Всесвіт, весь світ, безмежний в часі і просторі і нескінченно всілякий по тих формах, які приймає матерія в процесі свого розвитку. Ст існує об'єктивно, незалежно від свідомості людини, що її пізнає. Ст містить гігантська безліч небесних тіл, багато з яких по розмірах перевершують Землю інколи в багато мільйонів разів. Всяке достовірно наукове дослідження визнає об'єктивне існування, матеріальність Ст
Матеріалізм вважає, що різні явища, що відбуваються в світі, взаємозв'язані і обумовлені. Вони розвиваються у просторі та часі. Вивчення закономірностей, яким підкоряються ці зв'язки, є основним завданням природознавства. В протилежність філософському ідеалізму, що стверджує, що простір і час є не об'єктивною реальністю, а формами людського споглядання, матеріалізм визнає об'єктивну реальність простору і часу. Тому простір і час також піддаються вивченню з боку природознавства.
Розподіл матерії по Ст у просторі та часі, різні небесні тіла і системи тіл, з яких складається Ст, є предметом вивчення ряду розділів астрономії . Астрономія з'ясовує будову всієї тієї частини Ст, яка в даний момент доступна для дослідження. Думки про Ст в цілому засновані на всіх наукових знаннях, складають завдання космології .
Розвиток поглядів на будову Всесвіту. На кожному етапі розвитку суспільства людству була відома будова лише деякої обмеженої частини Ст З удосконаленням методів наукових досліджень і астрономічних інструментів усе більш розширюється доступний для вивчення об'єм Ст Само дослідження стає усе більш глибоким, і наші знання все точніше відображають будову і розвиток області В. Історія, що вивчається, пізнання Ст є одній з найбільш блискучих ілюстрацій ленінської теорії пізнання, згідно якої «... Людське мислення за природою своєю здатне давати і дає нам абсолютну істину, яка складається з суми відносних істин» (Ленін Ст І., Полн. собр. соч.(вигадування), 5 видавництво, т. 18, с. 137). На перших рівнях розвитку культури уявлення про Ст обмежувалися знанням найближчих до житла людини річок, гір, лісів і найбільш помітних небесних світил. Надалі ці знання стали поширюватися на значні області поверхні Землі; наступним етапом було встановлення кулястості Землі і відносної віддаленості небесних світил.
Переворот, здійснений в науці Н. Коперником, вже в 16 ст привів до того, що область Ст, будова якої була в основному правильна зрозуміло і яка піддалася подальшому вивченню, досягла розмірів всієї Сонячної системи. Стало ясно також, що зірки знаходяться від нас на відстанях, що у багато разів перевищують відстані до планет. Але в той період ще не удалося виміряти відстані навіть до найближчих зірок, Астрономія 17—18 вв.(століття) була в основному астрономією планетної системи, тобто була обмежена околицями однієї зірки — Сонця . Діаметр цієї системи, що становить близько 10 млрд. км. , світло проходіт за 10 годин. Точні визначення відстаней до найближчих до нас зірок, вперше вироблені в кінці 30-х рр. 19 ст В. Я. Струве в Росії, а також Ф. Бесселем в Германії і Т. Гендерсоном в Південній Африці, і статистичні дослідження Струве, засновані на підрахунках зірок, відкрили нову сторінку у вивченні В. Граніци тій частині Ст яка стала детально вивчатися, розсувалися до відстаней, прохідних світлом за сотні і тисячі років. Почалася величезна робота по вивченню Галактики, тобто тієї зоряної системи, в яку як один з членів входить Сонце. Лише у 30-х рр. 20 ст удалося з достовірністю встановити розміри і основні межі будови Галактики, поперечник якої виявився рівним близько 30 тис. парсек (близько 100 тис. світлових років), Проте багато важливих особливостей і деталі будови Галактики залишаються ще не вивченими, і інтенсивне дослідження їх продовжується.
