Сборник статей - Чего не знает современная наука
Эти и другие трудности привели А. Эйнштейна к необходимости пересмотра классических представлений о пространстве, времени и тяготении, в результате которого родилась общая теория относительности, а чуть позже (в 1917 году) – и первая модель Вселенной, основанная на новой релятивистской физике. Однако и в этой модели Вселенная мыслилась как неизменная во времени, и были даже приняты специальные меры, чтобы сохранить ее стационарность.
В 1922–1924 годах Александр Фридман, петербургский физик, получил первые нестационарные решения уравнений А. Эйнштейна. Эти решения показывали, что Вселенная может либо расширяться, либо сжиматься. Многие физики и сам А. Эйнштейн к этим решениям отнеслись как к математическому фокусу, лишенному физического смысла, – настолько укоренившимся был стереотип раз и навсегда созданной Вселенной. Однако открытие астрономом Э. Хабблом в 1928 году Красного смещения в спектрах далеких звезд подтвердило, что Вселенная расширяется. Анализ этого факта и других, появившихся позже, позволяет сейчас говорить о том, что около 13,7 млрд лет назад Вселенная действительно родилась из точки или, точнее, из колоссально малой области пространства. С этого момента, по представлениям современной науки, и начало свой бег время и родилось пространство. Эта теория в науке стала общепринятой и получила название теории Большого взрыва. Блестящим, хотя и косвенным подтверждением ее явилось открытие в 60-х годах XX века реликтового космического излучения. За это открытие его авторы были удостоены Нобелевской премии.
Дальнейшие исследования показали, что глобальные процессы изменения Вселенной на первых порах шли с колоссально большой скоростью, потом характерный темп этих процессов качественного изменения форм Вселенной замедлился – лишь ее видимые границы продолжают увеличиваться со скоростью света. В этом смысле творение Вселенной от полной непроявленности до появления светил (первых звезд) действительно произошло за относительно короткий срок (по сравнению со временем существования Вселенной) – в этом смысле можно говорить о том, что в какой-то степени реализуется гипотеза креационизма. В то же время мир действительно развивается путем усложнения от первозданной первоматерии (Хаоса), как это описано в эволюционистских сюжетах. К такого рода парадоксам, когда для описания явления привлекается два (и более) подхода, на первый взгляд противоречащих друг другу, привыкла современная наука: в XX в. Нильс Бор сформулировал принцип дополнительности, философская трактовка которого состоит в том, что сложное явление требует для своего описания нескольких языков, вскрывающих разные его грани.
Современные наблюдения позволяют утверждать, что процессы творения Вселенной отнюдь не закончились. Как в космических масштабах, так и в масштабах микрокосмоса (то есть в упорядоченных сложных системах – планета, человечество, этнос, биологический вид, организм и т. п.) идут процессы творения по сценариям, схожим с мифологическими. Тем самым мифы о сотворении дают универсальные модели рождения и развития как всего космоса в целом (Большой взрыв), так и его малых частей («маленькие Большие взрывы»). Наличие «маленьких Больших взрывов» делает несостоятельной и гипотезу тепловой смерти Вселенной. Можно образно сказать, что в мире действуют две силы: первая – активно творящая, имеющая взрывной характер, и вторая – ограничивающая, придающая формы результатам безудержного творения; гармоничное существование мира зависит от равновесия между этими силами. На символическом языке мифа эти силы олицетворяют боги: Дионис и Аполлон в Древней Греции, Вишну и Шива с одной стороны и Брахма с другой в Древней Индии и т. п.
Алексей Чуличков, д-р физ. – мат. наук, МГУ
Неслучайная случайность. Возникновение жизни на Земле
Космогонические факторыСлучайно ли возникла жизнь на Земле, или ее создал Творец? Издавна споря друг с другом по этому вопросу, натурфилософы и теологи почему-то не обращают внимания на то, что в любом случае для перехода неживой материи в живую необходим целый комплекс планетарных и даже космогонических условий. И на самом деле, мы наблюдаем поразительно целенаправленное влияние совершенно разных, не связанных между собой никакими причинно-следственными отношениями феноменов, «устремленных» на формирование живой материи, без которых никогда бы не возникла на Земле «животворящая» экологическая ниша.
