НАУЧНЫЙ СТАТУС АСТРОНОМИИ И  КОСМОЛОГИИ, ИХ МЕСТО  В КУЛЬТУРЕ

Астрономия —  наука о космических телах, строении, развитии и о Вселенной в целом. Эта одна из старейших наук возникла в ответ на практические нужды  человека: необычности ориентироваться  на местности, прокладывать маршруты в море, рассчитывать наступление нового сезона с разливом рек, определять время и др. Становление современной астрономии связанно с отказом от геоцентрической системы мира, созданной в 10 в. Птолемеем, и заменой ее гелиоцентрической картиной мира. Коперника, основные положения которой он изложил в сочинении «Об обращении небесных сфер» (1543). Гелиоцентрическую систему Коперника активно защищал Г. Галилей.  
С началом телескопических исследований небесных тел (Галилей создал телескоп с 32-кратным увеличением, открыл горы на Луне, четыре спутника Юпитера, фазы у Венеры, пятна на Солнце) и открытием И. Ньютоном закона всемирного тяготения (конец XVII в.) определяется научный статус астрономии. В XVIII и XIX вв. астрономия накапливала данные о Солнечной системе, Галактике, физической природе звезд, Солнца, планет и других космических тел. В XX в. в связи с открытием мира галактик стала развиваться внегалактическая астрономия. Исследование спектров галактик позволило американскому астроному Э. Хабблу (1929) обнаружить общее расширение Вселенной, предсказанное советским математиком и геофизиком А.А. Фридманом (1922) на основе теории тяготения и созданной А. Эйнштейном в 1915—1916 гг. общей теории относительности. Научно-техническая революция XX в. оказала огромное воздействие на развитие астрономии в целом. Создание оптических и радиотелескопов с высоким разрешением, применение ракет и искусственных спутников Земли для внеатмосферных астрономических наблюдении привели к открытию новых видов космических тел — радиогалактик, квазаров, пульсаров, источников рентгеновского излучения и др. Были разработаны основы теории эволюции звезд и космологии Солнечной системы. 
В настоящее время астрономия включает в себя ряд отраслей Например, физические и химические процессы, происходящие в небесных телах и космическом пространстве, исследует астрофизика; звездная астрономия изучает галактики; предметом исследования небесной механики является движение небесных тел; внеатмосферная астрономия изучает космические объекты; практическая астрономия представляет собой учение об астрономических инструментах и способах их применения. 
Итак, в XX в. астрономия становится сложной системой научного знания с богатым арсеналом средств исследования, таких, как спектральный анализ, мощные телескопы, радио и фотоаппаратура, информационная и космическая техника. 
На этой основе стала динамично развиваться современная космология. 
Космология определяется как теория эволюции Вселенной в целом, основанная на исследованиях наиболее общих свойств (однородности, изотропности, расширения) той части Вселенной, которая доступна для астрономических наблюдений («наблюдаемая Вселенная»). 
Теоретический фундамент космологии составляют основные физические теории (общая теория относительности, теория поля и др.), математический аппарат и философско-методологические основания. 
Статус объекта космологии — Вселенная как целое — был предметом научных и философских дискуссий, так как содержание данной категории, с одной стороны, не соответствует понятию «весь мир», а с другой — является наиболее масштабным, «предельным» для физических теорий и охватывает пространственно-временной срез мира в целом. Кроме того, из определения объекта космологии следует, что Вселенная как целое не может быть объектом непосредственного восприятия, исследования ее невозможно вести преимущественно прямыми методами и решающее значение приобретают методы экстраполяции, моделирования, математической гипотезы, сравнительно-исторический Mi год изучения эволюционных процессов во Вселенной. Эти методы в силу своей специфики требуют более глубокого философского обоснования и осмысления. 