В 20-х рр. 20 ст була з'ясована позагалактична природа спіральних і еліптичних туманностей, що виявилися самостійними галактиками, тобто системами того ж порядку, що і наша Галактика. Це дозволило поставити питання пристрої Метагалактики як космічної системи вищого порядку, в яку наша Галактика і її сусіди входять як окремі члени. Сучасні астрономічні інструменти не дозволяють досягти меж Метагалактики, і з достовірністю невідомо, чи існують кордони в цієї системи. Проте інструменти дозволяють спостерігати віддалені члени Метагалактики, що знаходиться від нас на відстанях порядку декількох мільярдів парсек . На ще дальших відстанях можуть спостерігатися квазари — відкритий в 1963 новий вигляд космічних об'єктів. Виключно велика світимість багатьох квазарів, що є, на відміну від галактик, компактними тілами, дозволяє виявляти їх на набагато більших відстанях, чим найбільші галактики.
Обмеженість вивченої частини Ст жодним чином не протіворечит ідеї про просторову нескінченність В. Однако сама постановка питання про просторову кінцівку або нескінченність Ст була пов'язана з класичними уявленнями про абсолютний простір і про абсолютний час. Згідно з же представленнями сучасної фізики, просторовий об'єм, займаний будь-якою реальною або уявною системою, неоднаковий для спостерігачів, рухомих по-різному відносно цієї системи. Поряд з розширенням кордонів доступної для наших досліджень частини Ст відбувається детальніше і глибше вивчення відносно близьких до нас її областей: вже відомо багато деталей будови і властивостей найближчих до нас галактик і скупчень галактик. Розвиток знань відбувається одночасно і вшир, і углиб. Історія науки показує, що ні просторова віддаленість тих або інших частин Ст, ні складний характер причин, лежачих в основі різних явищ в Ст, не можуть унеможливити їх пізнання. Матеріалістична наука, зокрема астрономія, переконливо спростовує виводи агностицизму, поширеного в буржуазній філософії.
Має поширення ряд різних теорій будови Ст в цілому, що грунтуються на припущенні, що спостережувані властивості тієї частини Метагалактики, в якій знаходиться наша Галактика, мають місце всюди в Ст, що екстрапольована таким чином Метагалактика вичерпує всю Ст в цілому. Такі спрощені схеми можуть представляти цінність для багатьох конкретних робіт, метою яких є вивчення властивостей великих об'ємів В. Но при цьому не слід забувати про умовність зроблених припущень. По суті при вирішенні багатьох простих завдань зоряній астрономії також зручно приймати, що Галактика тягнеться нескінченно далеко. При такому допущенні можна отримати, наприклад, перші теоретичні уявлення про розподілі зірок по видимих зоряних величинах або визначити закономірності флуктуацій яскравості Молочного Шляху. Проте, допускаючи нескінченність Галактики при рішенні конкретної задачі, дослідник розуміє умовність такого допущення. Так само згадані вище теоретичні схеми, засновані на спрощених припущеннях і службовці для приватних досліджень, не можна розглядати як теорії Ст в цілому. Інколи вони є лише корисними робочими схемами. Поширення на всю Ст властивостей тій її частині, яка нами в тій або іншій мірі вивчена, протіворечит всьому наявному досвіду дослідження Ст Відомо, що поява нових технічних засобів спостереження, що дозволяють істотно розширити межі доступною спостереженням області Ст, спричиняє кожного разу за собою відкриття якісне нових структурних особливостей. Так, в будові Галактики були виявлені великі відмінності від будови Сонячної системи. Відмінність цих систем не обмежується різними розмірами або кількостями тіл, їх складових: істотнішою є якісна різниця в характері підпорядкування і супідрядності членів усередині кожної з цих систем. Тоді як Сонце містить в собі переважну частину маси всієї Сонячної системи, внаслідок чого рухи планет визначаються в основному його полем тяжіння, основна частина маси Галактики розподілена серед десятків мільярдів зірок, і гравітаційне поле визначається перш за все дією всієї цієї сукупності зірок. Така ж якісна відмінність структур виявляється при переході від Галактики до Метагалактики.
