Концепція нескінченності й космологічна еволюція

Уявлення про відкриті системи, уведені некласичною термодинамікою, з'явилися основою для твердження в сучасному природознавстві еволюційного погляду на світ. Хоча окремі еволюційні теорії з'явилися в конкретних науках ще в 19 столітті (теорія виникнення сонячної системи Канта - Лапласа й еволюційна теорія Дарвіна), проте, ніякої глобальної еволюційної теорії розвитку Всесвіту до 20 століття не існувало. Це й не дивно, оскільки класичне природознавство орієнтувалося переважно на вивчення не динаміки, а статики систем. Така тенденція найбільше рельєфно була представлена атомістичною концепцією класичної фізики як лідера тодішнього природознавства. Атомістичний погляд, опирався на уявлення, що властивості й закони руху різних природних систем можуть бути зведені до властивостей тих дрібних часток матерії, з яких вони складаються. Спочатку такими найпростішими частками вважалися молекули й атоми, потім елементарні частки, а в цей час - кварки.

Безперечно, атомістичний підхід має велике значення для пояснення явищ природи, але він звертає головну увагу на будову й структуру різних систем, а не на їхнє виникнення й розвиток. Правда, в останні роки одержують поширення також системний і еволюційний погляди, які звертають увагу скоріше на характер взаємодій елементів різних систем, чим на аналіз властивостей тих часток, які розглядалися як свій рід останніх цеглинок світобудови.

Завдяки широкому поширенню системних ідей, а в недавній час і уявлень про самоорганізацію відкритих систем зараз усе наполегливіше висуваються різні гіпотези й моделі виникнення й еволюції Всесвіту. Вони посилено обговорюються в рамках сучасної космології як науки про Вселену як єдину цілу. Ми торкнемося тут в основному принципів космології з погляду концепції нескінченності й кінцівки її моделей.

Космологічні моделі Всесвіту

Моделі Всесвіту, як і будь-які інші, будуються на основі тих теоретичних уявлень, які існують тепер у космології. Сучасна космологія виникла після появи загальної теорії відносності й тому її на відміну від колишньої, класичної, називають релятивістською. Емпіричною базою для неї послужили відкриття позагалактичної астрономії, найважливішим з яких, безсумнівно, було виявлення явища «разбігання» галактик. В 1929 р. американський астроном Едвін П. Хаббл (1889-1953) установив, що світло, що йде від далеких галактик, зміщається убік червоного кінця спектра. Це явище, що одержало назву червоного зсуву, відповідно до принципу Допплера свідчило про видалення галактик від спостерігача.

Оскільки релятивістська космологія сформувалася на основі ідей і принципів загальної теорії відносності, то на першому етапі вона приділяла головну увагу геометрії Всесвіту й, зокрема, кривизні чотирьохмірного простору - часу.

Новий етап її розвитку був пов'язаний з дослідженнями російського вченого Олександра Олександровича Фрідмана (1888-1925), якому вдалося вперше теоретично довести, що Всесвіт, заповнений речовиною, що тяжіє, не може бути стаціонарної, а повинна періодично розширюватися або стискуватися. Цей принципово новий результат знайшов своє підтвердження після виявлення Хабблом червоного зсуву, що було витлумачено як явище «разбіганні» галактик. У зв'язку із цим на перший план висуваються проблеми дослідження розширення Всесвіту визначення її віку по тривалості цього розширення.

Нарешті, початок третього періоду розвитку космології пов'язане з роботами відомого американського фізика Георгія А. Гамова (1904-1968), росіянина за походженням. У них досліджуються фізичні процеси, що відбувалися на різних стадіях Всесвіту, що розширюється.

Всі ці особливості розвитку космології знайшли відбиття в різних моделях Всесвіту. Загальним для них є уявлення про нестаціонарний ізотропний і однорідний характер його моделей.

Нестаціонарність означає, що Вселена не може перебувати в статичному, незмінному стані, а повинна або розширюватися, або стискуватися. «Разбігання» галактик, очевидно, свідчить про її розширення, хоча існують моделі, у яких спостережуване в цей час розширення розглядається як одна з фаз так званої пульсуючої Вселеної, коли слідом за розширенням відбувається її стиск.

Ізотропність указує на те, що у Всесвіті не існує яких-небудь виділених крапок і напрямків, тобто її властивості не залежать від напрямку

Однорідність характеризує розподіл у середньому речовини у Всесвіті.

Останні твердження часто називають космологічним постулатом. До нього додають також правдоподібна вимога про відсутність у Всесвіті сил, що перешкоджають силам тяжіння. При таких припущеннях моделі виявляються найбільш простими. У їхній основі лежать рівняння загальної теорії відносності Ейнштейна, а також уявлення про кривизну простору - часу й зв'язку цієї кривизни із щільністю маси речовини. Залежно від кривизни простору розрізняють:

- відкриту модель, у якій кривизна негативна або дорівнює нулю,

- замкнуту модель із позитивною кривизною. Відстані між скупченнями галактик згодом безупинно збільшуються, що відповідає нескінченному Всесвіту. У замкнутих моделях Всесвіт виявляється кінцевої, але настільки ж необмеженої, тому що, рухаючись по ній, не можна досягти якої-небудь границі.

Незалежно від того, чи розглядаються відкриті або замкнуті моделі Вселеної, всі вчені сходяться в тім, що спочатку Всесвіт перебував в умовах, які важко уявити на Землі.

Ці умови характеризуються наявністю високої температури й тиску в