Современная космология переживает новую эпоху великих 11 открытий, которые по масштабам превосходят открытия, сделанные в свое время Галилеем. Они приводят к радикальным изменениям в научной картине мира. Теория раздувающейся Вселенной и космология расширили границы мегамира; наша тактика выступает сейчас лишь одной из множества вселенных. Объектами интенсивного изучения стали черные дыры, существование которых во Вселенной предсказала общая теория относительности, антропный принцип выявляющий неразрывную связь между глобальными свойствами Метагалактик и и появлением в ней человека. На основе приложения к объемам Космоса все новых и новых методов исследования возникают новые теоретические подходы и идеи. 
Итак, при создании моделей Вселенной существенную роль Играют некоторые константы: гравитационная постоянная, постоянная Планка, скорость света, средняя плотность материи, число измерений пространства-времени и др. Выявленные константы выступают необходимым условием существования сложных самоорганизующихся систем во Вселенной.

ОСНОВАНИЯ НАУЧНОГО МЕТОДА В  АСТРОНОМИИ И КОСМОЛОГИИ

Астронóмия (греч. αστρονομία, от αστρον — звезда и νόμος — закон) — наука о строении, свойствах, происхождении и развитии небесных тел и их систем, вплоть до Вселенной в целом. В частности, астрономия изучает Солнце, планеты Солнечной системы и их спутники, астероиды,кометы, метеориты, межпланетное вещество; звёзды и внесолнечные планеты, туманности,межзвёздное вещество, галактики и их скопления, пульсары, квазары, чёрные дыры, экзопланетыи многое другое. 
Космоло́гия (космос + -логия) — раздел астрономии и физики, изучающий свойства и эволюциюВселенной в целом. Основу этой дисциплины составляет математика, физика и астрономия. В своих задачах она часто пересекается с философией и богословием.  
Задачи астрономии 
Основными задачами астрономии являются:

1. Изучение и объяснение видимых движений небесных тел, нахождение закономерностей и причин этих движений.
2. Изучение строения небесных тел, их физических и химических свойств, построение моделей их внутреннего строения.
3. Решение проблем происхождения и развития небесных тел и их систем.
4. Изучение наиболее общих свойств Вселенной, построение теории наблюдаемой частиВселенной — Метагалактики.

Решение этих задач  требует создания эффективных методов  исследования — как теоретических, так и практических. Первая задача решается путём длительных наблюдений, начатых ещё в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для сравнительно близких к Земле небесных тел: Луны, Солнца, планет, астероидов и т. д. 
Решение второй задачи стало возможным в связи с появлением спектрального анализа ифотографии. Изучение физических свойств небесных тел началось во второй половине XIX века, а основных проблем — лишь в последние годы. 
Третья задача требует накопления наблюдаемого материала. В настоящее время таких данных ещё не достаточно для точного описания процесса происхождения и развития небесных тел и их систем. Поэтому знания в этой области ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез. 
Четвёртая задача является самой масштабной и самой сложной. Практика показывает, что для её решения уже недостаточно существующих физических теорий. Необходимо создание более общейфизической теории, способной описывать состояние вещества и физические процессы при предельных значениях плотности, температуры, давления. Для решения этой задачи требуются наблюдательные данные в областях Вселенной, находящихся на расстояниях в несколько миллиардов световых лет. Современные технические возможности не позволяют детально исследовать эти области. Тем не менее, эта задача сейчас является наиболее актуальной и успешно решается астрономами ряда стран, в том числе и России. 
История астрономии 
Основная статья: История астрономии 
Ещё в глубокой древности люди интересовались движением светил по небосводу, хотя астрономия тогда была основательно перемешана с астрологией. Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время. 
История космологии 
Ранние формы космологии представляли собой религиозные мифы о сотворении (космогония) и уничтожении (эсхатология) существующего мира. 
В китайской космологии считалось, что Земля — своего рода чаша, прикрытая небом, состоящая из полусфер, вращающихся на очень низком расстоянии от Земли. 
Возникновение современной космологии 
Возникновение современной космологии связано с развитием в XX веке Общей теории относительности Эйнштейна и физики элементарных частиц. 
