Астрономия и космические исследования в эпоху НТР

Последние десятилетия характеризуются необычайно быстрым ростом знаний о Вселенной и космических объектах. Этот рост вызван как развитием новых возможностей наблюдения, так и углублением и расширением теоретических знаний. Наиболее существенным с теоретической точки зрения следует считать то обстоятельство, в полной мере уясненное лишь в недавнее время, что «изучение астрофизики и космологии все теснее смыкается с проблемами, относящимися, казалось бы, к противоположному по своим масштабам миру элементарных частиц и их взаимодействий» Идлис Г. М. Революции в астрономии, физике и космологии. — М., 1985. — С. 45.. Это обусловлено, с одной стороны, обнаружением в космосе таких явлений, при которых вещество находится в экстремальных условиях (например, при столь высоких температурах и давлениях), которые невозможно создать в земных лабораториях. С другой изучение развития Вселенной как целого приводит к выводу, что исходным моментом было состояние, при котором все вещество было сжато практически в точечном объеме. В настоящее время наблюдаются последствия взрыва, в результате которого возникло современное состояние материи, заполняющей Вселенную. Применение теории элементарных частиц для описания начального состояния Вселенной и сравнение создаваемых при этом «сценариев» развития во времени с данными, получаемыми астрофизикой, является чрезвычайно важным «тестом» как для теоретической астрофизики, так и для самой теории элементарных частиц. Этот способ позволяет проверять различные варианты систематики элементарных частиц и структуры их взаимодействий, для лабораторного исследования которых понадобились бы энергии, на много порядков превосходящие возможные в земных условиях. Разумеется, изучение астрофизики и космологии обладает и присущим ему чрезвычайно большим естественнонаучным и гносеологическим значением. Следует подчеркнуть, что именно эта область физической науки требует использования в полно объеме релятивистской теории гравитации Эйнштейна (т.е. «общей теории относительности»), а в применении к начальному состоянию вселенной возможно, и выхода за ее пределы: например, перехода к квантовой теории гравитации, которую нельзя в настоящее время считать полностью построенной Подробнее см.: Гарднер М. Теория относительности для миллионов. М., 1967. — С. 23−37. .

Что касается новых возможностей наблюдения объектов Вселенной, то их можно определить как возникновение в течение последних 40 лет всеволновой астрономии. Современная аппаратура позволяет изучать небесные явления не только в «классически» оптическом диапазоне волн, но также и по всему возможному спектру: в диапазонах рентгеновских, инфракрасных и гамма-лучей. Это привело к открытию многих неизвестных ранее типов объектов, таких, как пульсары, квазары и т. д. Для объяснения их свойств необходимо использовать в полном объеме современную теорию вещества с учетом таких феноменов, как сверхпроводимость и сверхтекучесть, а также теории относительности.

Кроме того, развитие астрономических исследований привело к появлению некоторых прогнозов, которые можно представить так. Любая изолированная система и, вероятно, Вселенная в целом идет по пути, на котором ее энтропия все время возрастает. Поэтому, заглядывая в будущее, можно предвидеть то время (хотя и весьма отделенное), когда Вселенная окажется в состоянии с максимальной энтропией. Тогда все тела приобретут одинаковую температуру, тепловая энергия не сможет более превращаться в работу, и Вселенная умрет «тепловой смертью» Подробнее см.: Лейзер Д. Создавая картину Вселенной. — М., 1988. — С. 88−93; Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М., 1990. — С. 123; Новиков И. Д. Гравитация черных дыр. М., 1986. — С. 89−101.. Но можно показать, что для таких прогнозов нет достаточных оснований.