1.3.Теоретическая судьба Вселенной.
Весь окружающий нас мир представляет собой Вселенную. Точно не известно существовала ли она вечно или же образовалась из чего-то. На данный момент наиболее популярная теория её возникновения - "Теория Большого взрыва". По этой теории вселенная произошла в результате мощнейшего взрыва из которого образовалось пространство и время, с тех пор Вселенная продолжает расширяться. Дальнейшая ее судьба не известна. Отсюда возникают различные теории конца Вселенной. Долгосрочный расчёт будущего Вселенной напрямую зависит от процесса расширения Вселенной: будет ли он бесконечно долго ускоряться, или скорость его расширения будет постоянной на протяжении значительного времени, или же в какой-то момент Вселенная начнет сжиматься. Считается, что это зависит от средней плотности Вселенной (т. н. критической плотности).
Существует три основных сценария конца Вселенной: Большое замерзание, Большое сжатие(теория хруста) и Большой разрыв.
Одним из сценариев конца Вселенной является теория "Большого замерзания". В этом случае, Вселенная будет расширяться, и всё во Вселенной будет удаляться дальше и дальше друг от друга. Удаляясь, объекты будут остывать. У звезд будет постепенно заканчиваться топливо и они будут умирать, при этом не будут образовываться новые звезды, так как рядом не будет никаких других частиц. Так, одна за другой, звезды умрут и не будут больше производить тепло. Вселенная остынет и станет холодной и безжизненной.
Согласно теории "Большого сжатия", если плотность Вселенной больше так называемой критической плотности, то на определенном этапе силы гравитации остановят расширение вселенной и запустится обратный процесс. Вселенная начнет сжиматься. Со временем материя начнет коллапсировать в черные дыры, которые затем начнут срастаться между собой образуя единую черную дыру. Таким образом вселенная снова схлопнется в сингулярность, а затем возможно произойдет новый Большой взрыв, и все начнется по новому. С этим сценарием связано множество других интересных теорий, в частности о том, что в результате сжатия Вселенной возможно, что время пойдет в обратном направлении.
Ну и третий сценарий - "Большой разрыв". Большинство ученых не верит в этот сценарий. Современные теории Вселенной утверждают, что Вселенная расширяется с постоянным ускорением. По сценарию же Большого разрыва, расширение Вселенной будет происходить все с большим ускорением, в результате ускорение достигнет таких значений, что фундаментальные силы (такие, как те, что удерживают атомы вместе) не будут иметь эффекта, и все разорвется.
2. Теория возникновения жизни и биосферы.
2.1.Зарождение жизни.
Проблема происхождения жизни не только привлекает к себе пристальное внимание ученых разных стран и специальностей, но интересует вообще всех людей мира. С момента возникновения жизни природа находится в непрерывном развитии. Процесс эволюции длится уже сотни миллионов лет, и его результатом является то разнообразие форм живого, которое во многом до конца еще не описано и не классифицировано.
Существует несколько теорий зарождения жизни на планете. Наиболее известными к настоящему времени теориями возникновения жизни являются следующие.
Креационизм. Согласно этой теории жизнь была создана сверхъестественным существом – Богом в определенное время. Этого взгляда придерживаются последователи почти всех религиозных учений. Однако и среди них нет единой точки зрения по этому вопросу, в частности, по трактовке традиционного христианско-иудейского представления о сотворении мира (Книга Бытия).
Одни буквально понимают Библию и считают, что мир и все населяющие его живые организмы были созданы за шесть дней продолжительностью по 24 часа. В 1650 г. архиепископ Ашер, сложив возраст всех людей, упоминающихся в библейской генеалогии, вычислил, что Бог приступил к сотворению мира в октябре 4004 г. до н.э. и закончил свой труд в декабре 23 октября в 9 часов утра, создав человека. При этом, правда, получается, что Адам был сотворен в то время, когда на Ближнем Востоке уже существовала хорошо развитая городская цивилизация.
Другие же не относятся к Библии как к научной книге и считают, что главное в ней – божественное откровение о создании мира всемогущим Творцом в понятной для людей древнего мира форме. Другими словами, Библия не отвечает на вопросы «каким образом?» и «когда?», а отвечает на вопрос «почему?». В широком смысле креационизм допускает, таким образом, как создание мира в его законченном виде, так и создание мира, эволюционирующего по законам, заданным Творцом.
Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и поэтому недоступный для наблюдения. Однако для верующего теологическая (божественная) истина абсолютна и не требует доказательств. В то же время, для настоящего ученого научная истина не является абсолютной, она всегда содержит элемент гипотезы.
Таким образом, концепция креационизма автоматически выносится за рамки научного – исследования, поскольку наука занимается лишь теми явлениями, которые поддаются наблюдению, могут быть подтверждены или отвергнуты в ходе исследований (принцип фальсифицируемости научных теорий). Другими словами, наука никогда сможет ни доказать, ни опровергнуть креационизм.
Теория панспермии. Согласно этой теории жизнь была занесена на Землю извне, поэтому ее, в сущности, нельзя считать теорией возникновения жизни как таковой.
Она не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а просто переносит проблему происхождения жизни в какое-то другое место Вселенной
Теория самопроизвольного зарождения жизни. Теория возникновения жизни из неживого вещества.
Эта теория была распространена в Древнем Китае, Вавилоне, Египте. Аристотель, которого часто называют основателем биологии, развивая более ранние высказывания Эмпедокла об эволюции живого, придерживался теории самопроизвольного зарождения жизни. Он считал, что «..живое может возникать не только путем спаривания животных, но и разложением почвы.».