В 1922 А. А. Фридман предложил решение уравнения Эйнштейна, в котором изотропная вселенная расширялась из начальной сингулярности. Подтверждением теории нестационарной вселенной стало открытие в 1929 Э. Хабблом космологического красного смещения галактик. Таким образом, возникла общепринятая сейчас теория Большого Взрыва.

Возможное будущее Вселенной 
В настоящее время обнаружено, что, по-видимому, наша Вселенная расширяется с ускорением. Этот факт не отменяет закона Хаббла, так как последний действует на более близких расстояниях, чем эти новые эффекты. 
Поскольку свойства заполняющей Вселенную материи известны плохо (смотри статьи Тёмная материя, Тёмная энергия), а сама постоянная Хаббла и многие другие космологические величины определяются с большой погрешностью (модельно независимым путём), до сих пор не ясно, будет ли Вселенная расширяться вечно, а если будет, то как: все быстрее и быстрее, либо наоборот — с замедлением. 
В связи с этим есть самые различные сценарии возможного развития Вселенной в будущем. Согласно одному из них, Вселенная даже может начать сжиматься и схлопнуться в точку в ходе так называемого «большого коллапса», процесса, обратного Большому Взрыву. Теоретическая физикадостаточно серьезно рассматривает и такую гипотезу, что нынешнее состояние и тонкое строение вакуума являются так называемым «ложным» или «мнимым» вакуумом (false vacuum). Это состояние неустойчиво и может перейти в «истинный вакуум» с меньшей энергией. Тогда наша Вселенная пропадет за одно мгновение и необратимо. 
Однако наибольшее внимание уделяют сейчас теории, аналогичной старой «тепловой смерти Вселенной». Она следует из «эталонной» космологической ΛCDM-модели. В расширяющейся Вселенной будут постепенно уравновешиваться температура, удаляющиеся друг от друга звезды, в которых закончатся термоядерные процессы, остынут, все большая часть энергии будет находиться в форме излучения. Даже черные дыры будут медленно «испаряться» за счет квантовых туннельных эффектов («Излучение Хокинга»). Такой сценарий находится в полном согласии с представлениями классической термодинамики.

ПРОБЛЕМА  ОБЪЕКТИВНОСТИ ЗНАНИЯ В АСТРОНОМИИ И  КОСМОЛОГИИ

Глубокий пересмотр  научных знаний о Вселенной, начавшийся в XX в., переход от ньютоновской к  релятивистской космологии, от прежних механических моделей небесных тел, рассматривавшихся в статике, к теориям и моделям эволюционирующих физических систем — поставили в естествознании, включая астрономию и космологию, вопрос: являются ли знания о Вселенной объективными в своем содержании? Это философский, эпистемологический вопрос, и ответ на него определяется мировоззренческой позицией исследователя. Следует отметить неоднозначность самого термина «объективность». В нем слиты понятия об объектности описания (термин Э. Шрёдингера), т.е. описание реальности самой по себе, без отсылки к наблюдателю, и проблемы объективности в смысле адекватности теоретического описания реальности. 
А.А. Фридман считал ответ на этот вопрос очевидным. Он неоднократно подчеркивал, что космология — это попытка описания свойств реального мира или, выражаясь словами самого Фридмана, «нашей (са  
мо собой разумеется, материальной) Вселенной»1. Совершенно иные точки зрения были высказаны Дж. Джинсом и А. Эддингтоном. Джине выдвинул концепцию ментализма, согласно которой существует «математическая гармония» между разумом исследователя Вселенной и создавшего ее «Великого Архитектора». Этим и объясняется, что наиболее простые и совершенные математические законы ближе всего к реальности. Наблюдатель располагает знанием не объективного, а лишь наблюдаемого поведения космических систем. Достоверность же этого знания оценивается несовершенным разумом исследователя. Чаще всего мы упорядочиваем наши теории в свете вероятностей. 
