Образование Солнечной системы

Однако  наиболее важным для понимания места  человека во Вселенной является возникновения  жизни на Земле и социально-экономическая и культурно-историческая эволюция человечества. Биологическая и экологическая эволюции представляют собой необходимые предпосылки для возникновения общества, не говоря уже о том, что многие наши интуитивные представления об эволюции вообще заимствованы из существовавших в разное время биологических знаний. Поэтому нам особенно важно познакомиться с ними, во-первых, для того, чтобы выявить в дальнейшем специфику социальных процессов, а во-вторых, показать ошибочность редукционистских и социал-дарвинистских взглядов на общество.

Собственно  биологической эволюции предшествовала длительная предбиотическая эволюция, связанная с переходом от неорганической материи к органической, а затем  к элементарным формам жизни.

Началом предбтотической эволюции было постепенное возникновение органических молекул из неорганических. Предполагают, что по мере охлаждения Земли возникали все условия для образования сложных органических молекул из неорганических. Быть может, недоставало лишь высокой температуры для высокого синтеза, но такую температуру могло вызвать воздействие ультрафиолетовых лучей или электрических разрядов.

Такая возможность действительно была доказана экспериментально, а потому сама гипотеза представляется достаточно обоснованной. Но ранее существовавшие гипотезы, защищая автономность элементарной системы жизни, слишком изолировались от взаимодействия с окружающей средой.

Даже  гипотеза 1938 г. Александра Ивановича  Опарина (1894-1980), хотя и постулировала  процесс возникновения биополимеров из мономеров, все же недостаточно подчеркивала роль среды в дальнейшей эволюции жизни. Парадигма самоорганизации может способствовать лучшему пониманию процессов происхождения жизни и дальнейшей ее эволюции.

Действительно, с ее помощью можно более адекватно объяснить, каким образом из неорганических молекул возникли органические, а из последних - первые живые клетки. Согласно гипотезе немецкого физико-химика Манфреда Эйгена (р.1927),процесс возникновения живых клеток тесно связан с взаимодействием нуклеотидов, являющихся материальными носителями информации, и протеинов (полипептидов), служащих катализаторами химических реакций. В процессе взаимодействия нуклеотиды под влиянием протеинов воспроизводят себя ив свою очередь передают информацию следующему за ним протеину, так что в результате возникает замкнутая автокаталитическая цепь, которую М. Эйген называет гиперциклом. В ходе дальнейшей эволюции из них возникают первые клетки, сначала без ядер, называемые прокариотами, а затем с ядрами - эукариоты. На предбиотической стадии эволюции до возникновения первых живых клеток, как показывают современные исследования, существовали материальные системы, обладавшие способностью к самопроизведению, метаболизму и развитию через мутации и конкуренцию с другими системами для отбора. Эти фундаментальные свойства, характеризующие жизнь, возникли из самоорганизации структур.

В ходе эволюции принцип автокатализа, или самоукоренения химических реакций, дополняется принципом само произведения целого циклически организованного процесса в гиперциклах, предложенных М. Эйгеном.

Воспроизведение компонентов гиперциклов, так же как и их объединение в новые  гиперциклы, сопровождается быстрорастущим метаболизмом, связанным с синтезированием  богатых энергией молекул и выведением как «отбросов» бедных энергией молекул. Примечательно, что вирусы, лишенные способности к метаболизму, внедряются в клеточные организмы и начинают пользоваться их метаболической системой. Особо следует отметить, что в ходе самоорганизации постоянно возникают мутации, а с ними неизбежно связан отбор.

Парадигма самоорганизации позволяет установить связь между неживым и живым  в ходе эволюции, так что возникновение  жизни представляется отнюдь не чисто  случайной и крайне маловероятной  комбинацией условий и предпосылок для ее появления, как заявили некоторые авторитетные биологи. Если самоорганизация при наличии соответствующих условий может возникнуть в самом фундаменте здания материи, то вполне обоснованно предположить, что на более высоких уровнях организации она может закономерно привести к возникновению жизни во Вселенной.

Нельзя  также не отметить, что жизнь сама готовит условия для своей  дальнейшей эволюции. Предполагают, что  первыми стали осваивать Землю  растения, которые появились примерно 500 миллионов лет назад. Такое предположение представляется достаточно обоснованным, так как именно растения способны к фотосинтезу и, следовательно, в состоянии накапливать энергию и отдавать свободный кислород в атмосферу.

