Вселенная и ее эволюция. Концепция "большого взрыва"

4. Эволюция и строение галактик

Поэт спрашивал: “Послушайте! Ведь, если звёзды зажигают - значит - это кому-нибудь нужно?”. Мы знаем, что звёзды нужны, чтобы светить, и наше Солнце даёт необходимую для нашего существования энергию. А зачем нужны галактики? Оказывается и галактики нужны, и Солнце не только обеспечивает нас энергией. Астрономические наблюдения показывают, что из ядер галактик происходит непрерывное истечение водорода. Таким образом, ядра галактик являются фабриками по производству основного строительного материала Вселенной - водорода.

Водород, атом которого состоит из одного протона в ядре и одного электрона на его орбите, является самым простым “кирпичиком”, из которого в недрах звёзд образуются в процессе атомных реакций более сложные атомы. Причём оказывается, что звёзды совершенно не случайно имеют различную величину. Чем больше масса звезды, тем более сложные атомы синтезируются в её недрах.

Наше Солнце как обычная звезда производит только гелий из водорода (который дают ядра галактик), очень массивные звёзды производят углерод - главный “кирпичик” живого вещества. Вот для чего нужны галактики и звёзды. А для чего нужна Земля? Она производит все необходимые вещества для существования жизни человека. А для чего существует человек? На этот вопрос не может ответить наука, но она может заставить нас ещё раз задуматься над ним.

Если “зажигание” звёзд кому-то нужно, то может и человек кому-то нужен? Научные данные помогают нам сформулировать представление о нашем предназначении, о смысле нашей жизни. Обращаться при ответе на эти вопросы к эволюции Вселенной - это значит мыслить космически. Естествознание учит мыслить космически, в то же время не отрываясь от реальности нашего бытия.

Вопрос об образовании и строении галактик - следующий важный вопрос происхождения Вселенной. Его изучает не только космология как наука о Вселенной - едином целом, но также и космогония (греч. “гонейа” означает рождение) - область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем (различают планетную, звёздную, галактическую космогонию).

Галактика представляет собой гигантские скопления звёзд и их систем, имеющие свой центр (ядро) и различную, не только сферическую, но часто спиралевидную, эллиптическую, сплюснутую или вообще неправильную форму. Галактик - миллиарды, и в каждой из них насчитываются миллиарды звёзд.

Наша галактика называется Млечный Путь и состоит из 150 млрд. звёзд. Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Её размеры - 100 тыс. световых лет. Большая часть звёзд нашей галактики сосредоточена в гигантском “диске” толщиной около 1500 световых лет. На расстоянии около 30 тыс. световых лет от центра галактики расположено Солнце.

Ближайшая к нашей галактика (до которой световой луч бежит 2 млн. лет) - “туманность Андромеды”. Она названа так потому, что именно в созвездии Андромеды в 1917 году был открыт первый внегалактический объект. Его принадлежность к другой галактике было доказана в 1923 году Э.Хабблом, нашедшим путём спектрального анализа в этом объекте звёзды. Позже были обнаружены звёзды и в других туманностях.

А в 1963 году были открыты квазары (квазизвёздные радиоисточники) - самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз большей светимости галактик и размерами в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и стало быть процесс образования галактик продолжается и поныне.

5. Астрономия и космонавтика

Звёзды изучает астрономия (от греч. “астрон” - звезда и “номос” - закон) - наука о строении и развитии космических тел и их систем. Эта классическая наука переживает в ХХ веке сою вторую молодость в связи с бурным развитием техники наблюдений - основного своего метода исследований: телескопов-рефлекторов, приёмников излучения (антенн) и т.п. В СССР в 1974 году вступил в действие в ставропольском крае рефлектор с диаметром зеркала 6 м., собирающий света в миллионы раз больше, чем человеческий глаз.

В астрономии исследуются радиоволны, свет, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения и гамма лучи. Астрономия делится на небесную механику, радиоастрономию, астрофизику и другие дисциплины.

Особое значение приобретает в настоящее время астрофизика - часть астрономии, изучающая физические и химические явления, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом пространстве. В отличие от физики, в основе которой лежит эксперимент, астрофизика основывается главным образом на наблюдениях. Но во многих случаях условия, в которых находится вещество в небесных телах и системах отличается от доступных современным лабораториям (сверхвысокие и сверхнизкие плотности, высокая температура и т.д.). Благодаря этому астрофизические исследования приводят к открытию новых физических закономерностей.

Собственное значение астрофизики определяется тем, что в настоящее время основное внимание в релятивистской космологии переносится на физику Вселенной - состояние вещества и физические процессы, идущие на разных стадиях расширения Вселенной, включая наиболее ранние стадии.

Один из основных методов астрофизики - спектральный анализ. Если пропустить луч белого солнечного света через узкую щель, а затем сквозь стеклянную трёхгранную призму, то он распадается на составляющие цвета, и на экране появится радужная цветовая полоска с постепенным переходом от красного к фиолетовому - непрерывный спектр. Красный конец спектра образован лучами, наименее отклоняющимися при прохождении через призму, фиолетовый - наиболее отклоняемыми. Каждому химическому элементу соответствуют вполне определённые спектральные линии, что и позволяет использовать данный метод для изучения веществ.