Значительным влиянием пользовалась в свое время концепция «селективного субъективизма» Эддингтона, которая резко отделяет математическую гармонию научных теорий от свойств Вселенной. «Может показаться, — писал Эддингтон, — что законы природы являются законами объективной Вселенной, но все известные нам законы природы субъективны»2. Они считаются априорно «сфабрикованными». 
Изложенные эпистемологические аргументы заслуживают серьезного внимания. В частности, мы до сих пор не знаем, какова природа «непостижимой эффективности математики» в естественных науках, о которой говорил Е. Вигнер. Каким образом наши математические структуры способны описывать грандиозные пространственно-временные миры, включая такие, в которых классическое пространство-время вовсе отсутствует? Важное значение имеют и вероятностные оценки знания. Но дает ли это основание замыкать научное знание в самом себе, полностью разрывая его с существующим в не нас природным миром? Этот вопрос не может быть решен путем логического доказательства или опровержения. К числу важнейших средств научного познания принадлежит также интуиция, которую широко использовали классики естествознания разных эпох. Многим из них интуиция подсказывает необходимость признания как объектности, так и объективности научного знания. 
Против самой постановки вопроса об отношении знаний о Вселенной к объективной реальности выступили позитивисты. Например, Г. Мак-Витти считает, что раз в науке происходит смена теорий, каждая из которых сначала как будто соответствует эмпирическим данным, а затем опровергается новыми фактами или, во всяком случае, требует существенного видоизменения, значит, теория есть просто систематизация опытных данных. Вопрос же об их отношении к объективной реальности — это «псевдовопрос», он лишен смысла3. Такая эпистемологическая установка по-своему понятна, логически неопровержима, она пользовалась широким влиянием. Но интуитивно значимым аргументом против нее выступает известный факт: в диалоге природы и человека часто возникают совершенно неожиданные образы мира, никем не предсказанные, нередко с большим трудом поддающиеся объяснению. Природа ведет себя крайне независимо от тех наших догм, которые не были в достаточной мере обоснованными. Эта неожиданность и непредсказуемость новых знаний, особенно поражающая нас в исследованиях Вселенной за последние годы, является достаточно веским, хотя и внелогическим аргументом в пользу существования независимого от нас природного мира, который буквально вынуждает исследователя расставаться с иллюзорными представлениями, заменяя их объективными и все более адекватными образами. Поскольку духовная и материально-практическая деятельность в ходе взаимодействия с природой носит характер диалога человека с ней, а научные знания неотделимы от этих взаимодействий, оно и не замыкается само в себе. 
Один из самых неожиданных сюрпризов преподнесло науке о Вселенной обнаружение так называемого парадокса массы. Выяснилось, что массы галактик и их скоплений, определяемые разными методами, резко различаются между собой. По современным оценкам, совокупная масса наблюдаемых во Вселенной объектов (барионного вещества) составляет примерно 2—5% массы Метагалактики или даже еще значительно меньше. Остальное — «скрытая масса», природа которой пока неизвестна. Это одна из самых больших «туч», нависших над наукой о Вселенной, и вместе с тем самых перспективных проблем, с которыми она сталкивается. Выходит, что все наши знания о Вселенной основаны на изучении лишь ничтожной части физических форм материи; за ее пределами — безбрежный океан неизвестного. Но следует ли отсюда, что объективность системы знаний о Вселенной вновь поставлена под сомнение? Нет, астрономы, как бывало уже не раз, убедились только в ограниченности этих знаний, не полностью адекватных природе существующих во Вселенной объектов. Необходима их замена более адекватными неисчерпаемой реальности мира. Астрономия обнаруживает тип объектов Вселенной, совершенно не похожих на те, которые были известны прежде. Они обладают необычными, еще не изученными свойствами. Изучение этих объектов будет «навязывать» нам новые знания о природе, возможно, более неожиданные, чем все, известное до сих пор. 