Оскільки в ієрархії вивчених космічних систем саме вище положення займає Метагалактика, то, кажучи про найбільш загальних або найбільш великомасштабних властивостях Ст, мають на увазі іменно властивості і явища Метагалактики. До 70-м-коду рр. 20 ст колективною працею астрономів різних країн встановлено наступні важливі властивості Метагалактики. 1) Галактики в ній не розподілені рівномірно: переважна більшість їх зосереджено в скупченнях і групах галактик. Наша Галактика входить у відносно бідну по числу членів Місцеву групу галактик. 2) Має місце закон взаємного віддалення галактик з швидкостями, приблизно пропорційними їх взаємним відстаням (закон Хаббла). Так, галактики, що знаходяться один від одного на відстані в десять мільйонів парсек , віддаляються друг від друга з швидкостями близько 600 км/сек . Це розширення відповідно до принципу Доплера викликає спостережуване червоний зсув спектральних ліній в спектрах галактик. Все це грандіозне явище часто називають розширенням Всесвіту. 3) У діапазоні міліметрових радіохвиль наша частина Ст рівномірно заповнена радіовипромінюванням, щільність якого відповідає випромінюванню абсолютного чорного тіла з температурою ЗК. Це випромінювання називають реліктовим, оскільки передбачається, що воно є залишком випромінювальних процесів, що мали місце в дуже віддалену минулу епоху, пов'язану з початком існування Метагалактики, Вказані три факти лежать в основі багаточисельних сучасних космологічних схем. Проте поза сумнівом, майбутня космологія, поряд з цими основними фактами, повинна враховувати і багато інших, тонших явищ і обставин.
Структурні особливості Всесвіту. До середини 20 ст було прийнято вважати, що переважна частина речовини доступної для наших спостережень частини Ст зосереджена в зірках і лише невелика його доля складає міжзоряну речовину, планети, комети. Проте після встановлення ролі ядер галактик як активних центрів галактик і відкриття квазарів стало ясно, що в Ст існують тіла з масами, що перевищують зоряні маси по меншій мірі в мільйони разів і більш. Важко оцінити сумарну масу цих зіркоподібних тіл в одиниці об'єму і порівняти її з масою зірок. Проте немає сумнівів, що ці маси грають величезну роль в процесі розвитку Ст Відомо, що квазари найбільш високих светімостей є щонайменше в сотні разів потужнішими генераторами променистої енергії, чим сукупність зірок наймасивніших окремих галактик. Істотно, проте, що зірки разом з міжзоряною речовиною і різними дрібними тілами утворюють зоряні системи, спостережувані нами у вигляді галактик. Твердження, згідно з яким переважна частина речовини Ст зосереджена в галактиках, є, мабуть, досить точним описом реальної картини, особливо якщо взяти до уваги, що квазари можна вважати граничним випадком галактик з дуже яскравими ядрами і відносно бідним зоряним населенням і що нам відомо вже багато об'єктів, які по своїх властивостях є проміжними між квазарами і галактиками класичних типів.
Проте галактики є не далеко найкрупнішими структурними одиницями спостережуваної В. Оні зосереджені в скупченнях і групах галактик; ізольовані галактики зустрічаються рідко. Тенденція галактик до скупчення є одним з найважливіших структурних властивостей В. Ряд досліджень дозволяє вважати, що існують системи вищого порядку, ніж скупчення і групи галактик: скупчення скупчень або надскупчення галактик. Згідно з цими дослідженнями, Місцева система галактик (що включає нашу Галактику) разом з рясним галактичним скупченням в сузір'ї Деви і деякими ближчими групами входить в одне з таких надскупчень. Вивчення надскупчень галактик сильно утруднене унаслідок того, що окремі надскупчення проектуються на піднебінні один на одного і розділення їх часто не може бути виконано з достатньою чіткістю. Тим важче відповісти на питання про існування системи ще вищого порядку, ніж надскупчення. Немає підстав стверджувати, що надскупчення розподілені в Ст рівномірно, тим більше що наглядові дані завжди свідчили про існування неоднородностей все великих і великих масштабів. Неоднорідність і тенденція до скупчення є дуже характерними межами доступною дослідженням частини Ст
Зірки і міжзоряна речовина складаються з іонізованних газів; це дозволяє зробити висновок, що основною фізичною формою речовини в Ст є не тверде тіло, не рідина, не нейтральний газ, а плазма, що складається з іонів і електронів. Проте відкриття пульсарів дало перші наглядові свідоцтва на користь існування надщільних тіл, що складаються в основному з виродженого баріонного газу.