Спустя  примерно 50 миллионов лет после  растений появились первые животные - гипертрофы, которые стали использовать растения в качестве пищи. В результате дальнейшей эволюции из этих основных царств живых систем возникло огромное разнообразие форм и видов растений и животных, которые, постепенно адаптируясь к окружающей среде, усложняли свою структуру и функции и влияли также на свою среду, главным образом через те экосистемы, в которые они входили.

Современная экономия не только открыла грандиозный  мир галактик, но и обнаружила уникальные явления: расширение Метагалактики, космическую распространенность химических элементов, реликтовое излучение, свидетельствующее о том, что Вселенная непрерывно развивается.

С эволюцией структуры Вселенной  связано возникновение скоплений  галактик, обострение и формирование звезд и галактик, образование планет и их спутников. Сама Вселенная возникла примерно 20 млрд. лет тому назад из некоего плотного и горячего протовещества.

Сегодня можно только предполагать, каким  было это прародительское вещество Вселенной, как оно образовалось, каким законам подчинялась, и что за процессы привели его к расширению. Существует точка зрения, что с самого начала протовещество с гигантской скоростью начало расширяться. На начальной стадии это плотное вещество разлетелось, разбегалось во всех направлениях и представляло собой однородную бурлящую смесь неустойчивых, постоянно распадающихся при столкновении частиц. Остывая и взаимодействуя на протяжении миллионов лет, вся эта масса рассеянного в пространстве вещества концентрировалась в большие и малые газовые образования, которые в течение сотен миллионов лет, сближаясь и сливаясь, превращались в громадные комплексы. В них в свою очередь возникали более плотные участки - там впоследствии и образовывались звезды и даже целые галактики.

В результате гравитационной нестабильности в разных регионах образовавшихся галактик могут сформироваться плотные «протозвездные образования» с массами, близкими к массе Солнца. Начавшийся процесс сжатия будет ускоряться под влиянием собственного поля тяготения.

Процесс этот сопровождает свободное падение частиц облака к его центру - происходит гравитационное сжатие. В центре облака образуется уплотнение, состоящее из молекулярного водорода и гелия. Возрастание плотности и температуры в центре приводит к распаду молекул на атомы и образованию плотного ядра протозвезды.

Существует  гипотеза о цикличности состояния  Вселенной. Возникнув когда-то из сверхплотного  сгустка материи, Вселенная, возможно, уже в первом цикле породила внутри себя миллиарды звездных систем и  планет. Но затем неизбежно Вселенная начинает стремиться к тому состоянию, с которого начиналась история цикла, красное смещение сменяется фиолетовым, радиус Вселенной постепенно уменьшается и, в конце концов, вещество Вселенной возвращается в первоначальное сверхплотное состояние, по пути к нему безжалостно уничтожив всяческую жизнь. И так повторяется каждый раз, в каждом цикле на протяжении вечности.

К началу 30-х годов сложилось мнение, что главное, составляющее Вселенной - галактики, каждая из которых в  среднем состоит из 100 млрд. звезд. Солнце вместе с планетной системой входит в нашу галактику, основную массу звезд которой мы наблюдаем в форме Млечного Пути. Кроме звезд и планет, Галактика содержит значительное количество разреженных газов и космической пыли. Конечна или бесконечна Вселенная, какая у нее геометрия - эти и многие другие вопросы, связанные с эволюцией Вселенной, в частности с наблюдаемым расширением.

Если, как это считают в настоящее  время, скорость «разлета» галактик увеличится на 75 км/с на каждый миллион парсек, то экстраполяция к прошлому приводит к удивительному результату: примерно 10-20 млрд. лет назад вся Вселенная была сосредоточена в очень маленькой области. Многие ученые считают, что в то время плотность Вселенной была такая же, как у атомного ядра.

Проще говоря, Вселенная тогда представляла собой одну гигантскую «ядерную каплю». По каким-то причинам эта «капля»  пришла в неустойчивое состояние  и взорвалась. Такой процесс называется большим взрывом. При данной оценке времени образования Вселенной предполагалось, что наблюдаемая нами сейчас картина разлета галактик происходила с одинаковой скоростью и в сколь угодно далеком прошлом. А именно на таком предложении и основана гипотеза первичной Вселенной - гигантской «ядерной капли», пришедшей в состояние неустойчивости.

В настоящее время космологи предполагают, что Вселенная не расширялась  «от точки до точки», а как бы пульсирует между конечными пределами  плотности. Это означает, что в  прошлом скорость разлета галактик была меньше, чем сейчас, а еще раньше система галактик сжималась, т.е. галактики приближались друг к другу с тем большей скоростью, чем больше расстояние их разделяло.

