Общая астрономия. Есть ли у Вселенной история?


Карта сайта

            
Астрономия
древнейшая из наук
 Античная астрономия
 Хронология астрономии
 Современная астрономия
Основы астрономии
 Начала астрономии
 Время и небесная сфера
 Созвездия
 Движение небесных тел
 Астроприборы
 Астрофизика
 Обзоры астрооборудования
 Астрономические наблюдения

Общая астрономия
 Солнечная система
 Звезды
 Наша Галактика
 Внегалактическая астрономия
 Внеземные цивилизации
 Астрономы мира и знаменательные даты

Дополнительно
 Форумы Astrogalaxy.ru
 Астрономия для детей
 Планетарии России
 Это интересно
 Новости астрономии
 О проекте
Доступная цена на установку брекетов в спб и мск.






Внеземные цивилизации. Есть ли у Вселенной история?

1. Модели Вселенной, ограниченной внешней сферой звёд.

Прежде, чем начать разговор, замечу, что в стародавние времена не очень-то различали Вселенную и Солнечную систему. Для древних звезды (ст.-слав. звезда - поставленный свет) в ночном небе представляли собой совокупность "блуждающих" звезд на фоне (сфере) неподвижных звезд. Им было невдомек, что в будущем какой-то гречанин, живущий на отшибе махонькой Европки, назовет блуждающие звезды планетами (греч. planetes - блуждающая, странствующая < planao - блуждаю; до 12 века на Руси - планита, планить, что означало блуждающий, блудячий или бродячий свет; с Петровского времени - планета), а астрономы и математики будут долго и упорно искать методы объяснения причин и закономерностей движения небесных странниц.

Вселенная Платона.

Византийский (возможно) философ Платон = Плотин = Плифон = Плетон, живший, судя по биографическим данным Плифона-Плетона (1360-1452), написал труд-диалог "Тимей" (между 1428 и 1452), в котором изложил космологические представления своих современников. Прозвище Платон происходит от греч. platys - широкоплечий, полный. Скорее всего это название энциклопедии, равно как и прозвище "Аристотель" (от греч. aristaios - лучший).

Судя по "Тимею", взгляды средневековых космологов были очень даже передовыми (натуральная диалектика Энгельса, только изложенная очень коряво), а Бог представлен в качестве гениального демиурга (греч. demiurgos - тот, кто трудится для людей, ремесленник < demios - народный + ergon - работа, дело, труд). (30d): "Ведь бог, пожелавши возможно более уподобить мир прекраснейшему и вполне совершенному среди мыслимых предметов, устроил его как единое видимое живое существо, содержащее все сродные ему по природе живые существа в себе самом". (31b): "Дабы произведение было подобно всесовершенному живому существу в его единственности, творящий не сотворил ни двух, ни бесчисленного множества космосов, лишь одно это единородное небо, возникши, пребывает и будет пребывать".

(33b): "Он путем вращения округлил космос до состояния сферы, поверхность которой повсюду равно отстоит от центра, то есть сообщил Вселенной очертания, из всех очертаний наиболее совершенные и подобные самим себе…" (33d): "[Тело космоса] было искусно устроено так, чтобы получать пищу от своего собственного тления, осуществляя все свои действия и состояния в себе самом и само через себя. Ибо построявший его нашел, что пребывать самодовлеющим много лучше, нежели нуждаться в чем-либо". (34a-34b): "Ибо такому телу из семи родов движения он уделил соответствующий род, а именно тот, который близко всего к уму и разумению. Поэтому он заставил его единообразно вращаться в одном и том же месте, в самом себе, совершая круг за кругом, а остальные шесть родов движения были устранены, чтобы не сбивать первое…

Весь этот замысел вечносущего бога относительно бога, которому только предстояло быть, требовал, чтобы тело [космоса] было сотворено гладким, повсюду равномерным, одинаково распространенным во все стороны от центра, целостным, совершенным и составленным из совершенных тел.

В его центре построявший дал место душе, откуда распространил ее по всему протяжению и в придачу облек ею тело извне. Так он создал небо, кругообразное и вращающееся, одно-единственное, но благодаря своему совершенству способное пребывать в общении с самим собою, не нуждающееся ни в ком другом и довольствующееся познанием самого себя и содружеством с самим собой. Предоставив космосу все эти преимущества, [демиург] дал ему жизнь блаженного бога".

Вселенная Евдокса.

Историки сообщают, что Платон поставил перед своими учениками задачу: представить движение планет в виде комбинации равномерных круговых движений. Первым, кто её решил, был греческий математик и астроном Евдокс Книдский (Eudoxos Knidios, ок. 408-355 год до н.э.), создавший первую теорию гомоцентрических (или концентрических) сфер. Прозвище Евдокс означает "Хорошее Воображение".

Модель Вселенной Евдокса состояла из 27 взаимосвязанных сфер, вращающихся вокруг Земли (теория гомоцентрических сфер): одна для неподвижных звёзд, по три для Солнца и Луны, по четыре для пяти планет. Евдокс совершенно откровенно занимался "подгонкой решения под ответ", - тем, что античные греки называли "спасением явления". Согласие его модели с наблюдениями было для того времени неплохим; исключением было движение Марса, который неравномерно движется по орбите, далёкой от круговой, и её крайне трудно приблизить равномерным вращением сфер.

Важно отметить, что модель Евдокса была чисто демонстрационной, наглядной, а не расчетной. Схему Евдокса попытался улучшить греческий астроном Калипп (Calippos или Callipos, 370-300 до н.э.): число сфер возросло до 33, но система по-прежнему была неудовлетворительной.

Вселенная Аристотеля.

Энциклопедический свод знаний, озаглавленный "Аристотель", что в переводе значит "Наилучший (или всеобщий) завершитель (наук)", стал известен в Европе не ранее XIII века, когда уже главенствовала христианская религия. В трактате "О небе" Аристотель пишет [Книга 1(А), глава 9]: "Небо не только одно, но и что нескольких не могло бы быть, а кроме того – что оно вечно, ибо неуничтожимо и не возникло".