С распространением христианства эта теория оказалась в одной проклятой церковью «обойме» с оккультизмом, магией, астрологией, хотя и продолжала существовать где-то на заднем плане, пока не была опровергнута экспериментально в 1688 г. итальянским биологом и врачом Франческо Реди. Принцип «Живое возникает только из живого» получил в науке название Принципа Реди. Так складывалась концепция биогенеза, согласно которой жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни.
В середине XIX века Л. Пастер окончательно опроверг теорию самопроизвольного зарождения и доказал справедливость теории биогенеза.
Концепция стационарного состояния жизни.
По мнению В. И. Вернадского, нужно говорить об извечности жизни и проявлений её организмов, как мы говорим об извечности материального субстрата небесных тел, их тепловых электрических, магнитных свойств и их проявлений. Всё живое произошло от живого (принцип Реди). Отлична от первой гипотезы но имеет одинаковую мативацию.
Примитивные одноклеточные организмы могли возникнуть только в биосфере Земли, а также в биосфере Вселенной. По мнению Вернадского, естественные науки построены на предположении, что жизнь с её особыми качествами не принимает никакого участия в жизни Вселенной. Но биосферу нужно брать как целое, как единый живой космический организм (тогда и отпадает вопрос о начале живого, о скачке от неживого к живому).
Теория биохимической эволюции. Жизнь возникла в специфических условиях древней Земли в результате процессов, подчиняющимся физическим и химическим законам. Последняя теория отражает современные естественнонаучные взгляды и поэтому будет рассмотрена подробнее.
Сейчас считается общепризнанным, что возникновение жизни на Земле представляло собой закономерный процесс, вполне поддающийся научному исследованию. В основе этого процесса лежала эволюция соединений углерода которая происходила во Вселенной задолго до возникновения нашей Солнечной системы и лишь продолжалась во время образования планеты Земля – при формировании ее коры, гидросферы и атмосферы.
Вопрос о происхождении жизни труден в исследовании, потому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания качественно нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений. Ученые сегодня не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на Земле. Трудность — в невозможности проведения прямого эксперимента по возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует использование основного научного метода).
Вопрос происхождении жизни интересен не только сам по себе, но и тесной связью с проблемой отличия живого от неживого, а также связью с проблемой эволюции жизни. Для понимания закономерностей эволюции органического мира на Земле необходимо иметь общее представления об эволюции и основных свойствах живого. Для этого необходимо охарактеризовать живые существа с точки зрения их некоторых особенностей и выделить основные уровни организации жизни.
Когда-то считалось, что живое можно отличить от неживого по таким свойствам, как обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение, приспособляемость. Но анализ показал, что порознь все эти свойства встречаются и среди неживой природы, и поэтому не могут рассматриваться как специфические свойства живого.В одной из последних и наиболее удачных попыток дать определение понятию жизнь, живое характеризуется следующими особенностями, сформулированными Б. М. Медниковым в виде определения теоретической биологии:
«Жизнь – процесс существования биологических систем (например, клетка, организм растения, животного), основу которых составляет сложные органические вещества и способные самовоспроизводиться, поддерживать свое существование в результате обмена энергией, веществом и информацией со средой».
Примечание.
В настоящее время существует несколько научных определений жизни, но все они не точны. Одни из них настолько широки, что под них попадают такие неживые объекты, как огонь или кристаллы минералов. Другие - слишком узки, и в соответствии с ними мулы, не дающие потомства, не признаются живыми.
Одно из наиболее удачных определяет жизнь как самоподдерживающуюся химическую систему, способную вести себя в соответствии с законами дарвиновской эволюции.
Это значит, что, во-первых, группа живых особей должна производить подобных себе потомков, которые наследуют признаки родителей. Во-вторых, в поколениях потомков должны проявляться последствия мутаций - генетических изменений, которые наследуются последующими поколениями и обуславливают популяционную изменчивость. И в-третьих, необходимо, чтобы действовала система естественного отбора, в результате которого одни особи получают преимущество перед другими и выживают в изменившихся условиях, давая потомство.
Итак жизнь на Земле зародилась ещё в архее — примерно 3,5 млрд. лет назад. Такой возраст имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки. Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5 млрд. лет (Рис.8).
Таким образом, можно считать, что жизнь зародилась ещё в юношескую стадию жизни планеты.
Установлено, что первичная атмосфера состояла преимущественно из паров воды, метана, аммиака, углекислого газа, водорода, к ним примешивались инертные газы – аргон, гелий, криптон, ксенон и выделившиеся при вулканических извержениях газообразные сероводород, фтористый водород, хлористый водород и др. Первые несколько сотен миллионов лет после образования атмосфера имела температуру близкую к 6000С. Естественно, что никакой жизни в этот период быть не могло.
На дальнейшие процессы на Земле мнения ученых расходятся. Одни считают, что приблизительно 4 млрд. лет назад атмосфера разогрелась настолько, что «покинула планету». Этому способствовало два фактора: энергия Солнца и энергия соударяющихся с древней Землей крупных небесных тел. Породы, имеющие возраст 3.8 млрд. лет, следов метаморфизма уже не имеют. С другой стороны, наличие сине-зеленых водорослей в отложениях этого возраста однозначно свидетельствуют о снижении температуры первичного океана существенно ниже 1000С. Таково мнение подавляющего большинства ученых и геологов в первую очередь.
Другие специалисты, планетологи, считают, что 4 млрд. лет назад в результате некоего катаклизма произошел разрыв земной коры, приведший к тектонике плит, образованию Пангеи и океана. То, что древние земные базальты подвергались переплавлению, геологам хорошо известно. Но в чем причина необычайно сильной метаморфизации базальтовой коры остается до сих пор загадкой. Причем, экспериментально установлено, что подобный метаморфизм происходит при давлении около 10 000 атм. и температуре не менее 1000 0С.
