Хроника системотехники от Вселенной до человека

В 340 г. до н. э. греческий философ Аристотель в своей книге «О небе» впервые научно доказывает, что Земля не плоская, а сфериче­ская, поскольку уже тогда была известна природа лунных затмений, и тень Земли на Луне свидетельствовала о ее круглой форме. С другой стороны, положение Полярной звезды над горизонтом в Гре­ции и Египте было разным и также соответствовало сферичности Земли.

Во втором веке нашей эры египетский ученый Птолемей развил учение Аристотеля о неподвижной Земле в качестве центра миро­здания. Возникла стройная космологическая модель: вокруг Земли расположены сферы семи видимых подвижных светил: Луны, Мер­курия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера, Сатурна и сфера непод-

вижных звезд. Возникло эзотерическое (мистическое) число семь, под которое подстраивали все наблюдаемые, либо директируемые явления и процессы (семь цветов радуги, семь звуков музыкальной гаммы, семь дней недели и т. д.). Число семь вошло в многочислен­ные поговорки, культурные ритуары в живопись и искусство. Место Творца (Бога) теперь было ие на облаках и не на горе Олимп, а за сферой неподвижных звезд.

Теория Птолемея просуществовала до 1514 г. пока не появилась гелиоцентрическая система мира. Автор этой системы, польский священник Н. Копериик, доказывал, что неподвижным является Сол­нце, а планеты вращаются вокруг него по круговым орбитам.

В 1609 г. итальянец Г. Галилей изобрел телескоп-рефрактор и с его помощью обнаружил спутники Юпитера, подтвердив идею Ко­перника о том, что Земля не является центром мира. В том же самом году И. Кеплер ввел в науку понятие энергия и гипотезу об эллип­тичности планетных орбит. Он считал, что планеты удерживаются на своих орбитах из-за равенства центробежных сил и сил притяже­ния. Последние, по его мнению, имели магнитную природу.

В 1676 г. датчанин Ремер по моментам прохождения спутников Юпитера за его диском открыл конечность скорости света и под­считал ее величину, ошибся всего на 25%.

В 1687 г. англичанин И. Ньютон в «Математических началах нату­ральной философии» выдвинул теорию движения тел во времени и пространстве, постулировал закон всемирного (а не только планет к Солнцу) тяготения, разработал математические методы расчета движения тел, впервые предсказал математическую возможность «запуска» с высокой горы искусственного спутника Земли. Он же высказал идею о бесконечности и статичности Вселенной, оттес­нив Бога за пределы Вселенной, хотя сам был известным богосло­вом. Фактически И. Ньютон отделил Бога от науки. Характерно, что иудейские, христианские и мусульманские мифы, сформировавшие­ся затем в религии, повествовали о Начале, о сотворении Мира, о Боге, как его первопричине. Блаженный Августин ( у католиков — святой Августин) в книге «Град Божий» назвал даже дату сотворе­ния Мира (Вселенной) — 5000 лет до н. э. В настоящее время конец последнего ледникового периода и рождение цивилизации датиру­ется 10000 годом до н. э. Заметим, что Аристотелю и его современ- никам-ученым идея о сотворении Мира не нравилась, так как пред­полагала божественное вмешательство, не объяснимое с научных позиций. Они считали поэтому, что люди и окружающий мир суще­ствуют вечно, периодически возвращаясь (за счет потопов и других катаклизмов) к исходному состоянию цивилизации.

В 1781 г. немец И. Кант в книге «Критика чистого разума» рас­смотрел вопрос о начале Вселенной и ее границах в пространстве и пришел к выводу о невозможности доказательства ни начала, ни границ, ни бесконечности Вселенной во времени.

В 1823 г. немец Генрих Олберс описал парадокс светимости, свидетельствующий о конечности Вселенной в пространстве, ли­бо о ее молодости (либо вещество Вселенной еще не нагрелось, ли­бо свет далеких звезд до нас еще не дошел, так как в противном случае все небо бесконечной Вселенной стало бы ярко светиться подобно Солнцу).

Появившаяся в 1824 г. новая научная дисциплина — термодина­мика — позволила Р. Клаузису в 1855 г. на основе закона возраста­ния энтропии в замкнутых системах объявить о неминуемом конце Мира — тепловой смерти Вселенной, если она ограничена в про­странстве, то есть замкнута. Возник термодинамический парадокс, поскольку Вселенная наших дней от тепловой смерти далека, сле­довательно, она имела Начало, то есть не может быть вечной.