"Небо принадлежит к разряду единичных и материальных вещей,– это верно. Однако если оно состоит не из части, а из всей материи, то, хотя понятия и и различны, тем не менее другого Неба нет и сама возможность возникновения множества исключена, потому что это Небо уже включает в себя всю материю сполна". "Вне [Неба] нет и не может оказаться никакого объемного тела. Следовательно, взятый в целом космос состоит из всей свойственной ему материи, ибо его материю мы определили как естественное и чувственное тело. А потому множества Небосводов нет ныне, не было и не может возникнуть [в будущем], но это Небо одно, единственно и в полноте своей совершенно. Одновременно ясно, что вне Неба равным образом нет ни места, ни пустоты, ни времени".

Чтобы добиться полного соответствия между моделью мира Евдокса и движениями светил, Аристотель увеличил количество сфер до 56. Неподвижные звезды находятся на крайней одной сфере. Солнце, Луна и планеты имеют по несколько сфер. Ближе всех к Земле располагается небо Луны: оно вращается вокруг Земли, и к нему наглухо прикреплена Луна. Область между орбитой (небом) Луны и центром Земли (так называемый подлунный мир) является областью беспорядочных неравномерных движений, а все тела в ней состоят из 4-х низших элементов: земли, воды, воздуха и огня. Земля, как самый тяжелый элемент, занимает центральное место, над ней последовательно размещаются оболочки воды, воздуха и огня.

Область между орбитой Луны и крайней сферой неподвижных звезд (так называемый надлунный мир) является областью вечных равномерных движений сфер Меркурия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера и Сатурна. Сами звезды состоят из пятого элемента - "эфира". За сферой "неподвижных" звезд Аристотель поместил "перводвигатель", который якобы приводил в движение все сферы.

Вселенная Птолемея.

Древнегреческий астроном Клавдий Птолемей (Claudios Ptolemaios, ок. 87-165, прозвище Птолемей означает "Сын Пленной") в своём основном труде "Великое математическое построение по астрономии в 13 книгах" (кратко "Мэгистэ", арабизированное название "Альмагест"). Труд стал известен в средневековой Европе лишь в XII в. В 1175 году выдающийся переводчик Герардо Кремонский, работавший в Толедо в Испании, завершил латинский перевод "Альмагеста", использовав при этом арабские версии Хаджаджа, Исхака ибн Хунайна и Сабита ибн Корры. Этот перевод приобрел большую популярность, однако типографским способом издан лишь в 1515 году в Венеции. "Альмагест" оказал огромное влияние на средневековую астрономию как исламских, так и христианских регионов вплоть до XVII века н.э. Влияние этой книги можно сравнить разве что с влиянием "Начал" Евклида на средневековую науку.

Шестнадцатое столетие было свидетелем широкого распространения греческого текста (напечатан в Базеле Гервагиусом в 1538 году) и ослабления влияния птолемеевой астрономической системы, вызванного не столько работой Коперника (которая по форме и понятиям находится под влиянием Альмагеста), сколько работами датского астронома Тихо Браге (Tyge Ottesen Brahe, 1546-1601) и немецкого астронома Иоганна Кеплера (Johannes Kepler, 1571-1630).

"Альмагест" содержит детальное изложение геоцентрической системы мира, согласно которой Земля покоится в центре мироздания, а все небесные тела обращаются вокруг неё. За пределами сферы неподвижных звезд, Птолемей предполагал существование других сфер, заканчивающихся связью с "primum mobile" ("первичным движителем" - может быть, Богом?), который и обладал необходимой мощностью для обеспечения движения остальных сфер, составляющих всю наблюдаемую вселенную. Математическую основу этой модели разработали Евдокс Книдский, Гиппарх, Аполлоний Пергский и сам Птолемей. Наблюдательной основой послужили астрономические таблицы Гиппарха, в свою очередь опиравшегося, помимо греческих наблюдений, на записи вавилонских астрономов.

Вообще говоря, время написания "Альмагеста" и его авторство, довольно туманны. Во-первых, наблюдательный материал, представленный в книге, содержит описания астрономических событий эпохи не ранее IX-XI веков н.э. Во-вторых, "Альмагест" содержит исключительно сложную и развитую средневековую теорию движения небесных тел, теорию расчета положений Луны, Солнца, планет и т.д. По своему уровню эта книга вполне соответствует научной атмосфере первой половины XVII века.

Вселенная Коперника.

Польский астроном Николай Коперник (польск. Kopernik Mikolaj, лат. Copernicus Nicolaus, 1473-1543) пришел к выводу о ее принципиальной ошибочности геоцентрической системой мира Птолемея. Взамен её Коперник выдвинул гелиоцентрическую систему мира с Солнцем в центре. Тем самым он объявил Землю не центром Вселенной, а лишь одной из планет, обращающихся вокруг Солнца. Это был величайший переворот в понятиях, имевший колоссальное влияние на все дальнейшее развитие наук.

Коперник полагал, что Вселенная ограничена сферой неподвижных звезд, которые расположены на невообразимо огромных, но все-таки конечных расстояниях от нас и от Солнца. Главное и почти единственное сочинение Коперника, плод более чем 40-летней его работы, - "De revolutionibus orbium coelestium" ("Об обращении небесных сфер", Нюрнберг, 1543). Предисловие написал его друг, протестантский богослов и библеист Андреас Осиандер (Osiander, 1498-1552), в котором говорилось, что гелиоцентрическая теория была выдвинута только в качестве гипотезы. Книга была посвящена папе Павлу III и не подверглась официальному осуждению церкви до времен Галилея.

Деятели церкви не сразу поняли, какой удар по религии наносит книга Коперника. Некоторое время его труд свободно распространялся среди ученых. Только тогда, когда у Коперника появились последователи, его учение было объявлено ересью. 05 марта 1616 года декретом инквизиции (папа римский Павел V) книга Коперника была внесена в "Индекс запрещённых книг" с оговоркой "впредь до исправления" и оставалась под запретом до 1828. Лишь в 1835 году папа римский Григорий XVI исключил книгу Коперника из него и тем как бы признал существование его учения в глазах церкви.

Полное собрание сочинении Коперника издал астроном Иван Осипович Бapaнoвcкий (1800-1879) в Варшаве в 1854 г. на латинском и польском языках.

2. Модели Вселенной без внешней сферы звёд.

