Віхи розвитку української космології

Міністерство  освіти і науки, молоді і спорту України

Чернівецький  національний університет ім.Ю.Федьковича

 

 

 

 

 

Реферат

На  тему:

«Віхи розвитку української космології»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                 Виконав

      Студентка

                                                                   

 

Чернівці,2012

 

 

Віхи розвитку української космології

 

Космологія є вченням про  Всесвіт як ціле. На сьогодні вона охоплює  всі основні досягнення фізичної науки від загальної теорії відносності  до теорії елементарних частинок. Зародження та становлення космології пов’язано  передусім з іменами А.Ейнштейна, В. де Ситтера, О.О.Фрідмана, Дж.Гамова, Е.Б.Глінера, Я.Б.Зельдовича, Д.І.Новікова, П.І.Фоміна, С.Хокінга, Р.Пенроуза, А.Лінде, Д.В.Волкова, Д.А.Кіржніца, О.Віленкіна. В її формуванні досягнення українських вчених та вихідців з України відіграють не останню роль. Так, П.І.Фоміним була вперше запропонована модель виникнення Всесвіту внаслідок вакуумних флуктуацій; вихідцем з України Дж.Гамовим – модель Великого вибуху – модель розширення Всесвіту, в якій перед розширенням Всесвіт знаходився в сингулярному стані; Д.В.Волковим побудувано теорію супергравітації – фізичну теорію, що включає додаткові виміри, суперсиметрію та гравітацію.

Важливу роль в космології відіграє тяжіння, оскільки воно визначає взаємодію  мас на великих відстанях, характерних  для космології, а отже і динаміку космічної матерії. В 1946–1948 рр. вихідець з України Дж.Гамов сформулював модель Великого вибуху, яка була підтверджена в 1965 р. відкриттям космічного фонового (реліктового) випромінювання – залишкового випромінювання ранньої стадії еволюції Всесвіту. І в тому ж році вихідець з України Е.Б.Глінер вказав на можливість існування стадії експоненціального розширення Всесвіту у вакуумно подібному стані.  У 1973 р. український фізик П.І.Фомін показав можливість спонтанного квантового народження просторово замкненого Всесвіту з вакууму. Нині космологія надзвичайно активно розвивається і впливає на формування наукової картини світу. Вона пов’язана з точним природознавством – математикою, астрономією та фізикою, з усіма науками про природу в їх сукупності, утворюючи разом з ними деяку єдину систему знань або уявлень про Всесвіт. Висновки космології мають велике світоглядне значення.

Дослідження в галузі загальної  теорії відносності та космології в  Україні проводяться в Інституті  теоретичної фізики ім.М.М.Боголюбова НАН України, Національному науковому центрі «Харківський фізико-технічний інститут», Головній астрономічній обсерваторії НАН України, Дніпропетровському та Одеському університетах, астрономічних обсерваторіях Львівського та Київського університетів, Інституті прикладних проблем механіки і математики НАН України. Однак на сьогодні цілісного збалансованого розгляду історії досліджень в галузі загальної теорії відносності та космології в Україні не існує. В зв’язку з цим виникла необхідність показати зародження та розвиток цих галузей науки в Україні та внесок у них українських вчених, причому в світовому контексті. Важливо простежити також, як сприймалася теорія відносності на початку свого розвитку науковими колами України, висвітлити їх роль у поширенні нових ідей, а також пріоритетні результати, одержані українськими вченими в галузі загальної теорії відносності та космології. Необхідно показати основні наукові центри України, в яких проводяться дослідження в цих галузях та сучасний стан їх розвитку в Україні. Актуальним є також питання внеску зарубіжних вчених – вихідців з України в загальну теорію відносності та космологію.

“Космологія – це вчення, яке вивчає Всесвіт  як ціле та включає в себе вивчення структури та еволюції всієї частини  Всесвіту, яку охоплюють астрономічні спостереження”.

