Курс по концепции современного естествознания

42Космоси происхождение жизни

Вистории науки и культуры в течение длительно-

го времени складывались две основные концепции происхождения жизни.

Первая из них считает, что возникновение жизни

произошло в результате акта божественного творения. Эта концепция получила название креациониз-

ма. Согласно этой теории происхождение животных

ирастений носит сверхъестественный характер.

Вторая, материалистическая концепция, всегда

пыталась доказать естественность происхождения живого, хотяневсегдамоглаэтоподтвердитьспомощью фактов. По этой причине достаточно продолжительное время имела хождение идея возможности «самозарождения» жизни. Такого взгляда придержи-

вались Р. Декарт, Г. Галилей, Г. Гегель и другие ученые и мыслители. Только в 1862 г. французский ученый

Л. Пастер доказал, что никакого «самозарождения» не существует и любой новый организм может появиться только отдругого живого организма.

В ХIХ в. появляется идея о том, что жизнь могла

быть занесена на Землю из космоса в виде «заро-

дышей жизни». Наиболее рельефно эта точка зрения проявиласьвгипотезепанспермии, выдвинутойвна-

чале ХХ в. шведским ученым С. Аррениусом. Он полагал, что «зародыши жизни» (споры) перемещаются вкосмическомпространствеподдействиемсветовых лучей. Оказавшись на Земле в благоприятных условиях, эти споры развились и приобрели известные науке формы. Этагипотезапри всей ее внешней при-

влекательности имеетсущественные недостатки: 1) данные современной науки говорят о том, что условия космоса губительны для любых форм жизни, даже простейших;

2)онафактическинепытаетсядатьответнавопрос

отом, какова природа «жизненных спор», при каких условиях и где они зародились.

Начиная с 1924 г. российский ученый А. И. Опарин сталразрабатыватьгипотезуопроисхождениижизни на Земле, согласно которой периоду биологической, дарвиновской эволюции предшествовал длительный период эволюции химической. В ходе нее проис-

ходил сложный синтез органических веществ под действием земных условий: температуры, свойств атмосферы и других. К этим условиям относятся также уровень радиации, положение Земли относительно Солнца, масса Земли. Синтезу органических веществ в водахпервичного океана способствовало большое количество углерода и азота, ставшихстроительным материалом для органических соединений.

Возникновение коацерватов (от лат. coacervus — сгу-

сток, куча) — «комков» белка в водах океана— стало важнейшим этапом на пути возникновения жизни. Коацерваты со временем приобрели свойство обмена веществом с окружающей средой и способность к самовоспроизведению. Они стали основой для воз-

никновения протоклетки.

43Эволюция Вселенной

Вклассической науке господствовала теория ста-

ционарной Вселенной: она всегда была почти такой же, как сейчас. Современные космологические мо-

дели Вселенной базируются на общей теории относительности Эйнштейна, в соответствии с которой метрика пространства и времени определяется распределением гравитационных масс во Вселенной, свойства которой обусловлены, прежде всего, средней плотностью материи.

Современная космология строит модели Вселен-

ной, исходя из уравнениятяготения из общейтеории относительности А. Эйнштейна. Оно имеет много решений.

Первую модель разработал сам А. Эйнштейн в

1917 г. Эта модель имеет стационарный характер:

Вселенная стационарна, бесконечна во времени и безгранична в пространстве. В 1922 г. российский математик и геофизик А. А. Фридман дал свое решение уравнения общей теории относительности А. Эйнштейна, имеющее три варианта. В случае, когда средняя плотность вещества и излучения равна критической величине, то мировое пространство является евклидовым и Вселенная неограниченно расширяется от первоначального точечного состояния. Если же средняя плотность меньше критической, то пространство обладаетгеометрией Н. И. Лобачевского и также неограниченно расширяется. И, в-третьих, если плотность больше критической, пространство Вселенной оказывается римановым, расширение Вселенной на определенном этапе сменяется сжатием и продолжается вплотьдо точечного, сингулярного состояния.

Как показывают объективные данные, плотность Вселенной меньше критической, т.е. более вероятна модель второго типа с временем Н. И. Лобачевского

ибесконечным расширением.

Расширение Вселенной считается установленным

фактомврезультатеобнаруженияэффектаК. Доплера, красного смещения— смещения линий в спектре источника излучения в сторону красной части спектра по сравнению с линиями эталонных спектров. Красное смещение возникает, когда расстояние междуисточником излучения и его приемником уве-

личивается (эффект К. Доплера).