Согласно Аристотелю и Птолемею звезды находились в 10-20 раз дальше Солнца, но их природа считалась Божественной и поэтому никто не задумывался: а как именно устроена сфера звезд? Считалось само собой разумеющимся, что звезды пространственно равнозначно прикреплены к этой сфере и неизменно вечны.

Силой ума немецкого кардинала (1448) и философа Николая Кузанского наша Вселенная потеряла крайнюю сферу из неподвижных звезд и стала бесконечной. Эта диссидентская идея сама по себе не добавила новых знаний ни астрономии, ни философии, но нанесла первый удар по одной из важнейших половинок церковной доктрины о "Творении Вселенной и Человека". Эта идея лишила Бога места обитания вне Земли. Всерьез исправлением "ошибок" астрономии займутся в ХХ веке, уже после "открытия" истории происхождения человека (Чарльз Дарвин, 1859).

Вселенная Кузанского.

Немецкий философ Николай из Кузы (настоящая фамилия Кребс, Nicolaus Krebs, 1401-1464), в трактате "De docta ignoratia" ("Об ученом незнании", 1440) он пишет: "Центр мира не более внутри Земли, чем вне её… Кто центр мира, то есть Бог благословенный, тот и центр Земли, всех сфер и всего в мире; он же одновременно - бесконечная окружность всего" [Книга 2, глава 11].

"Наша Земля в действительности движется, хоть мы этого не замечаем, воспринимая движение только в сопоставлении с чем-то неподвижным. В самом деле, если бы кто-то на корабле среди воды не знал, что вода течет, и не видел берегов, то как бы он заметил движение судна? В связи с этим, поскольку каждому, будь он на Земле, на Солнце или на другой звезде, всегда будет казаться, что он как бы в неподвижном центре, а все остальное движется, он обязательно будет каждый раз устанавливать себе разные полюса, одни - находясь на Солнце, другие - находясь на Земле, третьи - на Луне, на Марсе и так далее. Окажется, что машина мира будет как бы иметь повсюду центр и нигде окружность. Ибо ее окружность и центр есть Бог, который всюду и нигде" [Книга 2, глава 12].

"Если внимательно рассмотришь сказанное, тебе будет нетрудно увидеть истину анаксагоровского "каждое - в каждом", может быть, глубже самого Анаксагора. Если, как ясно из первой книги, Бог во всём так, что всё - в нем, а теперь выяснилось, что Бог во всём как бы через посредничество Вселенной, то, очевидно, всё - во всем и каждое - в каждом" [Книга 2, глава 5].

Вселенная Бруно.

Космология Джордано Бруно (настоящее имя Filippo, Bruno Giordano, 1548-1600) изложена в его работе "De l'infinito, universo e mondi" ("О бесконечности, Вселенной и мирах", 1584). В этом произведении Бруно опроверг традиционную аристотелевскую космологию и высказал ряд догадок: о бесконечности Вселенной, о том, что звёзды - это далёкие солнца, о существовании неизвестных в его время планет в пределах нашей Солнечной системы, о вращении Солнца и звезд вокруг оси, о том, что во Вселенной существует бесчисленное количество тел, подобных нашему Солнцу, и др. Бруно опроверг средневековые представления о противоположности между Землей и небом и выступал против антропоцентризма, говоря об обитаемости других миров.

Сожжение Бруно 17 февраля 1600 года в Риме на Площади цветов никакого отношения к астрономии не имеет. О причине казни в приговоре имеется только одна фраза, указывающая на его отрицание таинства евхаристии: "Ты, брат Джордано Бруно, сын покойного Джованни Бруно, из Нолы, возраста же твоего около 52 лет, уже восемь лет назад был привлечен к суду святой службы Венеции за то, что объявил: величайшее кощунство говорить, будто хлеб пресуществлялся в тело и т.д." Бруно просто оказался "не в то время и не в том месте". Попал в мясорубку борьбы с протестантами.

Концовка приговора гласит: "Сверх того, осуждаем, порицаем и запрещаем все вышеуказанные и иные твои книги и писания, как еретические и ошибочные, заключающие в себе многочисленные ереси и заблуждения. Повелеваем, чтобы отныне все твои книги, какие находятся в святой службе и в будующем попадут в ее руки, были публично разрываемы и сжигаемы на площади св. Петра перед ступенями, и как таковые были внесены в список запрещенных книг, и да будет так, как мы повелели". Все произведения Джордано Бруно занесены в 1603 году (римский папа Климент VIII) в католический "Индекс запрещённых книг" и были в нём до его последнего издания 1948 года. Так что официально Бруно не реабилитирован! Его наказание потеряло смысл, т.к. "Индекс" просто перестали издавать за ненадобностью.

Гипотеза Ньютона о пространстве и времени.

Английский физик Исаак Ньютон (Isaac Newton, 1642-1727) в своем знаменитом труде "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" ("Математические начала натуральной философии", первый том вышел в 1686 году; все три тома, после некоторой авторской правки, вышли в 1687 году) писал:

  • 1. Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, безо всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью".
  • 2. Абсолютное пространство по самой своей сущности, без относительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным".
  • "Время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего".

Чем же отличаются формулировки Ньютона от утверждений Платона? Ничем! За исключением краткости и математической отточенности выражений:

Платон о времени.

(Тимей, 37c-38a): "И вот когда Отец усмотрел, что порожденное им, это изваяние вечных богов, движется и живет, он возрадовался и в ликовании замыслил еще больше уподобить [творение] образцу. Поскольку же образец являет собой вечно живое существо, он положил в меру возможного и здесь добиться сходства, но дело обстояло так, что природа того живого существа вечна, а этого нельзя полностью передать ничему рожденному. Поэтому он замыслил сотворить некое движущееся подобие вечности; устроил небо, он вместе с ним творит для вечности, пребывающей в едином, вечный же образ, движущийся от числа к числу, который мы назвали временем. Ведь не было ни дней, ни ночей, ни месяцев, ни годов, пока не было рождено небо, но он уготовил для них возникновение лишь тогда, когда небо было устроено. Все это - части времени, а "было" и "будет" суть виды возникшего времени, и, перенося их на вечную сущность, мы незаметно для себя делаем ошибку. Ведь мы говорим об этой сущности, что она "была", "есть" и "будет", но, если рассудить правильно, ей подобает одно только "есть", между тем как "было" и "будет" приложимы лишь к возникновению, становящемуся во времени, ибо и то и другое суть движения. Но тому, что вечно пребывает тождественным и неподвижным, не пристало становиться со временем старше или моложе, либо стать таким когда-то, теперь или в будущем, либо вообще претерпевать что бы то ни было из того, чем возникновение наделило несущиеся и данные в ощущении вещи. Нет, все это - виды времени, подражающего вечности и бегущего по кругу согласно [законам] числа. К тому же мы еще говорим, будто возникшее есть возникшее и возникающее есть возникающее, а имеющее возникнуть есть имеющее возникнуть и небытие есть небытие; во всем этом нет никакой точности".