К сожалению, коротковолновые излучения - ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма лучи - не проходят сквозь атмосферу Земли, и здесь на помощь астрономам приходит наука, которая до недавнего времени рассматривалась как прежде всего техническая - космонавтика (от греч. “наутике” - искусство кораблевождения), обеспечивающая освоение космоса для нужд человечества с использованием летательных аппаратов.

Космонавтика изучает проблемы: теории космических полётов - расчёты траекторий и т.д.; научно-технические - конструирование космических ракет, двигателей, бортовых систем управления, пусковых сооружений, автоматических станций и пилотируемых кораблей, научных приборов, наземных систем управления полётами, служб траекторных измерений, телеметрии, организация и снабжение орбитальных станций и др.; медико-биологические - создание бортовых систем жизнеобеспечения, компенсация неблагоприятных явлений в человеческом организме, связанных с перегрузкой, невесомостью, радиацией и др.

История космонавтики начинается с теоретических расчётов выхода человека в неземное пространство, которые дал К.Э.Циолковский в труде “Исследование мировых пространств реактивными приборами” (1903г.). Работы в области ракетной техники начаты в СССР в1921 году. Первые запуски ракет на жидком топливе осуществлены в США в 1926 году.

Основными вехами в истории космонавтики стали запуск первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 года, первый полёт человека в космос 12 апреля 1961 года, лунная экспедиция в 1969 году, создание орбитальных пилотируемых станций на околоземной орбите, запуск космического корабля многоразового использования.

Работы велись параллельно в СССР и США, но в последние годы наметилось объединение усилий в области исследования космического пространства. В 1995 году осуществлён совместный проект “Мир” - “Шаттл”, в котором американские корабли “Шаттл” использовались для доставки космонавтов на российскую орбитальную станцию “Мир”.

Возможность изучать на орбитальных станциях космическое излучение, которое задерживается атмосферой Земли, способствует существенному прогрессу в области астрофизики.

Заключение

Убежденность в существовании жизни на планетах Солнечной системы возникла у людей лет на 300 раньше, чем были получены убедительные научные данные, как о самой жизни, так и о планетах. Такие представления - плод естественного, но неоправданно широкого толкования революционных идей Коперника - сформировались у мыслителей XVII-XVIII вв. не на основе научных фактов, а исходя из общих философских принципов. Со временем благодаря углублению научных знаний существование жизни на других планетах перестало быть не вызывающей сомнения истиной, а превратилось в гипотезу, которая подлежала логическому анализу и экспериментальной проверке. Выполнению этой программы, которая завершилась лишь в наши дни, способствовали два обстоятельства: более глубокое проникновение в тайны природы и происхождения живой материи, а также разработка новых методов исследования планет, позволившая переступить пределы, установленные возможностями земных телескопов. В числе этих новых методов, прежде всего, следует назвать создание межпланетных космических аппаратов и непрерывно совершенствующуюся технику передачи информации.

Современные биологи показали, что жизнь - это химический феномен, отличающийся от прочих химических процессов проявлением генетических свойств. Во всех известных живых системах носителями этих свойств служат нуклеиновые кислоты и белки. Сходство нуклеиновых кислот, белков и работающих на их основе генетических механизмов у организмов самых различных видов практически не оставляет сомнений в том, что все живые существа, ныне обитающие на Земле, связаны эволюционной цепью, которая соединяет их также с существовавшими в прошлом и вымершими видами. Подобная эволюция - естественный и неизбежный результат работы генетических систем. Таким образом, несмотря на бесконечное разнообразие, все живые существа на нашей планете принадлежат к одной семье. На Земле фактически существует лишь одна форма жизни, которая могла возникнуть только однократно.

Основным элементом земной биохимии является углерод. Химические свойства этого элемента делают его особенно подходящим для образования такого типа больших информационно богатых молекул, которые необходимы для построения генетических систем с практически неограниченными эволюционными возможностями. Космос также очень богат углеродом, и целый ряд данных (результаты лабораторных экспериментов, анализов метеоритов и спектроскопии межзвёздного пространства) свидетельствует, что образование органических соединений, подобных тем, которые входят в состав живой материи, достаточно легко и в широких масштабах происходит во Вселенной. Поэтому вероятно, что если жизнь существует в каком-то ином уголке Вселенной, то она также основана на химии углерода.

Биохимические процессы, основанные на химии углерода, могут протекать лишь при сочетании на планете определённых условий температуры и давления, а также наличия подходящего источника энергии, атмосферы и растворителя. Хотя в земной биохимии роль растворителя играет вода, возможно, хотя и не обязательно, что в биохимических процессах, происходящих на иных планетах, участвуют другие растворители.

Список литературы

1. «Концепции современного естествознания» Под ред. В.Н. Лавриенко, М.1997г.

2. «Страницы истории земли» В.А. Ранов, М.1988г.

3. «Краткий миг торжества», М. 1989г.

4. «Эволюция физики» Эйнштейн А., Инфельд Л., М. 1965г.

5. «Происхождение Солнечной системы» Под ред. Г. Ривса, М. 1976г.

6. «Что ищут “археологи космоса”?», М. 1989г.

7. «Беседы о Вселенной», М. 1984г.