Часто говорят, что только Абсолютный наблюдатель, находящийся вне мира (под которым, в сущности, подразумевается Бог), имеет исчерпывающие знания о реальности (т.е. Абсолютную истину) и способен сравнивать с ней научные образы реальности. Аргумент об Абсолютном наблюдателе мы находим, например, у X. Патнэма; по его словам, «не существует точки зрения Бога, которую мы можем знать или можем представить; существуют только разнообразные точки зрения конкретных людей, отражающие их разнообразные интересы и цели, которым служат теории и описания». Патнэм считает само собой разумеющимся, что ни одна из этих точек зрения не имеет преимуществ перед другими, никак не выделена и все они равноправны. Но за неимением Абсолютного наблюдателя (или, как минимум, в силу отсутствия с ним контакта у земных эпистемологов) эту идею можно видоизменить, представив как бы ее «ослабленный вариант». Для сравнения различных концептуальных теорий достаточно, чтобы такой наблюдатель мог изучать их, находясь не обязательно вне мира, но хотя бы вне земного мира, вне человеческой культуры. Оказывается, такого наблюдателя вполне можно себе представить. Это не трансцендентальный субъект в смысле Канта, а гипотетическая совокупность космических цивилизаций, способных (если они существуют) вступать между собой в обмены когнитивной информацией. 
Конечно, сейчас эпистемологический эксперимент такого рода выглядит полуфантастически. (Мы не знаем пока ни одной внеземной цивилизации, все попытки их обнаружить закончились безрезультатно.) Тем не менее, в отличие от обращения к Абсолютному наблюдателю, он не представляется совсем безнадежным. Шансы на его проведение невелики, но при современном уровне наших знаний все же отличны от нуля. При всем возможном различии между концептуальными системами космических цивилизаций, которые формируются в несовпадающих социокультурных контекстах, нельзя заранее исключать существование некоторых когнитивных инвариантов между ними. Фундаментальные законы и теории, входящие в состав систем знаний разных цивилизаций, выступали бы частными случаями упомянутых когнитивных инвариантов.

ЭВОЛЮЦИОННАЯ  ПРОБЛЕМА В АСТРОНОМИИ И КОСМОЛОГИИ

В XX веке в астрономию проникают идеи развития, под влиянием которых возникает новая наука - космология. До ХХ века, за исключением отдельных представлений о развитии Солнечной системы, идея всеобщности развития оставалась чужда астрономии. Сохранялась метафизическая картина Вселенной, сформировавшаяся в XVII – XVIII веках.  
Метафизика как метод познания игнорирует развитие объекта, понимает движение только как перемещение объекта, или как количественное увеличение и уменьшение. Диалектика различает количественные и качественные изменения. Если движение – это любое изменение, то развитие – это качественные, направленные, необратимые изменения.  
Уже в XIX веке стало очевидным, что вне развития не понять живую природу и общество. Но неживая природа по-прежнему представлялась статичной. Например, во Вселенной рождаются, перемещаются в пространстве и гибнут отдельные тела, но Вселенная в целом качественно не меняется. Наблюдательные данные того времени говорили в пользу вечной, неизменной и однородной Вселенной. При этом модель стационарной Вселенной противоречила даже тем законам, которые были известны уже в классической физике. Силы гравитации не позволяют Вселенной оставаться неизменной. Но даже Эйнштейн, создав теорию относительности, ещё пытался сохранить представления о неизменности Вселенной. Для этого он в 1917 году модифицировал уравнения ОТО, введя в них новую константу – космологическую постоянную. Новая константа характеризовала силу, которая должна была уравновесить силы притяжения и обеспечить миру статичность. Сама идея стационарности Вселенной оказалась заблуждением, но открытие космологической постоянной сыграло важнейшую роль в космологии.  