Платон о пространстве.

(Тимей, 52b): "В-третьих, есть еще один род, а именно пространство: оно вечно, не приемлет разрушения, дарует обитель всему роду, но само воспринимается вне ощущения, посредством некоего незаконного умозаключения, и поверить в него почти невозможно. Мы видим его как бы в грезах и утверждаем, будто всякому бытию непременно до?лжно быть где-то, в каком-то месте и занимать какое-то пространство, а то, что не находится ни на земле, ни на небесах, будто бы и не существует".

(Тимей, 52d): "Итак, согласно моему приговору, краткий вывод таков: есть бытие, есть пространство и есть возникновение, и эти три [рода] возникли порознь еще до рождения неба". Мнение А.И. Вейника [3, стр.229]: "В результате теперь принято считать, что Вселенная существует во времени и пространстве, как в некоем пустом ящике без стенок, наподобие старого бабушкиного сундука, в котором хранится всякий хлам. Иными словами, время и пространство были выделены из "всего существующего" и поставлены над ним – над Вселенной, материей и движением, веществом и его поведением".

3. Вынужденное отступление от темы - строительство будущих математических подпорок космогонии.

Начала Евклида. Считается, что древнегреческий математик Евклид или Эвклид (около 300 до н.э.) оставил после себя труд "Начала" (правильнее "Элементы"), посвященный систематическому построению геометрии. На самом деле слово "Евклид" - либо прозвище автора, означающее "Прославленный", либо даже название самой книги ("Хорошо переплетённая").

До нашего времени античный текст "Начал" Евклида не дошёл, старинные списки (копии) отличаются существенными разночтениями. Первое печатное издание "Начал" Евклида в переводе фантомного итальянского математика Джованни Кампануса (Johannes Campanus, 1220-1296), который считается автором первого сохранившегося перевода на латынь "Начал" Евклида с неизвестного арабского текста. Этот перевод издал Эргард Ратдольт (Erhard Ratdolt, 1442-1528) в Венеции в 1482 году с чертежами на полях книги.

Датский филолог Иоганн Людвиг Гейберг (Johan Ludvig Heiberg, 1854-1928) издал наилучший в настоящее время "реконструированный" греческий текст ("Euclidis Opera Omnia": "Elementa", "Data", "Optica", в девяти томах, Lipsiae, 1883-1888) с добавлением комментаторов Евклида на латинском и санскрите. На это издание опираются современные переводы "Начал" Евклида.

Знаменитый V-й постулат, из-за которого через несколько сот лет разгорится изрядный сыр-бор: "Если прямая, пересекающая две прямые, образует внутренние односторонние углы, меньшие двух прямых, то, продолженные неограниченно, эти две прямые встретятся с той стороны, где углы меньше двух прямых".

Мнимая единица Кардано.

Мнимые величины появились в труде "Ars magna, sive de regulis Algebrae" ("Великое искусство, или об алгебраических правилах", 1545) итальянского врача и математика Джероламо Кардано (Cardano Girolamo, 1501-1576), который, правда, счёл их непригодными к употреблению.

Пользу мнимых величин, в частности, при решении кубического уравнения, в так называемом неприводимом случае (когда вещественные корни многочлена выражаются через кубические корни из мнимых величин), впервые оценил итальянский математик и инженер Раффаэле Бомбелли (Rafael Bombelli, 1635-1716). Он же дал (1572) некоторые простейшие правила действий с мнимыми величинами. В 1831 году Карл Фридрих Гаусс (Carl Friedrich Gau?, 1777-1855) ввёл в широкое употребление термин "комплексное число", хотя его в том же смысле ранее (1803) использовал французский математик Лазар Карно (Lazare Nicolas Marguerite Carnot, 1753-1823).

Прямоугольная система координат Декарта.

В 1637 году французский математик Рене Декарт в приложении "Геометрия" к своей работе "Discours de la methode pour bien conduire sa raison, et chercher la verite dans les sciences" ("Рассуждение о методе, позволяющем направлять свой разум и отыскивать истину в науках", Лейден, 1637) впервые ввел прямоугольную систему координат.

Координатный метод придумал также французский юрист и математик Пьер Ферма (Pierre Fermat, 1601-1665), однако его работы были впервые опубликованы уже после его смерти. Декарт и Ферма применяли координатный метод только на плоскости. Для трёхмерного пространства координатный метод впервые применил швейцарский математик на службе России Леонард Эйлер (Leonhard Euler, 1707-1783) в труде "Mechanica sive motus scientia analytice exposita" ("Механика, или наука о движении, в аналитическом изложении", Санкт-Петербург, 1736).

Геометрическое толкование комплексных чисел.

В 1685 году английский математик Джон Валлис (John Wallis, 1616-1703) впервые указал на возможность геометрического толкования мнимых чисел. В 1799 года датский математик и землемер Каспар Вессель (Caspar Wessel, 1745-1818) опубликовал сочинение "Om directionens analytiske betegning" ("Об аналитическом представлении направлений", 1799), посвященное теории векторов на плоскости и в пространстве, в котором впервые дано геометрическое представление комплексных чисел. В течение столетия сочинение Весселя оставалось неизвестным, а его результаты открывались вновь. Идея Весселя о представлении комплексного числа как точки на комплексной плоскости является сегодня общепризнанной. Его доклад был повторно издан на французском в 1899 году.