В1929 г. Э. П. Хаббл обнаружил, что все галактики движутсяотнассоскоростью, возрастающейпропорциональнорасстоянию, чтотакжеубедительносвидетельствует о расширении Вселенной.

Всоответствии с этой моделью Вселеннаявозникла спонтанно, врезультатевзрываизсостояниясочень большойплотностьюиэнергией(состояниясингуляр-

ности). По мере расширения температура Вселенной снижалась оточеньбольшойдо низкой, при которой возникли условия для образования звезд и галактик.

Втечение 1 млн лет температура была больше несколькихтысяч градусов, при которых не могут обра-

зоваться атомы. И космическое вещество имело вид разогретой плазмы, состоящей из ионизированного водорода и гелия.

44 Эволюциятехники

Существуетрядконцепцийисторическогоразвития техники.

В классическом марксистском видении ее история выражена цепочкой последовательных ступеней: ручные орудия, ремесленно-мануфактурный период, машинная техника, автоматизированные системы. Технические функции, осуществляемые человеком в ходе развития общества, переносятся натехнические устройства.

Американский философ и социолог Л. Мамфорд предлагает основной вид энергии и основное структурноевеществотехническихсредстввкачествекритерия периодизации развития техники. Выделяются

три эпохи: первая, эотехническая (1000–1750 гг.),

имеет в основе технологию «воды и дерева»; вторая, палеотехническая (вторая половина XVIII в. — середина XX в.), опирается на комплекс «угля и железа»; последняя, неотехническая, современная, использует комплекс «электричества и сплавов».

Испанский мыслитель Ортега-и-Гассет выделяет

3 значительные стадии технической эволюции:

техника случая, техника ремесла, техника человекатехника. Критерием выделения стадий является от-

ношениемеждучеловекомитехникой, т.е. представ-

ление или мнение, которое сложилось у человека о технике, ее функции.

Техника случая — это техника древности, техника доисторического человека. Техническое открытие как таковое отсутствует, случайность способствует изобретению. Сейчас такого рода технику можно наблюдать у пигмеев Новой Гвинеи и Центральной Африки, туземцев Австралии и др.

В результате увеличения головного мозга предки человека стали отмечать связи между предметами и запоминать их. В результате бессознательного обращениядикарясокружающимипредметамивнезапно, по случайности возникала определенная ситуация, приводящаякновомуиполезномурезультату. Первобытныйдикарьнеосознавалтехникикактаковой. От- крытие—делослучая, а не результатцеленаправленного поиска. Скорее само решение ищет человека, а не наоборот. Он считает, что природа сама открывает ему тайны техники. Техника направлена от природы к человеку.

Вторая стадия технической эволюции — ремес-

ленная техника. Это техника Древней Греции, доимператорского Рима и эпохи Средневековья. В этих обществах расширился набор технических действий, появилисьлюди, специально осваивающие эти дей-

ствия — ремесленники. Техника понимается через трудремесленников— сапожников, кузнецов, шорников. Человек не знаетотехнике кактаковой, он знает, что естьлюди-техники. Хотя люди отличали ремесло отприродныхкачеств, все же считали егодаром природным. Даже сейчас такое понимание сохранилось, например, говорят: «музыкант от бога».

Гигантский рост технических действий и достиженийпривелкзависимостичеловекаотсверхприродного. Значениетехники в жизни общества настолько возросло, что возникает понятие техногенной цивилизации.

Согласно исследованиям, проведенным со спутни-

ков, пространство пронизано микроволновым излу-

чением. Это микроволновое излучение является «наследством» от более ранних стадий существования нашей Вселенной.

К началу 1930-х гг. было известно, что большинство звезд состоят из гелия. Однако оставалось загад- кой—откудаберетсяуглерод. В1950-егг. английский астрофизик, писатель, администратор,драматургФред Хойл восстановилходреакцийвзвездах. Именно эти рассуждения позволили Хойлув 1953 г. предсказать важный энергетический уровень ядра углерода-12, и эксперименты физиков подтвердили его прогноз. Вдальнейшем американский физик УильямФаулер, проведя соответствующие эксперименты, подтвердил данную теорию. И только потом была подготовлена соответствующая теоретическая база.