Переворот во взглядах на Вселенную произошёл благодаря работам советского математика Александра Александровича Фридмана. Изначально веря в нестационарность Вселенной, Фридман сумел математически обосновать новый подход. Он доказал, что уравнения ОТО допускают несколько моделей, в которых динамика Вселенной связана с геометрией её пространства. В случае отрицательной или нулевой кривизны пространства Вселенная должна неограниченно расширяться. В случае положительной кривизны пространства Вселенная может как расширяться, так и сжиматься. Все три релятивистские модели предполагают, что расширение Вселенной начинается с сингулярного состояния, в котором Вселенная была точкой с бесконечной плотностью.  
Т.о. Фридман сделал первый шаг к разрушению метафизических стереотипов, заложив основы современной космологии. Но модели Фридмана оставались умозрительными теориями до 1929 г., когда американский астроном Эдвин Хаббл в наблюдениях установил факт расширения Вселенной. Хаббл эмпирически вывел линейный закон, согласно которому галактики удаляются от Земли со скоростью прямо пропорциональной расстоянию до них. 
Следующим шагом в развитии теоретической космологии стала модель «горячей» Вселенной, созданная Георгием Антоновичем Гамовым. Экстраполяция на прошлое наблюдаемых процессов привела к выводу, что в начале истории Вселенная имела малый объём и, следовательно, огромную температуру. Гамов описал, какой могла быть материя в то время. Он предположил, что в настоящем должно сохраняться излучение, оставшееся с тех времён, когда Вселенная была раскалённой материей. Это излучение было обнаружено в 1965 г. и получило в отечественной науке название «реликтовое излучение». Применительно к модели Гамова, в науку также вошло понятие «Большой взрыв», характеризующее рождение Вселенной. 
Последним крупнейшим открытием в космологии стало открытие космического вакуума. Диалектико-материалистическая философия ещё в XIX веке пришла к выводу о невозможности существования пустого пространства. Пространство и время – это всеобщие формы существования материи, а форма не может быть пустой, без содержания. В физике вакуум уже давно известен не как пустота, а как особая материальная среда, низшее энергетическое состояние квантовых полей. Но природа космического вакуума до сих пор остаётся невыясненной. В 1917 г. Эйнштейн ввёл космологическую постоянную и, сам того не подозревая, предсказал существование космического вакуума. А в 1998-99 гг. две группы астрономов эмпирически установили и факт существования космического вакуума как материальной среды, и его роль в расширении Вселенной. 
Т.о. в настоящее в космологии считаются доказанными следующие факты. Вселенная эволюционирует. Её возраст составляет порядка 13,7 млрд. лет. В начале истории Вселенная была раскалённой материей, которая с огромной скоростью расширялась и постепенно остывала. Расширение замедлялось под действием сил гравитации. Но когда возраст Вселенной составил 6-8 млрд. лет скорость расширения стала опять возрастать под действием антигравитации вакуума.  
 Вакуум является одним из самых странных физических объектов. Он обладает положительной плотностью, но отрицательным давлением. Помещённые в вакуум вещественные тела испытывают действие антигравитации. Плотность вакуума во Вселенной остаётся постоянной, тогда как плотность вещества в процессе расширения постоянно падает. Последние 6-8 млрд. лет во Вселенной преобладает вакуум. Плотность его энергии превышает плотность энергии всех остальных видов материи вместе взятых. Поэтому силы отталкивания оказываются сильнее гравитации, скорость расширения постоянно возрастает, и ничто не сможет остановить этот процесс. 
Наблюдаемая Вселенная в больших масштабах однородна, не имеет центра, а Земля не занимает в ней выделенного положения. Расширение происходит не от центра, а выражается в увеличении расстояния между всеми галактиками. Геометрия пространства в наблюдаемой Вселенной близка к евклидовой. 
Наука 20 века углубила представления о диалектических взаимосвязях и развитии материального мира. Развиваться способны не только живая природа и общество. Идея развития окончательно проникает и в астрономию. Возникает принцип глобального эволюционизма, создаётся грандиозная картина меняющегося мира. Вселенная имеет историю, у которой было начало, и вероятно, может быть конец. История Вселенной – это единая цепочка превращений, в начале которой неупорядоченная материя, а в настоящий момент – возникновение и развитие разума.