В 1806 году французский математик Жан Роберт Арган (Jean-Robert Argand, 1768-1822) издал сочинение "Essai sur une maniere de representer les quantites imaginaires dans les постройки geometriques" ("Эссе о методе представления мнимых величин", Париж, 1806), в котором обсуждался метод изображения в виде графика комплексных чисел через аналитическую геометрию, независимо повторяющий выводы Весселя.

Воображаемая геометрия Лобачевского.

Русский математик Николай Иванович Лобачевский (1792-1856) в журнале "Казанский вестник" напечатал сочинение "О началах геометрии" (1829-1830). Это стало первой в мировой литературе серьёзной публикацией по неевклидовой геометрии. Признание пришло к нему через 12 лет после кончины, когда в 1868 году итальянский математик Эудженио Бельтрами (Eugenio Beltrami, 1835-1900) показал, что геометрия Лобачевского может быть реализована на псевдосферических поверхностях в евклидовом пространстве, если за прямые принять геодезические.

Вот ведь чудеса в решете и лапоть в соусе, понадобилось вмешательство итальянского Евгения, чтобы русские обратили внимание на своего собственного русского гения. Удивительное дело, Лобачевский из нормального здорового любопытства решал старинную (максимум с 1482 года) интеллектуальную задачку о верности пятого постулата Евклида, не задумываясь, к чему это может привести. И тем не менее, добившись результата, как истинно настоящий ученый, он попытался использовать данные астрономических наблюдений для ответа на вопрос о том, какая из двух геометрий - классическая евклидова или созданная им "воображаемая" - соответствует реальным условиям в физическом пространстве.

Чтобы в этом разобраться, он предпринял астрономические наблюдения (1838-1842) и проводил измерения углов космического треугольника Земля-Солнце-Сириус (сейчас известно, годичный параллакс Сириуса равен 0,379"). Лобачевский старался установить, равна ли сумма углов 2d или она меньше двух прямых углов. Однако имевшиеся в его распоряжении величины параллаксов, опубликованные французским астрономом-любителем Дасса-Мондидье (Dass-Montdidier), были весьма завышенными и далекими от реальности. Тем не менее, Лобачевский пришел к выводу, что в пределах пространства, ограниченного расстояниями до ближайших звезд, различие в обеих геометриях отсутствует.

Кватернионы Гамильтона.

Кватернионы (от лат. quaterni - по четыре) - 4-ые мерные "гиперкомплексные" числа, которые задаются четвёркой слагаемых (x,y,z,w), где x - скаляр; y,z,w - три разновидности мнимых чисел. В 1843 году ирландский математик и физик Уильям Роуэн Гамильтон (William Rowan Hamilton, 1805-1865) предложил систему кватернионов, некоммутативную числовую структуру с тремя мнимыми единицами. Историки науки также обнаружили наброски по этой теме в неопубликованных рукописях Гаусса, относящихся к 1819-1820 годам. Следующие 20 лет Гамильтон посвятил подробному исследованию и приложениям.

Геометрия Римана.

10 июня 1854 года на заседании философского факультета Геттингенского университета в присутствии Гаусса претендент на должность экстраординарного профессора Бернхард Риман (Georg-Friedrich-Bernhard Riemann, 1826-1866) прочитал исторический доклад "Uber die Hypothesen, welche der Geometrie zu Grunde Liegеn" ("О гипотезах, лежащих в основании геометрии", опубликован в 1867). С него начинается риманова геометрия. В основе римановой геометрии лежат три идеи:

Первая идея - признание того, что вообще возможна геометрия, отличная от евклидовой, - была впервые развита Н.И. Лобачевским;

Вторая идея - это идущее от К.Ф. Гаусса понятие внутренней геометрии поверхностей и её аналитический аппарат в виде квадратичной формы, определяющей линейный элемент поверхности;

Третья идея - понятие об n-мерном пространстве, выдвинутое и разработанное в 1-й половине 19 в. рядом геометров.

Риман, соединил и обобщил эти идеи, ввёл общее понятие о пространстве как непрерывной совокупности любого рода однотипных объектов, которые служат точками этого пространства, и перенёс на эти пространства представления об измерении длин малыми шагами. Риманова геометрия сыграла решающее значение в создании А. Эйнштейном общей теории относительности.

4. Математизация основ Ветхого завета.

"Никакие космологические рассуждения философов типа немца Николая Кузанского (Nicolaus Krebs, 1401-1464), поляка Николая Коперника (Nikolas Koppernigk, 1473-1543) или итальянца Джордано Бруно (Giordano Bruno, 1548-1600) не тревожили церковь, т.к. были слишком далеки от народа и не могли заметным образом поколебать его мировоззрение. Массовое увлечение космической тематикой началось благодаря трудам французского популяризатора астрономии Камилла Фламмариона (Camille Flammarion, 1842-1925) в махонькой Европке и учителя математики Константина Эдуардовича Циолковского (1857-1935) в России.

Параллельный интерес к двум наиглавнейшим библейским событиям - созданиям Вселенной и Человека - настоятельно требовал нанесения мощного теоретического удара по атеистам, ставящего их на колени для всеобщего попрания" [1]. Аксиому о разовом творении Вселенной помогли спасти:

  • а) математический язык, как жутко витиеватый и мало кому понятный;
  • б) космология, как самая малодоступная для простым смертным область знаний, а по сему легко контролируемая;
  • в) "принцип наблюдаемости", подкрепленный узаконенной сентенцией - "Только теория решает, что именно можно наблюдать".

И началась математическая вакханалия с использованием новомодных наработок Н.И. Лобачевского, У. Гамильтона, Б. Римана и др.

Гипотеза Эйнштейна (СТО).

Еврофизик Альберт Эйнштейн (Albert Einstein, 1879-1955) опубликовал статью "Zur Elektrodynamik der Bewegter Korper" ("К электродинамике движущихся сред", 1905), в которой искусственно объединил пространство и время в некое фантастическое целое. Такой трюк понадобился при решении сугубо прикладной задачи: разработки геометрической модели среды, позволяющей объяснить инвариантность уравнения Максвелла относительно преобразований Лоренца.