Ученые Ральф Алфер и Роберт Герман библейским словом«илем» назвалипервичноевещество. Изнего потом, по утверждению Алфера и Германа, и образовалась наша Вселенная. Это первичное вещество было не что иное, как нейтронный газ. Эти ученые разработали теорию, согласно которой к свободным нейтронам присоединялись тяжелые ядра. Этот процесс закончился только тогда, когда закончились свободные нейтроны. Хойл, не принявший теорию Алфера и Германа всерьез, назвал ее «the big bang theory» — т.е. теория большого хлопка, но в России она больше известна как теория Большого взрыва.

Также существовала и теорияхолоднойВселенной.

Ее автор советский физик, физико-химик и астрофизик Я. Б. Зельдович заметил, что данные радио-

астрономии не подтверждали большую плотность и большую температуру излучения (которые должны были быть при версии «горячего» происхождения Вселенной). Зельдович исходным веществом называл электронный газ с примесью нейтрино.

Этапы развития Вселенной

Начальную стадию существования Вселенной де-

лят на 4 эры: эра адронов; эра лептонов; фотонная эра; эра излучения.

Во время первой эры, эры адронов, элементарные частицы разделились на адроны и лептоны. Адроны участвоваливболеебыстрыхпроцессах, алептоны—

вболее медленных.

Во время второй эры, эры лептонов, часть частиц

выходит из равновесия с излучением, а Вселенная становится прозрачной для электронных нейтрино.

Во время третьей, фотонной эры главную роль в развитии Вселенной начинают играть фотоны. В начале данной эры число протонов и нейтронов было примерно равным, но затем они стали превращаться друг в друга.

Во время четвертой эры, эры излучения, протоны начинают захватывать нейтроны; образуются ядра бериллия илития, а плотностьВселенной уменьшается примерно в 5–6 раз. Из-за уменьшения плотности Вселенной начинают образовываться первые атомы. После четвертой эры (эры излучения) наступила ещеоднаэра: пятая, звезднаяэра. Вовремязвездной эрыначалсясложныйпроцессформированияпротозвезд и протогалактик.

46 Солнечная система

Научные гипотезы об образовании Солнечной си-

стемы появились в ХVII–XVIII вв. (Р. Декарт, Ж. Бюффон).

Наиболее удачной гипотезой этого периода являет-

сянебулярнаятеорияКанта–Лапласа: вращающееся облакомежзвездногогазаконденсировалось, Солнце и вся Солнечная система образовались из сжимающейся газовой туманности. Часть газового вещества отделиласьотцентрального сгустка (Солнца) поддействием центробежных сил (в результате ускорения вращения в ходе сжатия) и послужила материалом для формирования планет.

Наиболее распространенной является электромагнитнаягипотезаопроисхожденииСолнечнойси-

стемы, предложенная Х. Альфвеном и доработанная Ф. Хойлом, в соответствии с которой электромагнитные силы оказали решающее влияние на образование Солнечной системы.

Ныне считается, что первоначальное газовое обла-

ко— материальная основа Солнца и планет— представляло собой ионизированный газ, испытывавший воздействие электромагнитных сил. Из огромного газовогооблакаврезультатеконцентрациивозникло Солнце. На очень большом расстоянии от него осталисьчасти этого облака, гравитационные силы стали притягивать эти остатки газа к Солнцу, но его магнитное поле оставило падающий газ на различных расстояниях, что и определило местонахождение планет, образовавшихся из этих остатков газа. Воздействие гравитационных и электромагнитных сил способствовалоконцентрации, сгущениючастейпадающего газа и превращению их в планеты.

Солнце— плазменный шар с плотностью 1,4 г/см3 и температурой на поверхности 6000 К. В короне

(атмосфере) Солнца происходят вспышки— протуберанцы.

Солнечная активность имеет цикл 11 лет. Термоядерные реакции превращения водорода в гелий являются источником солнечной энергии.

Скорость движения Солнца вокруг оси Галактики составляет 250 км/с.

ВозрастСолнца иСолнечной системы— 5 млрдлет. Наблюдательная астрономия изучает планеты, их происхождение на примере нашей Солнечной системы.

Планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнцапоэллиптическиморбитамивзависимостиот удаленностиотСолнцарасположенывтакомпорядке: Меркурий, Венера, Земля(одинспутник— Луна), Марс (два спутника — Фобос и Деймос), Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

В Солнечной системе наиболее изучены планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс). Строение планет имеет слоистый характер, т.е. выделяют несколько сферических оболочек, которые различаются плотностью, фазовыми состояниями, химическим составом и др.