Молодое Солнце сжимается тяготением и превращается в источник энергии. Кольца состоят из холодных тел типа метеоритов. Эволюция каждого кольца определяется взаимным тяготением камней, тяготением Солнца и действием солнечного излучения.

Великий немецкий философ и ученый Иммануил Кант (1724--1804) создал первую универсальную концепцию эволюционирующей Вселенной в рамках гравитационной ньютоновской картины мира. Наиболее широко известна ее вторая, космогоническая часть под неточным названием «небулярной (т. е. газовой) космогонической гипотезы Канта» (тогда как на деле она была скорее метеорной, «пылевой»). Вся концепция изложена в его главном естественнонаучном сочинении «Всеобщая естественная история и теория неба» (1755 г., рус. пер. 1963). В сочинении Канта сначала излагалась гипотеза Райта об устройстве звездной Вселенной. Однако знакомый только с кратким рефератом сочинения Райта, он использовал именно приведенную там картину плоского слоя звезд (которая, как мы видели, служила для Райта лишь вспомогательным образом). В своей основе, по содержанию и целям концепция Канта существенно отличалась от гипотезы Райта и противопоставлялась теологическим целям последнего. Из конкретных построений Райта Кант намерен был «развить плодотворные выводы» на чисто механической основе, отрицая равно и начальный божественный толчок, допускавшийся Ньютоном.

Кант почерпнул у Райта его гениальную идею о возможности существования и других упорядоченных звездных систем под видом «туманностей». Эту замечательную мысль Кант сразу же предпочел другим объяснениям природы туманностей -- как разрывов в небесной сфере (Дерхэм) или огромных единичных светящихся тел (Мопертюи). В результате Кант построил несравненно белее четкую концепцию о «системном устройстве» Вселенной, обогатив картину ее островной структуры новой идеей иерархии систем и представляя Вселенную бесконечной в особом смысле, который он уточнил в космогонической части.

Он обосновывал возможность и значительную вероятность возникновения такой Вселенной исключительно под действием естественных механических сил притяжения и отталкивания и попытался выяснить дальнейшую судьбу этой Вселенной на всех ее масштабных уровнях -- начиная с планетной системы и кончая миром туманностей. Космологической стороне концепции посвящена небольшая (16 страниц) первая часть: «Очерк системы неподвижных звезд, а также о многочисленности подобных систем неподвижных звезд». (Кант тут же разъясняет условность термина «неподвижные», указывая на существование реальных движений звезд.) Страницы этой первой части сочинения Канта буквально переполнены восторженным описанием всюду проявляющейся взаимосвязанности различных объектов во Вселенной, пока все это не соединяется в единую, захватывающую дух, картину Космоса.

«Если уже обширность планетного мира, в котором Земля кажется малой песчинкой,-- писал Кант,-- повергает ум в изумление, то каким восторгом проникается он при созерцании бесчисленного множества миров и систем, заполняющих Млечный Путь; но насколько возрастает это изумление, когда узнаешь, что все эти необъятные звездные миры в свою очередь составляют единицу того числа, конца которому мы не знаем, и которое, быть может, столь же непостижимо велико и тем не менее само составляет лишь единицу нового соединения чисел. Мы видим первые члены непрерывного ряда миров и систем, и первая часть этой бесконечной прогрессии уже дает нам возможность представить, каково целое.

Здесь нет конца, здесь бездна подлинной неизмеримости, перед которой бледнеет всякая способность человеческого понимания, хотя бы и подкрепленного математикой». Кант выступает здесь не как философ, а, скорее, как ученый-естествоиспытатель и отдает себе отчет в необходимости опытной проверки предложенной концепции. «Здесь перед нами широкое поле для открытий, ключ к которым должны дать наблюдения»,-- заключает он свои предварительные рассуждения о поставленной проблеме. Как естественные следствия наблюдаемых фактов и закона всемирного тяготения звучат его выводы о существовании двойных звезд, о чрезвычайно вероятном открытии в будущем планет за Сатурном, о пропорциональном, космогонически обоснованном увеличении взаимных расстояний планет с удалением их от Солнца. Все эти выводы подтвердились уже при жизни Канта (в открытиях В. Гершеля), а вывод о планетных расстояниях конкретизировался вскоре еще и в форме закона Тициуса -- Боде. Космогоническая концепция Канта была детально развита для планетной системы, а затем экстраполирована им на всю Вселенную. Эта часть его сочинения названа «О первоначальном состоянии природы, образовании небесных тел, причинах их движения и связи их между собой как звеньев системы, в частности, в мире планет, а также с точки зрения всего мироздания». Здесь совершенно неожиданное новое развитие получает и космологическая картина в результате распространения на всю Вселенную идеи эволюции.