В 1895 году в серии статей французский математик Анри Пуанкаре (Jules Henri Poincare, 1854-1912) доказал, что принцип относительности строго выполняется для оптических и электромагнитных явлений. В 1898 году в статье "La mesure du temps" ("Измерение времени") Пуанкаре выдвинул гипотезу постоянства скорости света и доказал, что абсолютного времени и абсолютной одновременности не существует. В 1900 году ирландский физик и математик Джозеф Лармор (Joseph Larmor, 1857-1942) в книге "Aether and Matter" ("Эфир и материя", 1900) привёл преобразования, относительно которых уравнения Максвелла остаются инвариантными в любом порядке по скорости V.

В апреле 1904 года эти же преобразования переоткрыл нидерландский физик Хендрик Антон Лоренц (Hedrik Antoon Loretz, 1853-1928), предположив, что при больших скоростях механика Ньютона нуждается в поправках. Благодаря работам Пуанкаре в дальнейшем они стали называться преобразованиями Лоренца. Ни Лармор, ни Лоренц не придавали преобразованиям характера общих пространственно-временных закономерностей и связывали их лишь с электромагнитными свойствами вещества и эфира. Пуанкаре развил идеи Лоренца в статье "Sur la dynamique de l'electron" ("О динамике электрона"), где сформулировал всеобщий принцип относительности совместно с преобразованиями Лоренца. 05 июня 1905 года в сообщениях французской академии был опубликован краткий анонс статьи. Полный её текст пришел в журнал 23 июля 1905, а опубликован в январе 1906 года.

В сентябре 1905 года никому неизвестный патентовед Эйнштейн возник, как чертик из табакерки, на страницах журнала "Annalen der Physik" (г. Лейпциг) со своей статьей "К электродинамике движущихся сред", которая вопреки правилам приличия, совершенно неожиданно для всего "физического" мира, стала знаменитее самой Библии.

Мир Минковского.

В 1908 году евроматематик, родом из России, Герман Минковский (Hermann Minkowski, 1864-1909) предложил в качестве геометрической интерпретации пространства-времени специальной теории относительности четырёхмерное псевдоевклидово пространство сигнатуры (1,3). Минковский показал, что преобразования Лоренца замечательно переносятся на графики, если на них изображено псевдоевклидово пространство с метрикой -1,+1,+1,+1 (или +1,-1,-1,-1 - что в лоб, что по лбу). Это означало, что мы, оказывается, с обезьяньих времен живём не в евклидовом, а в псевдоевклидовом пространстве-времени Минковского, т.е. мир оказывается кривовастенький, но, к счастью, не более, чем малогабаритная квартирка в хрущевской пятиэтажке.

Так родилась, выражаясь словами Википедии, "новая теоретико-физическая конструкция, которая называется пространственно-временным континуумом", проще говоря, эдакая "кривенька качечка". Именно с неё началась релятивистская физика, а космология приобрела отчетливые черты МЧС. Примечания:

- Кривенька качечка, от укр. "хромая уточка"; название украинской народной сказки.

- МЧС - математическая чушь собачья (Подробнее см. в статье [2]).

Гипотеза Эйнштейна (ОТО).

25 ноября 1915 года всё тот же еврофизик Альберт Эйнштейн издал статью "Die Feldgleichungen der Gravitation" ("Полевые уравнения гравитации", Сообщения заседания Прусской Академии Наук в Берлине), а в 1916 году "Die Grundlage der allgemeinen Relativiststheorie" ("Основа общей теории относительности", журнал "Annalen der Physik"), в которых изложена геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО). В рамках ОТО, как и в других метрических теориях, постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии.

Между прочим, "уравнения Эйнштейна" без космологической постоянной вывели практически одновременно немецкий математик-универсал Давид Гильберт (David Hilbert, 1862-1943) - 20 ноября 1915 года (вывод из принципа наименьшего действия) и патентовед-физик Альберт Эйнштейн - 25 ноября 1915 года (вывод из принципа общей ковариантности уравнений гравитационного поля в сочетании с локальным сохранением энергии-импульса). Работа Гильберта опубликована позднее, чем эйнштейновская (1916)! Однако сам Гильберт никогда на приоритет не претендовал и считал ОТО созданием Эйнштейна. С подачи лондонской "Таймс" (7 ноября 1919) и американской "Нью-Йорк таймс" (9 ноября 1919) началась массированная кампания по прославлению малоизвестного автора и его малопонятной теории.

Рождение уродца по имени "кротовая нора".

Увлечение "модной" математической физикой уже в 1916 году умудрилось привести австрийского физика Людвига Фламма (Ludwig Flamm, 1885-1964) к мысли о возможном существовании в природе "червоточин" или "кротовых нор". Материя "прогибает", искривляет пространство вокруг себя, и - чем она плотнее, тем сильнее искривление. И если пространство кривое, то почему бы ему не принять, к примеру, форму трубы, накоротко соединяющей области, разделенные сотнями тысяч световых лет, или, допустим, далекие друг от друга эпохи - ведь речь идет не просто о пространстве, а о пространстве-времени? Мифические "кротовые норы" подтолкнули фантазеров к предложению попутешествовать во времени, для чего всего-то надо открыть дверцу в тоннель и начать по нему движение в любую сторону - вперед и назад. Тело при этом не будет пережевано, как в мясорубке, и сможет вернуться в целости и сохранности к отправной точке, например, к любимому пивбару.

Гипотеза Ситтера.

Нидерландский астроном Виллем де Ситтер (Willem de Sitter, 1872-1934) в работе "On Einstein’s Theory of Gravitation and Its Astronomical Consequences" ("Об эйнштейновской теории гравитации и её астрономических следствиях", 1917) предложил космологическую модель, в которой уравнения ОТО решаются с подстановкой космологической постоянной. Результат позволил описать свойства вакуумного состояния, зависящие от знака этой постоянной и сильно отличающие его от "пустого вакуума". Примечание: французский предлог де (de) перед фамилией всего лишь указывает на "породистость" Ситтера, т.е. на принадлежность к дворянскому сословию. В малюсенькой Европке народцы очень любили громкие титулы, чем-нибудь различающие деревенских соседей.

Гипотеза Фридмана.