Червоний зсув. Закон Хаббла, що затверджує пропорційність червоного зсуву спектральних ліній (а отже, і швидкостей видалення позагалактичних об'єктів) відстаням до них, справедливий лише для швидкостей, малих в порівнянні з швидкістю світла. Позагалактичні об'єкти, видалені на відстані більше двох мільярдів парсек , також виявляють швидкості видалення, що продовжують зростати із збільшенням відстаней, але закон простий пропорційності вже порушується. Швидкості видалення по променю зору найвіддаленіших галактик, для яких на основі принципу Доплера визначені променеві швидкості, близькі до половини швидкості світла. Завдяки великій світимості, квазари можуть відносно легко спостерігатися на відстанях, що перевершують 2 млрд. парсек. Вже зареєстровані квазізоряні об'єкти, в яких зсув ліній до червоного кінця настільки великий, що довжини хвиль їх випромінювання збільшені в порівнянні з лабораторними значеннями в три і навіть майже в чотири рази. Всі спроби пояснити червоний зсув в спектрах галактик недоплеровськимі причинами залишилися безрезультатними. В даний час (70-і рр. 20 ст) аналогічні спроби робляться відносно червоного зсуву в спектрах квазарів. Проте аналіз отриманих результатів показує, що і ці спроби є безнадійними. Більш того, той факт, що червоний зсув рівний спостерігається в галактик квазарів і в об'єктів проміжних типів (наприклад, n-галактік), переконує в тому, що червоним зсувом є прояв великомасштабних геометричних і кінематичних властивостей простору — часу, мало залежних від фізичних властивостей самих випромінюючих об'єктів і до певної міри незалежних і від еволюції цих об'єктів.
Таким чином, спостереження підтверджують загальні основи тлумачення червоного зсуву, який дається релятивістською космологією. Проте питання про конкретні релятивістські моделі Метагалактики залишається поки що предметом дискусій.
Вікові характеристики Всесвіту. Відкриття багатообразних процесів еволюції в різних системах і тілах, що становлять Ст, дозволило вивчити закономірності космічної еволюції на основі наглядових даних і теоретичних розрахунків. Як одне з найважливіших завдань розглядається визначення віку космічних об'єктів і їх систем. Оскільки в більшості випадків важко вирішити, що потрібно розуміти під «моментом народження» тіла або системи, то, встановлюючи вікові характеристики, мають на увазі дві, взагалі кажучи, різні кількісні оцінки: 1) час, протягом якого система вже знаходиться в спостережуваному стані (або в станах, близьких до спостережуваного в справжню епоху); 2) повний час життя даної системи від моменту її появи до руйнування. Очевидно, що ця друга характеристика, як правило, може бути отримана лише на основі теоретичних розрахунків. Зазвичай першу з вказаних величин називають віком, а другу — часом життя.
Факт взаємного віддалення галактик, складових Метагалактику, свідчить про те, що деякий час тому вона знаходилася в якісно іншому стані і була щільнішою. Найбільш вірогідне значення постійною Хаббла (коефіцієнта пропорційності в залежності, що зв'язує швидкості видалення позагалактичних об'єктів і відстані до них), що становить 60 км/ ( сік · мегапарсек ), приводить до значення часу розширення Метагалактики до сучасного стану, рівному приблизно 17 млрд. років. Така оцінка віку найбільш крупної системи. Представляється дуже природним, що вік галактик і окремих зірок менше цієї цифри.