Кант взялся за рассмотрение космогонической проблемы, не согласившись с выводом Ньютона о необходимости божественного «первого толчка» для возникновения орбитального движения планет (сообщения им тангенциальной скорости). Он доставил цель -- найти естественную причину возникновения такого движения. В качестве основы космогонической концепции он опять-таки использовал все имевшиеся сведения о Солнечной системе -- ее параметры, и не только геометрические и кинематические (совпадение плоскостей орбит и направлений движений), но и динамические, а также другие физические закономерности в этой системе, которые он, как ему казалось, выявил (увеличение эксцентриситетов орбит и масс планет, уменьшение их плотности с удалением от Солнца). Несмотря на иллюзорность этих последних закономерностей (во всяком случае, не всеобщность их для Солнечной системы), их анализ позволил Канту сделать ряд правильных выводов, например, уже упоминавшийся -- о существовании планет за Сатурном, равно как и небезынтересную идею непрерывного перехода от планет к кометам.

В числе естественных сил, помимо механических -- тяготения и отталкивания (последнее -- на уровне отдельных частиц в начальной стадии образования системы), Кант привлекал силы химического соединения частиц, в результате чего, по его мнению, и создавались начальные неоднородности в распределении плотности материи -- центры преимущественного тяготения. Выдвинув намного более широкую идею общей эволюции Космоса, Кант детально развил только планетную космогоническую гипотезу, включавшую гипотезу о возникновении и самой центральной звезды в системе -- Солнца. В среде материи, полностью разложенной на элементарные субстанции (но разного веса, причем обилие частиц, пространственная плотность их распределения предполагалась обратно пропорциональной их весу), сначала возникали небольшие случайные сгустки под действием лишь внутренних сил (от сближения элементов, соединяющихся «по обыкновенным законам связи»). Затем они укрупнялись, соединяясь с еще более крупными такими же сгустками.

Таким образом, гипотеза Канта содержала не только идею предельно примитивного разреженного первичного состояния материи, но и ряд новых глубоких мыслей. Одна из них -- о зависимости обилия частиц во Вселенной от их веса. В наше время она нашла развитие в работах Дж. Гамова. Другая -- о возникновении первичных случайных флуктуации плотности в начальной среде под действием негравитационных сил (по Канту -- внутренних «связей», иначе, химических сил) и о необходимости достижения при этом «критической» массы для начала устойчивого процесса сгущения. Эта идея в начале XX в. была развита Джинсом в его знаменитую теорию гравитационной неустойчивости, которая и в наши дни является фундаментом при решении эволюционных и космогонических задач в планетной астрономии. Ее дальнейшее обобщение в работах группы Я. Б. Зельдовича (теория космических «блинов») позволило построить новейшую в наши дни теорию формирования крупномасштабной структуры Вселенной.

В описании дальнейшей эволюции планетных тел и их систем Кант учитывал действие теплоты. Несмотря на ограниченность физических и химических сведений о веществе, которыми располагала наука к середине XVIII в., многие заключения Канта об этих сторонах космогонического процесса поражают своими удивительно современными нам элементами. Таковы, например, его утверждения о возможности разогрева недр холодной планеты за счет смещения веществ, или, еще более,-- о том, что Солнце (как и другие звезды) не может быть просто пассивным (раскаленным) источником тепла, но является активным, «пылающим», «огненным» источником его, так что может затухать при недостатке «горючего» и вновь разгораться при его поступлении. Кант отметил также существенную роль отталкивательного действия солнечных лучей в устройстве и эволюции Солнечной системы. Были у Канта и другие поразительно верные заключения, как кажется, забытые в истории астрономии. Он, по-видимому, первым сделал четкий вывод (опираясь отчасти на наблюдения Кассини разрыва в кольце Сатурна) о «метеоритном», по существу, составе кольца этой планеты.

Кант считал, что оно сформировалось из отдельных частиц, поднимавшихся в ранний период эволюции планеты с ее поверхности. Они образовали в пространстве (начиная с некоторой высоты над планетой, где движение их оказывалось устойчивым) полностью отделенное от планеты кольцо спутников, которые движутся независимо друг от друга -- по законам Кеплера. Независимость движений различных частей кольца (очевидно, в смысле отсутствия сильных возмущений) Кант объяснял, в частности, наличием щелей между ними, одну из которых и открыл Д. Кассини. По обращению одного из спутников Сатурна Кант вычислил (с помощью третьего закона Кеплера) периоды обращения внутреннего и внешнего краев кольца (соответственно, получив около 10 ч и 15 ч). Кроме того, опираясь на свои космогонические соображения, Кант заключил, что внутренние части кольца должны были сохранить скорость, близкую к скорости вращения экваториальных частей самой планеты, что позволяло, таким образом, оценить скорость вращения Сатурна (она действительно равна 10 ч 14 мин).

Расчеты Канта уже в 1790 г. были подтверждены В. Гершелем в результате прямых наблюдений колец Сатурна. Возвращаясь к проблеме малых систем планетарного типа в следующей, третьей части своего сочинения, Кант отмечал, что образования вроде кольца Сатурна могут быть и у других планет, например у Земли. Он высказал правильное суждение о природе зодиакального света, об отсутствии принципиальных различий между природой планет и комет, допуская, что при некоторых условиях Солнце могло бы своим воздействием создать хвост и у Земли, подобный кометному (что и было открыто в 40-е годы XX в. советским астрономом И. С. Астаповичем).