Советский геофизик Александр Александрович Фридман (1888-1925) в статье "О возможности Вселенной с постоянной отрицательной кривизной пространства" (1922) представил описание однородной изотропной нестационарной Вселенной (с веществом), обладающей положительной, нулевой или отрицательной постоянной кривизной. Эта работа учёного стала основным теоретическим развитием ОТО после работ Эйнштейна 1915-1917 гг.

Гипотеза Леметра.

Бельгийский космолог Жорж Леметр (Georges Lemaitre, 1894-1966) опубликовал статью в "Annales de la Societe Scientifique de Bruxelles" ("Анналы научного общества Брюсселя") под заглавием "A homogeneous Universe of constant mass and growing radius accounting for the radial velocity of extragalactic nebulae" ("Однородная Вселенная постоянной массы и рост радиуса по расчетам радиальной скорости внегалактических туманностей", 1927), в которой предлагалась "гипотеза первичного атома". В статье развивалась теория модели Вселенной, образовавшейся в результате взрыва сверхплотной материи, расширяющейся в соответствии с уравнениями ОТО. Леметр математически доказал, что радиальная скорость галактик должна быть пропорциональна их расстоянию от Солнечной системы, и объяснил открытое американским астрономом Эдвином Хабблом (Edwin Powell Hubble, 1889-1953) разбегание галактик результатом общего расширения Вселенной.

Гипотеза Гамова.

Беглый русский физик Георгий Антонович Гамов (1904-1968) в журнале Physical Review" опубликовал короткие статьи "Expanding Universe and the Origin of the Elements" ("Расширение Вселенной и происхождение элементов", 01 октября 1946 г.), а потом (соавторы Ральф Альфер и Ганс Бете) "The Origin of Chemical Elements" ("Происхождение химических элементов", 01 апреля 1948 г.) о "горячей" Вселенной, построенной на теории расширяющейся вселенной Фридмана.

По Фридману, вначале был взрыв. Он произошёл одновременно и повсюду во Вселенной, заполнив пространство очень плотным веществом, из которого через миллиарды лет образовались наблюдаемые тела Вселенной - Солнце, звёзды, галактики и планеты, в том числе Земля и всё что на ней. Гамов добавил к этому, что первичное вещество мира было не только очень плотным, но и очень горячим.

Космологическая сингулярность Хокинга.

Английский физик Стивен Хокинг (Stephen William Hawking, 1942 г.р.) заинтересовался, что выдадут формулы, если идти по шкале времени вспять, к моменту самого большого взрыва, организованного (слава богу, на бумаге) физико-математическими террористами.

В 1967 году Хокинг в статье "The occurrence of singularities in cosmology, III. Causality and singularities" ("Возникновение особенностей в космологии, III. Причинная связь и особенности", 1967) математически доказал возникновение сингулярности (от лат. singularis - отдельный, одиночный) - состояния Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества. При этом Хокинг отметил, что "сам момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики". Интересно, а как могло быть иначе? Довести расчеты до экстремального состояния и ждать, как смесь нулей и бесконечностей превратится во что-то приличное? Легче спросить: физик Хокинг так зашорен, что не видит границ применимости уравнений, или просто делает себе имя на пустом месте?

А дальше космологи "пустились во все тяжкие", изобретая всё новые и новые гипотезы об устройстве и истории жизни Вселенной. Особенно смачно они обсуждают её состояние в первые секунды после рождения. Совсем недолго осталось ждать, когда релятивисты доберутся до божественного "сперматозоида" и места его обитания.

Например, в 1976 году английский физик Томас Киббл (Thomas Walter Bannerman Kibble, 1932 г.р.) изобрел "космические струны" - гипотетические реликтовые астрономические объекты, представляющие собой гигантские складки пространства-времени. Увидеть космическую струну, разумеется, невозможно, но она, как любой очень массивный объект создает "гравитационную линзу", позволяющий его застукать. Чтобы не отстать от британца, наш астрофизик Яков Борисович Зельдович (1914-1987) к 1981 году развил теорию бренчания на этих струнах. В 1980 году американский космолог Алан Гут (Alan Harvey Guth, 1947 г.р.) впервые предложил идею космической инфляции (от лат. inflatio - раздувание, вздутие).

В 1983 году беглый физик Андрей Дмитриевич Линде (1948 г.р.) разработал модель хаотической теории инфляции, которая предположила существование большого числа космических областей во Вселенной ("пузырей") в её раннем возрасте. Каждый пузырь мог развиться в соответствующую Вселенную. Вселенная, в которой мы живем, - одна из них. Эти Вселенные соединяются друг с другом. "Черные дыры" - туннели во Вселенной, которые могут делать далекие места близкими. То есть, различные Вселенные могут соединяться друг с другом через эти дыры. Однако, в черной дыре гравитационная сила настолько высока, что разрушается всё, что туда падает. В 1999 году американские космологи Лиза Рэндалл (Lisa Randall, 1962 г.р.) и Раман Сундрум (Raman Sundrum, 1964 г.р.) предложили модель мирозданья, состоящего из так называемых "бран" (брана - сокращение от мембрана). Хорошо, когда по математике в институте были одни пятерки. Почему бы не придумать, что вся видимая вселенная – это мембрана, погруженная в еще большую вселенную. И такая брановая вселенная имеет 5 измерений: 4 пространственных плюс одно временное.

В последние годы на физико-математической кухне готовится новое, ну, совсем "изысканное" блюдо - LCDM (сокращение от Lambda-Cold Dark Matter) - стандартная космологическая модель, в которой пространственно-плоская Вселенная заполнена, помимо обычной барионной материи, тёмной энергией (описываемой космологической постоянной ? в уравнениях Эйнштейна) и холодной тёмной материей (англ. Cold Dark Matter). Согласно этой модели возраст Вселенной должен быть равен 13,75 млрд. лет. И так далее, и тому подобное.

На фоне разгула эйнштейнианства идея материальности пространства и времени выглядят не просто абсурдно, но и в высшей степени кощунственно. Тем не менее нашлись рисковые люди, презревшие опасность отлучения от еврофизики и запрещения печататься в научных изданиях.

Продолжу список основных гипотез (параграф 2. Модели Вселенной без внешней сферы звёд), не желающих участвовать в "фрагорных" родах нашей Вселенной. Примечание: лат. fragor - 1) разбивание, дробление; 2) шум, треск, грохот; 3) громкие рукоплескания; 4) слух, молва. В частности: magnus fragor - Большой взрыв; magni fragoris theoria - теория Большого взрыва.