До 60–70-х рр. ХХ ст. космологія переважно  вважалась розділом астрономії, іноді  фізики і навіть філософії. В рамках сучасного інфляційного сценарію космологія з “розділу астрономії, пограничного з фізикою і філософією”, перетворюється у галузь знань, в якій природничо–наукові дисципліни “зрівняні в правах” з більш загальними й абстрактними (наприклад, філософією, математикою). Під час дисертаційного дослідження проводились анкетування серед провідних космологів України та вихідців з України. Щодо питання, чи можна вважати космологію сьогодні окремою наукою, український космолог Ю.В.Штанов говорить, що сьогодні – це вже окрема наука, а не розділ астрономії, як вважалось ще 30 років тому. В ній використовуються всі основні наукові методи: спостереження – спостережна космологія; узагальнення або формулювання гіпотез – цими питаннями займаються в більшості фізики–теоретики; прогноз – формулювання наслідків із запропонованної гіпотези та перевірка прогнозуючих наслідків. Вихідець з України, один з провідних космологів сучасності О.В.Віленкін, також пише, що космологія сьогодні є окремою наукою.

1. Передісторія космології (донаукові уявлення про Всесвіт, до XVIІ ст).
1. Міфологічні уявлення в Стародавньому світі (до IV ст.до н.е.).
2. Перші ідеї геоцентризму (IV ст. до н.е. – II ст.).
3. Панування геоцентричної моделі Всесвіту (IІ ст.–XV ст.).
4. Формування геліоцентризму (середина XVI ст. – XVIІ ст.).
2. Дорелятивістська космологія (кінець XVIІ ст. – початок XХ ст.).
1. Перші теорії гравітації і наукові моделі Всесвіту (кінець XVII ст. – середина XVIIІ ст.).
2. Етап ієрархічної будови Всесвіту (середина XVIIІ ст. – початок ХХ ст.).
3. Період релятивістської космології (початок ХХ ст.–60-ті рр.ХХст.).
1. Початок релятивістської космології та перші релятивістські моделі Всесвіту (початок XX ст. – 20-ті рр. ХХ ст.).
2. Моделі динамічного Всесвіту (20–40-і рр. ХХ ст.).
3. Розробка та становлення моделі Великого Вибуху (40–60-ті рр.ХХст.).
4. Період інфляційної космології (з 70-х рр. ХХ ст.).
1. Квантові моделі народження Всесвіту (70–90-ті рр.ХХ ст.).
2. Етап “надточної космології” (від 90-х рр.ХХ ст.).

На теренах нашої країни до часів  Київської Русі панували міфологічні  уявлення про розвиток і будову Всесвіту. В XVII ст. в навчальних закладах України викладали поширені на той час моделі світу: геоцентричну, геліоцентричну, модель Тихо Браге. В XVIIІ ст. в лекціях для студентів з’являються поняття руху Декарта, а пізніше закони Кеплера, філософія Канта, система Канта–Лапласа походження Сонячної системи. Наукова та викладацька діяльність вчених–педагогів в ХІХ ст. підготувала грунт для подальшого розвитку фізичної та астрономічної науки в Україні. Теорія відносності вперше розглядається в 1911 р. До першої третини  
ХХ ст. вона широко обговорюється в наукових колах. Одні вчені сприймали її та поширювали серед студентів, інші – виступали проти теорії відносності. З 20-х рр. ХХ ст. в аналіз нових ідей Ейнштейна долучились філософи–марксисти. Виходить чимало статей з негативними відгуками щодо теорії тяжіння. Українські вчені в період першої третини ХХ ст. уточнювали та модифікували виведення перетворень Лоренца та розглядали проблеми релятивістської механіки. В їх працях присутні аналіз та обговорення ідей зарубіжних науковців. З періоду інфляційної космології починається фактично розвиток сучасної космології в Україні – П.І.Фомін запропонував модель виникнення Всесвіту, Д.В.Волков побудував теорію супергравітації, яка об’єднує в собі різні фізичні взаємодії. Нині науковці України беруть участь у формуванні нових моделей Всесвіту, які узгоджувались би з надточними спостережуваними даними.