Подобные суждения одновременно с Кантом высказывал Л. Эйлер и некоторые другие петербургские академики. Но в космогонии Канта был и роковой изъян -- гипотеза о самопроизвольном возникновении вращения изолированной системы, первоначально находившейся в покое. Это противоречило одному из фундаментальных постулатов механики -- закону сохранения момента количества движения в изолированной системе. Содержание третьей части сочинения Канта в целом совершенно необычно для XVIII в. и представляет собой первый научный анализ проблемы жизни во Вселенной. Она названа «Содержащая в себе основанный на закономерностях природы опыт сравнения обитателей различных планет». Не имевшая наблюдательной основы, эта глава носит чисто умозрительный характер. Но и здесь Кант затрагивает физическую сторону проблемы.

Он отмечает тесную связь между формами жизни и физическими условиями на планетах -- силой тяжести, температурой, плотностью вещества планеты. Кант указывал на возможность различного типа эволюции планет и допускал, что на некоторых других планетах жизнь еще может в дальнейшем возникнуть (на Венере, Юпитере). В противоположность распространенным тогда, хотя и мало чем обоснованным, представлениям о всеобщей заселенности Космоса (вплоть до комет и звезд), Кант здраво утверждал, что во Вселенной даже далеко не все планеты должны быть обитаемы. Но возвратимся снова ко второй части сочинения Канта. В ней изложена его знаменитая концепция бесконечного развития бесконечной иерархической Вселенной. Хотя Кант отдавал себе отчет в том, что в бесконечной Вселенной невозможно существование центра, описанная им на основе сведений о наблюдаемой Вселенной иерархия систем мыслилась как некая сверх-сверхсистема, имеющая свой общий для всех ее членов неподвижный центр тяготения (предположительно -- Сириус). Развитие Вселенной рисовалось им как имевший начало, но не имеющий конца процесс постепенного образования все новых космических систем на все более далеких расстояниях от центра -- места, где этот процесс начался. Звездная Вселенная, по Канту, таким образом, непрерывно увеличивается и по объему и по массе, в результате возникновения новых систем из некоей первичной диффузной газово-пылевой материи.

И поскольку акт божественного творения материи (единственное, что он сохранял за богом) Кант отодвигал в далекое прошлое, то, очевидно, Вселенная, заполненная диффузной материей, представлялась ему бесконечной, а бесконечность иерархических систем находилась как бы в становлении. Вместе с тем, начиная от центральных (по Канту, наиболее старых) областей Вселенной (где, по его мнению, располагается и наша Солнечная система), космические объекты всех масштабов постепенно разрушаются и гибнут. Таким образом, окраины Вселенной в теории Канта оказываются более молодыми. (Этот вывод, хотя и по иной причине, совпал с современными данными наблюдений: более далекие космические объекты Метагалактики мы видим в их более ранних состояниях развития из-за конечности скорости распространения электромагнитных волн, которые доносят до нас информацию о таких объектах.) Кант считал, что на месте погибших систем рождаются новые: на потухшие солнца, например, падают замедлившиеся планеты и кометы, вновь разжигают его пламя, окружающая материя от жара снова распадается на элементы, и процесс формирования системы планет проходит новый цикл при достаточном остывании центрального светила.

И так без конца, волнами от центра в бесконечность распространяется эволюция космической материи. Такая концепция, по существу, содержит и общепризнанную современной наукой идею одновременного сосуществования космических тел и систем разных поколений. Формированием этой новой, эволюционной астрономической картины мира Кант вполне оправдал свои же пророческие и программные для дальнейшего изучения Вселенной слова: «Тот, кто рассматривает различные области природы целенаправленно и планомерно, открывает такие свойства, которые остаются незамеченными и скрытыми, когда наблюдения ведутся беспорядочно и бессистемно».

К середине XVIII в. все более укреплялось представление о грандиозности масштабов звездной Вселенной. Об этом свидетельствовало и то, что, несмотря на повысившуюся до 1" точность определения положений звезд на небе, их годовые видимые смещения -- параллаксы оставались все еще неуловимыми для измерений. А косвенные, фотометрические оценки межзвездных расстояний (Гюйгенс, опубликовано в 1698 г.) или оценки их нижней границы (Брадлей, 1728 и 1748 гг.) еще более определенно указывали на колоссальные размеры видимого звездного мира. Первые свидетельства о звездном составе Млечного Пути и некоторых туманных пятен на небе, таких как Плеяды, открытие нескольких десятков новых туманностей к середине XVIII в.-- все это наводило на мысли не только о колоссальности размеров, но и о сложности структуры Вселенной.

Вывод о том, что видимые нами звезды составляют динамическую систему, идея островных вселенных, согласно которой все туманности рассматривались как далекие звездные системы (Э. Сведенборг, 1733, Т. Райт, 1750), были дополнены в классическом сочинении И. Канта (1755) идеей бесконечной иерархии развивающихся космических систем. Но она не была еще сколько-нибудь разработанной для описания Вселенной за пределами Солнечной системы на конкретном астрономическом материале. К тому же сочинение Канта, как уже говорилось выше, до конца XVIII в. оставалось неизвестным ученому миру.

Размещено на Allbest.ru