В 1865 г. англичанин Д. Максвелл объединил теории электриче­ских и магнитных сил, описав возникновение электромагнитных ко­лебаний в мировом «эфире».

В 1887 г. американцы А. Майкельсон и Э. Морли обнаружили с помощью интерферометра постоянство скорости света отно­сительно наблюдателя, то есть отсутствие неподвижного «эфи­ра».

В 1900 г. немец М. Планк высказал идею о квантах электромаг­нитного излучения и, воспользовавшись вторым законом термодина­мики, вывел закон излучения нагретых тел.

В 1905 г. датчанин Лоренц объяснил результат эксперимента Майкельсона-Морли сокращением размеров всех предметов, дви­жущихся в «эфире» и, соответственно, замедлением хода движу­щихся с этим предметом часов В этом же году А. Эйнштейн в «Специальной теории относительности» предложил отказаться от «эфира» и от «абсолютного времени» Независимо от него через не­сколько дней то же самое предложил француз Пуанкаре. Теория от­носительности — это заслуга Лоренца, Эйнштейна и Пуанкаре Скорость света стала абсолютной мировой константой, не завися­щей от скорости движения наблюдателей. Появилось новое опре­деление единицы длины — метра. Это расстояние, которое свет в вакууме проходит за 0,000 000 003 335 640 952 с.

В 1915 г. А. Эйнштейн публикует ОТО — «Общую теорию отно­сительности (теорию гравитации)» или теорию искривления про­странства.

В 1922 г. советский ученый А. А. Фридман показал на основе ОТО, что Вселенная не должна быть статичной.

В 1924 г. американец Э. Хаббл показал, что наша Галактика — не единственная в Мире и что Вселенная состоит из множества Га­лактик.

В 1926 г. немец В. Гейзенберг сформулировал принцип неопре­деленности микромира, не позволяющий пока ученым заглянуть в Начало Вселенной.

В 1929 г. Э. Хаббл обнаружил разбегание Галактик, регистри­руемое по допплеровскому эффекту красного смещения (увеличе­ния всех длин волн) их спектров. Сейчас установлено, что объем Вселенной за миллиард лет увеличивается на 5-10%.

В 1965 г. американцы Б. Дикке и Д. Пиблс высказали мысль о том, что в настоящее время можно наблюдать свечение ранней Все­ленной, если она согласно предположению Джорджа Гамова (уче­ника А. А. Фридмана) была горячей, плотной и добела раскаленной. В этом же году два других американца Арно Пензиас и Роберт Виль­сон обнаружили это самое излучение за что и получили в 1978 г. Нобелевскую премию.

В 1970 г. англичане Роджер Пенроуз и Стивен Хокинг иа основе ОТО и новейших экспериментальных данных доказали, что у Все­ленной было Начало во времени (до этого наряду с гипотезой о На­чале существовали и другие — о пульсациях Вселенной при ее веч­ности и т. д.).

Возраст нашей Вселенной определяется сейчас в 20 млрд, лет, а ее радиус — в 20 млрд, световых лет, правда с оговоркой, что скоро­сть света за это. время не изменялась. Граница Вселенной недоступ­на для наблюдения не только оптическим телескопам (радиус дей­ствия 5 млрд, световых лет), но и радиотелескопам (10 млрд, свето­вых лет).

Возраст нашей Галактики оценивается в 16, а Солнца в 5 млрд, лет. Общая продолжительность существования Солнца составит 10 млрд. лет, после чего оно сильно увеличится в размерах, поглотит все планеты, а затем потухнет, превратившись в Белого карлика.

Земля возникла около 4,5 млрд, лет назад из газово-пылевой ту­манности.

Колебания светимости Солнца считаются одной из основных причин изменения земного климата, который за последние 500 млн. лет претерпел ряд кардинальных изменений (рис. 5). Ледниковые периоды со среднегодовой температурой 10° С сменялись тропиче­ской жарой даже на полюсах — среднегодовая температура в целом по планете составила около 25° С. Стрелки на рис 5. показывают вероятные возмущения климата, природа и продолжительность ко­торых пока не вполне ясна, хотя гипотез на этот счет предложено много.

Пунктирная кривая (рис. 5) показывает несостоявшееся. по-ви­димому, из-за этих возмущений, обледенение.

Около 25-30 млн. лет назад — и опять при наличии возмущения — появились приматы (обезьяны), а около 3-4 млн. лет назад — первобытные люди, во многом похожие на нас. Появление людей (в отличие от обезьян) пришлось на ледниковый период, а может быть было обусловлено наступлением холодов, поскольку древнейшим каменным орудиям и следам кострищ около 2,5 млн. лет.