 

ВИСНОВКИ

Проведене дослідження дозволяє сформулювати деякі узагальнюючі висновки, найважливішими з яких є:

1. Вперше запропонований логічно обгрунтований варіант періодизації космології, який дає змогу чітко прослідкувати її розвиток.
2. Вперше показано формування та розвиток космології та теорії відносності в Україні як органічної складової частини світової науки, зокрема сучасний стан досліджень в галузі загальної теорії відносності та космології в Україні. Науковими центрами з загальної теорії відносності та космології в Україні є Інститут теоретичної фізики ім.М.М.Боголюбова НАН України, Дніпропетровський та Одеський університети, обсерваторії Львівського та Київського університетів, Головна астрономічна обсерваторія, Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» та Інститут прикладних проблем механіки і математики НАН України.
3. Висвітлено внесок українських вчених у розвиток загальної теорії відносності та космології. Серед ключових результатів наступні: П.І.Фомін спільно з В.В.Кузьмичовим дали точний розв’язок Вейля для рівнянь Ейнштейна. М.П.Коркіною запропоновано розв’язок рівнянь Ейнштейна для сферично симетричного гравітаційного поля в гауссовських координатах. Б.С.Новосядлий разом із зарубіжними фахівцями вперше числовими методами аналізу довів, що моделі зі змішаною прихованою масою та космологічною сталою пояснюють всю сукупність спостережуваних даних про великомасштабну структуру Всесвіту.
4. Реконструйовано наукові біографії забутих фізиків-теоретиків України – Л.Й.Кордиша та Л.Я.Штрума. Під час дослідження було з’ясовано спірне питання про присудження звання члена-кореспондента ВУАН Л.Й.Кордишу, введено у науковий обіг документи, які встановлюють його дату народження. Із залученням архівних даних було з‘ясовано, що кандидатура Л.Й.Кордиша в 1929 р. подавалась на звання члена–кореспондента ВУАН, але він написав відмову від неї і надалі не розглядався як кандидат до ВУАН. В роботі вперше розкривається науковий доробок репресованого в 1936 р. професора Л.Я.Штрума.
5. Документально доведено пріоритет українського фізика–теоретика П.І.Фоміна стосовно побудови вакуумної космологічної моделі.
6. Знайдено маловідомі праці з загальної теорії відносності науковців першої половини ХХ ст.: І.Є.Огієвецького, М.П.Кравчука, В.Е.Лашкарьова, Л.Я.Штрума, Я.І.Грдіни, О.П.Грузінцева, Б.П.Герасимовича, Л.Й.Кордиша, Б.Дюшена, М.Столярова, С.Чорного, В.Є.Дяченко. Аналіз цих праць дав підстави стверджувати, що сприйняття теорії відносності було пов’язано з її розумінням в контексті електромагнітної картини світу. В першій третині ХХ ст. в Україні було сформовано ставлення до теорії відносності: Л.Й.Кордиш, М.П.Кравчук, І.Ю.Огієвецький, визнавали теорію Ейнштейна та розуміли її некласичний характер. Я.І.Грдіна та М.П.Кастерін прагнули зберегти концепцію ефіру та класичні уявлення про простір і час.
7. Вперше показано внесок та місце зарубіжних вчених – вихідців з України в розвиток досліджень в галузі загальної теорії відносності та космології. Всесвітньо відомими іменами фахівців з загальної теорії відносності та космології, які народились в Україні є Д.Д.Іваненко, Г.А.Гамов, М.П.Бронштейн, А.Л.Зельманов, О.С.Компанєєц, Є.М.Ліфшиць, І.С.Шкловський, І.М.Халатніков, І.Б.Хріплович, В.І.Огієвецький, Е.Б.Глінер, О.В.Віленкін. Серед ключових результатів вихідців з України наступні: Дж.Гамовим побудував модель Великого вибуху, М.П.Бронштейн застосував у фізиці мікросвіту ейнштейнівську теорію гравітації.