Наявність неоднородностей у складі багатьох галактик свідчить про те, що вони, не дивлячись на ефект диференціального обертання, не досягли повного перемішування зірок. Це означає, що кожна галактика зробила не більше декількох десятків зворотів довкола своєї осі. Час одного звороту нашої Галактики довкола своєї осі складає близько 200 млн. років, в інших галактик часи звороту мають приблизно ту ж величину. Таким чином, середній вік галактик оцінюється в 10 млрд. років. Це не означає, звичайно, що окремі галактики або навіть групи галактик не можуть бути набагато молодше. Але, ймовірно, немає галактик, вік яких істотно перевищує 20 млрд. років.
Згідно даним позагалактичній астрономії, деякі скупчення і групи галактик мають настільки велику дисперсію швидкостей своїх членів, що сили взаємного тяжіння галактик-членів не можуть утримати їх в скупченнях, такі скупчення повинні розпастися. Період, необхідний для розпаду, оцінюється в більшості випадків в 1—2 млрд. років. Проте є групи галактик, які розпадуться в коротші терміни, — через 200—500 млн. років. Оскільки сучасна зоряна динаміка відкидає можливість формування скупчень і груп з раніше незалежних галактик, доводиться допустити, що ці цифри визначають в таких випадках і вік членів цих груп. Це означає, що серед галактик зустрічаються інколи дуже молоді (в порівнянні з середнім віком) об'єкти, тобто що процес виникнення нових галактик продовжується і на сучасному етапі розвитку Метагалактики.
Існуючі методи визначення вікових характеристик галактик і скупчень галактик дозволяють оцінювати тривалість життя. Але оскільки вік завжди менше тривалості життя, то таким чином отримують і значення верхнього кордону для віку. Оскільки верхні кордони виявляються завжди нижче вказаного віку Метагалактики, то можна стверджувати, що вікові характеристики окремих членів Метагалактики не протіворечат наявній оцінці її віку.
Вік Метагалактики інколи приймають за вік Ст, що характерний для прибічників ототожнення Метагалактики із Ст в цілому. Дійсно, гіпотеза про існування в Ст багатьох метагалактик розташованих просто на деяких відстанях один від одного, не знаходить жодних підтверджень. Проте слід брати до уваги можливість складніших співвідношень між Метагалактикою і В. в цілому і навіть між окремими метагалактиками: у настільки великих об'ємах простору принципи евклідової геометрії виявляються вже непридатними. Ці співвідношення можуть бути складні і в топологічному відношенні. Не можна виключати і можливість того, що кожна заряджена елементарна частка може бути еквівалентна цілій системі галактик, тобто складатися з такої системи. Можливості таких, складніших співвідношень повинні також враховуватися космологією. Тому ще передчасно говорити, що є які-небудь дані про вік Ст в цілому.
Для вивчення минулого Ст з'явилися нові можливості після відкриття квазарів і інших квазізоряних джерел. Найбільш видалені квазари спостерігаються в далеких областях Метагалактики світло від яких доходить до нас за час близько 10 млрд. років. Таким чином, спостерігаючи ці космічні об'єкти, можна судити про полягання згаданих областей Метагалактики у вельми віддаленому минулому. Аналіз результатів спостережень вказує на те, що полягання в цих областях Метагалактики у віддаленому минулому сильно відрізнялося від стану, спостережуваного в сучасну епоху поблизу нашої Галактики. Правда, отриманих статистичних даних ще недостатньо, щоб однозначно інтерпретувати результати спостережень. Можна вважати, що у минулому середня радіосвітимість квазарів була вища сучасною. Не унеможливлено і того, що у віддаленому минулому була вища щільність просторової концентрації квазарів. Проте можна визнавати доведеним, що Метагалактика дійсно еволюціонує, і так звана «теорія стаціонарного Всесвіту» вже майже не знаходить прибічники.