5. Модели Вселенной без внешней сферы звёд. Продолжение.

Гипотеза Цвикки.

В 1929 году швейцарский и американский астроном Фриц Цвикки (Fritz Zwicky, 1898-1974) в качестве альтернативного объяснения обнаруженной зависимости красного смещения от расстояния до объекта (закон Хаббла) предложил гипотезу "старения света". По мнению Цвикки фотоны теряют энергию в столкновениях с другими частицами. Сейчас утверждают, что эта гипотеза "представляет только исторический интерес", т.к. она "противоречит наблюдениям и не может объяснить весь комплекс имеющихся данных". Далее прикладывается длинный список достижений взрывников, который оказался не по плечу Цвикки.

Причинная механика Козырева.

Русский астроном Николай Александрович Козырев (1908-1983) в труде "Причинная или несимметричная механика в линейном приближении" (1953) аксиоматически (5-я аксиома) ввел в механику новое физическое понятие – ход времени: "V. Время обладает особым, абсолютным свойством, отличающим будущее от прошедшего, которое может быть названо направленностью или ходом. Этим свойством определяется отличие причин от следствий, ибо следствия находятся всегда в будущем по отношению к причинам".

Правда, время оказалось в двойственном состоянии. С одной стороны оно не объявлено однозначно материальной субстанцией (дань релятивизму!), а с другой - "приобрело" какое-то странное физическое свойство (термин "ход" означает перемещение чего-то материального!), которое можно пощупать экспериментально, что, собственно, Козырев и сделал, качественно доказав факт существования у времени этого свойства.

Термодинамика реальных процессов Вейника.

Русский теплофизик Альберт Иозефович Вейник (1919-1996) выполнил строгий философский (материалистический) анализ понятия Вселенной. Его подход позволил разработать систему законов, характеризующих реальные физические процессы, безо всяких релятивистских выкрутасов.

"В соответствии с философской концепцией объективизма Вселенная - это объективная реальность, она охватывает всю систему мироздания, весь мир со всеми его атрибутами. Будучи объективной реальностью, Вселенная не зависит и в принципе не может зависеть ни от каких свойств субъекта-наблюдателя или измерительного прибора. Следовательно, Вселенная, как и все ее атрибуты есть категория строго абсолютная" [3, стр.30].

В разработанной Вейником теории ТРП, пространство и время включены в список всех прочих совершенно равноправных форм движения материи. Вполне естественно, что они оказались "вынужденными" подчиняться всем главным законам физики и термодинамики.

"Анализ (с позиции общей теории) основных идей Эйнштейна показывает, что многие выводы теории относительности, несомненно правильно отражают действительность и содержатся как частный случай в тех многочисленных связях и эффектах, которые предсказывает общая теория. Однако теория относительности ставит и решает проблему очень узко, принимая во внимание лишь крайне ограниченное число степеней свободы изучаемых систем. По сути дела из бесчисленного количества существующих форм движения материи Эйнштейн оперирует только гравитационной, хрональной, субстанциальной и метрической. Да и те он пытается свести к одной (к "единому полю").

В чем причина того, что Эйнштейну удалось получить определенные правильные результаты, отправляясь от таких неожиданных и казалось бы сомнительных (на первый взгляд) положений, как связь между пространством и временем? Причина состоит в том, что всякое тело располагает среди прочих также хрональной и метрической степенями свободы. Поэтому в первом приближении можно пренебречь влиянием всех остальных степеней свободы и все внимание сосредоточить только на этих двух" [4, стр.425].

"Следующее общее замечание касается основных посылок теории Эйнштейна – двух постулатов специальной и принципа эквивалентности общей теории относительности. Нетрудно показать, что первый постулат и принцип эквивалентности суть частные следствия приближенного закона тождественности свойств, в второй постулат не соответствует действительности" [4, стр.427]. Такой подход позволил по-новому взглянуть на гипотезу Ньютона, отказаться от фантасмагории Эйнштейна, объяснить то, что интуитивно обнаружил Козырев, и оценить его идею с точки зрения материалистической философии (которая уже почти двадцать лет не в чести).

6. Вывод.

XIX век примечателен тем, что "математические физики" вернулись к исходной идее древних - "сфере неподвижных звезд" (как бы её сейчас ни называли и в какие бы теоретические одежды ни рядили). В данном случае не имеет никакого значения, где находится центр Вселенной - на Земле, на Солнце или там, где мог бы оказаться выпихнутый с Земли наблюдатель. Главное - есть окраина мира, которая очень привлекательна для христианской идеологии, т.к. оставляет полным-полно места за пределами "звездной сферы" и для Бога, и для рая с адом, и для бизнесменов с наворованными "финансовыми средств?ами".

Осталось математически решить три задачи:

  • а) зачем создана Вселенная и доколе ей расширяться;
  • б) как устроен эмпирей (от греч. empyros - огненный, объятый пламенем), т.е. место за вселенским пространством;
  • в) когда и за что Вселенную ликвидируют.

Думаю, современным ученым физико-математических наук перечисленные задачи по плечу, а Нобелевский комитет своих не обидит.



Литература.

1. Вейник В.А., "Библия и физматика на страже друг друга", 27.07.2010 http://www.veinik.ru/science/trust/article/877.html

2. Вейник В.А., "Зачем Вселенной жизнь?", 12.08.2010. http://www.veinik.ru/science/biolog/article/881.html

3. Вейник А.И., "Термодинамика реальных процессов", Минск: "Навука i тэхнiка", 1991. http://www.veinik.ru/lib/books/article/4.html

4. Вейник А.И., "Термодинамика", 3-е издание, Минск: "Вышэйшая школа", 1968. http://www.veinik.ru/lib/articles/article/259.html


Публикация проекта 19.09.2010, Кременчуцкий Александр, Москва.

2010. Автор статьи - Вейник В.А., Москва, "Есть ли у Вселенной история?", Рукопись, 20 августа 2010 г.

Главная страница раздела

Copyright © 2004 - 2016, Проект 'Астрогалактика' • выпущен 12.07.2004

Hide|Show