Современная космология располагает рядом аргументов в пользы картины «пульсирующей  Вселенной». Такие аргументы, однако, носят чисто математический характер; главнейший из них - необходимость учета реально существующей неоднородности Вселенной.

Окончательно  решить вопрос, какая из двух гипотез - «ядерной капли» или «пульсирующей  Вселенной» - справедлива, мы сейчас не можем. Потребуется еще очень большая работа, чтобы решить эту одну из важнейших проблем космологии.

Идея  эволюции Вселенной представляется естественной именно сегодня. Так было не всегда. Как и всякая великая  научная идея, она прошла долгий путь своего развития, борьбы и становления.

Рассмотрим, какие этапы прошло развитие науки  о Вселенной уже в нашем  столетии.

Современная космология возникла в начале 20 века после создания релятивистской теории тяготения. Первая релятивистская модель, основанная на новой теории тяготения и претендующая на описание всей Вселенной, была построена А. Эйнштейном в 1917 году. Однако она описывала статистическую Вселенную, и как показали астрофизические наблюдения, оказалась неверной. В 1922-1924 гг. советским математиком А.А. Фридманом были предложены общие уравнения для описания всей Вселенной, меняющейся с течением времени. Звездные системы не могут находиться в среднем на неизвестных расстояниях друг от друга. Они должны либо удаляться, либо сближаться. Такой результат - неизбежен следствие наличие сил тяготения, которые главенствуют в космических масштабах. Вывод Фридмана означал, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься. Отсюда следовал пересмотр общих представлений о Вселенной.

В 1929 г. американский астроном Э. Хаблл (1889-1953) с помощью астрофизических наблюдений открыл расширение Вселенной, подтверждающее правильность выводов Фридмана.

Начиная с 40-х годов нашего века все большее  внимание в космологии привлекает физика процессов на разных этапах космологического расширения. В выдвинутой в это время Г.А. Гамовым теории горячей Вселенной рассматривались ядерные реакции, протекавшие в самом начале расширения Вселенной в очень плотном веществе. При этом предполагалось, что температура вещества была велика и падала с расширением Вселенной. Теория предсказывала, что вещество, из которого формировались первые звезды и галактики, должно состоять в основном из водорода (75%) и гелия (25%), примесь других химических элементов незначительна. Другой вывод теории - в сегодняшней Вселенной должно существовать слабое электромагнитное излучение, оставшееся от эпохи большой плотности и высокой температуры вещества. Такое излучение в ходе расширения Вселенной было названо реликтовым излучением. К тому же времени появились принципиально новые наблюдательные возможности в космологии: возникла радиоастрономия, расширились возможности оптической астрономии. В 1965 году экспериментально наблюдалось реликтовое излучение. Это открытие подтвердило справедливость теории горячей Вселенной.

вселенный солнечный жизнь земля

3. Образование Солнечной системы

Как и в случае со Вселенной, современное  естествознание не дает точного описания этого процесса. Но современная наука  решительно отвергает допущение  о случайном образовании и  исключительном характере образования планетных систем. Современная астрономия дает серьезные аргументы в пользу наличия планетных систем у многих звезд. Так, примерно у 10% звезд, находящихся в окрестностях Солнца, обнаружено избыточное инфракрасное излучение. Очевидно, это связано с присутствием вокруг таких звезд пылевых дисков, которые, возможно, являются начальным этапом формирования планетных систем.

На  протяжении нескольких лет канадскими учеными измерялись очень слабые периодические изменения скорости движения шестнадцати звезд. Такие изменения возникают из-за возмущения движения звезды под действием гравитационно-связанного с ней тела, размеры которого много меньше, чем у самой звезды. Обработка данных показала, что у десяти из шестнадцати звезд изменения скорости указывают на наличие около них планетных спутников, масса которых превышает массу Юпитера. Можно предполагать, что существование крупного спутника типа Юпитера, по аналогии с Солнечной системой, указывает на большую вероятность существования и семейства более мелких планет. Наиболее вероятное существование планетных систем отмечено у эпсилона Эридана и гаммы Цефея.

Но  следует отметить, что одиночные  звезды типа Солнца - явление не столь  уж частое, обычно они составляют кратные  системы. Нет уверенности, что планетные системы могут образовываться в таких звездных системах, а если они в них возникают, то условия на таких планетах могут оказаться нестабильными, что не способствует появлению жизни.