Начнем с положения Солнца в Галактике. Радиус Млечного Пути 20 000 парсек, и в своем движении вокруг ядра наша Галактика разделяется на четыре спиральных рукава. Между рукавами Стрельца и Персея нет активного звездообразования, и именно в этой спокойной области шириной не более 800 парсек, вдали от вспышек сверхновых звезд и столкновений с другими звездными образованиями, находится наша Солнечная система.
Солнце движется по эллипсу, плоскость которого почти параллельна плоскости Галактики. Это исключительно важно, потому что даже малое наклонение орбиты Солнца к плоскости Галактики привело бы к нарушению стабильности облака Оорта, откуда на Землю обрушился бы уничтожающий все живое кометный град.
Наше Солнце – желтый карлик класса G2, в Галактике и за ее пределами не обнаружено ни одной звезды, основные физические характеристики которой полностью совпадали бы с параметрами Солнца и способствовали бы возникновению живой материи.
Солнечная система образовалась путем конденсации газопылевой туманности 5 миллиардов лет тому назад, при этом масса и химический состав центральной звезды оказались таковы, что обеспечили ее продолжительное и равномерное свечение в течение всего этого времени. Если масса любой новообразованной звезды меньше 1,4 массы Солнца, то в результате своей скоротечной эволюции она превращается в горячий и плотный белый карлик, остывающий в течение сотен миллионов лет. Наоборот, звезды с массой от 1,4 до 2,5 масс Солнца не могут перейти в устойчивое состояние белого карлика и, сбросив оболочку, катастрофически быстро сжимаются до нескольких километров в диаметре, разогреваясь при этом до сотен миллионов градусов, и потом, стремительно остывая, превращаются в «плотно упакованные» нейтронные звезды.
Важным для сохранения жизни и наиболее существенным свойством нашего светила является практически постоянное в течение четырех миллиардов лет излучение с колебанием энергии в пределах 1–2 %, что благотворно сказалось на эволюционных преобразованиях неживой материи на Земле. Казалось бы, в таких же условиях неизменности исходящего от Солнца светового потока находятся и другие планеты земной группы: Меркурий, Венера, Марс, – однако никакой белковой активности на них пока не обнаружено. Возможно, потому, что в отличие от них Земля отстоит от Солнца на расстоянии, которое обеспечивает поддержание освещенности мощностью 1370 джоулей на один квадратный метр ее поверхности. Энергетический поток, приходящий от Солнца на Землю, зависит в большой степени от расстояния до Солнца, и именно этот параметр земной орбиты создает самые благоприятные условия для зарождения и существования живых организмов!
По расчетам астронома Харта, если бы орбита Земли была ближе к Солнцу всего на 5 %, то первичная вода никогда бы не сконденсировалась в моря и океаны. Из-за парникового эффекта наружная оболочка Земли перегрелась бы и стала схожа с поверхностью Венеры. Если бы, наоборот, расстояние от Солнца до Земли было больше всего на 1 %, то за счет подавления парникового эффекта началось бы разгоняющееся оледенение планеты.
Постоянство падающего в течение года на Землю солнечного потока поддерживается еще одним параметром земной орбиты – ее эксцентриситетом, который равен 0,02 и обеспечивает почти круговое движение планеты вокруг Солнца. Всем известны сезонные изменения климата, чередующиеся для Северного и Южного полушарий и связанные с наклоном экваториальной плоскости Земли к плоскости ее орбиты. Если бы эксцентриситет последней был больше, то на существующие на Земле сезонные колебания температуры наложились бы контрастные перепады солнечной энергии, приводящие к переохлаждению, когда планета находится в точках апогея, и перегреву, когда она проходит точки перигелия. При таких гипотетических условиях поверхность Земли превратилась бы в ледяную пустыню, где не смогли бы развиться сложные органические структуры.
В 1996 году китайские геологи обнаружили на горе Янышань окаменелые остатки сине-зеленых водорослей, которые под воздействием солнечного света приобретали светлый оттенок и росли вертикально, а после захода солнца становились темнее и росли горизонтально. Ученые рассчитали ежедневный, месячный и годовой ритмы роста водорослей. Выяснилось, что 1,3 миллиарда лет назад год на Земле был равен примерно 567 суткам, длившимся около 15,5 часов. На основе этих данных можно сделать интересный вывод: за 1,3 миллиарда лет продолжительность года на Земле не изменилась. Действительно, древний год длился 567 x 15,5 = 8788 часов, и это с точностью до 0,5 % равно продолжительности современного года: 364,25 x 24 = 8742 часов. Такая стабильность благоприятно сказалась на развитии жизни на планете.