Життя в Всесвіту. Оскільки гігантські галактики містять більше 100 млрд. зірок кожна і оскільки їх число в Метагалактиці не менше 100 мільйонів, то загальне число зірок в Ст, очевидно, перевершує 10 19 . Тому природно виникає питання про частоту тієї, що зустрічається органічного життя на планетах, існування яких довкола цих зірок вважається дуже вірогідним.
Очевидно, що відомі на Землі форми життя не можуть існувати при всіх можливих фізичних умовах на планетах. Таких форм немає на Луне і, ймовірно, не виявиться на Сатурні або Урані. На жаль, біології не удалося з'ясувати граничні значення параметрів фізичних умов на планетах, що допускають існування земних форм життя. Ці межі накладають обмеження на температуру, значення щільності атмосфери, прискорення сили тяжіння, тривалість доби і склад атмосфери. Повинно грати деяку роль і наявність рідких басейнів. Тим не менше важкий собі уявити, щоб ці межі виявилися настільки вузькими, щоб лише нікчемна частина планет їм задовольняла. Тому вкрай ймовірно, що в Метагалактиці існують мільярди планет, на яких є більш менш відповідні умови для виникнення органічного життя. Природно, що можливість появи розумних істот як вищого етапу процесу біологічного розвитку пов'язана із строгішими обмеженнями, що накладаються на діапазон, постійність і тривалість збереження певних фізичних умов. Тому цілком можливо, що позаземні цивілізації зустрічаються вельми рідко. Проте і в цій проблемі далі за деякі припущення доки просунутися не удалося.
Нарешті, можлива і ширша постановка питання. Можна, не обмежуючись відомими на Землі формами життя, вивчати в загальному вигляді можливість існування систем, що сприймають, зберігають і переробляють інформацію, починаючи від самих елементарних до найбільш складних. Поза сумнівом, ширший клас планет може виявитися придатним для розвитку на них подібних систем, якщо дійсно відомі нам форми життя є не єдиними.
Проте глибоке вивчення цього питання стане можливим лише в результаті подальших успіхів сучасної біології.
Людина і Всесвіт. Використання знарядь праці дозволило людині стати господарем Землі . Поява знарядь розумової праці і розвиток техніки взагалі дозволила йому вийти за межі земної кулі і опанувати найближчий космічний простір. В майбутньому людина відвідає всі планети і проникне навіть за межі Сонячної системи. Техніка дозволила людині приступити до переробки природи Землі. Побудовані канали, створені нові моря, пробиті в горах величезні тунелі, в пустелях виникають сади. Правда, на жаль, спостерігаються і негативні явища: гинуть окремі види тваринного світу, забруднюється атмосфера. Але в цілому перетворення відбуваються відповідно до потреб людського суспільства. Немає сумнівів, що з часом людина почне переробляти В. Созданіє нових небесних тіл — штучних супутників є лише першими кроками в цьому напрямі. Вихід нашої цивілізації за межі Землі є найважливішим підсумком розвитку 50-х і 60-х рр. 20 ст Немає сумніву, що продовження діяльності людства в цьому напрямі зробить величезний вплив на подальший прогрес людського суспільства.
Літ.: Воронцов-Вельямінов Би. А., Нариси про Всесвіт, 6 видавництво, М., 1969; Шкловський І. С., Всесвіт життя, розум, 2 видавництва, М., 1965; Агекян Т. А., Зірки, галактики, метагалактика, М., 1966; Амбарцумян Ст А., Проблеми еволюції Всесвіту. Сб., Ер., 1968; Зельдовіч Я. Б., Новіков І. Д., Релятивістська астрофізика, М., 1967; Бербідж Дж., Бербідж М., Квазари, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1969; Хойл Ф., Галактики, ядра і квазари, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1968.
