Современные концепции возникновения нашей Вселенной

Происхождение Вселенной - любое описание или объяснение начальных процессов возникновения существующей Вселенной, включая образование астрономических объектов (космогонию), возникновение жизни, планеты Земля и человечества. Существует множество точек зрения на вопрос происхождения Вселенной, начиная с научной теории, множества отдельных гипотез, и заканчивая философскими размышлениями, религиозными убеждениями, и элементами фольклора.

Все концепции возникновения Вселенной условно можно разделить на две:

- Концепции возникновения Вселенной без участия осознающего фактора (Творца, «Вселенского разума» и т. д.), то есть с соблюдением принципа заурядности. Такие концепции в основном, научные - не признающие одухотворённость творения и понятие Творца, или, иными словами, «осознающего создателя», и опирающиеся на научные факты;

- Концепции сотворения мира - в основном, религиозные - признающие Творца в качестве первопричины.

Это выражается прежде всего в достаточно серьезных противоречиях в терминологии и языковых оппозициях таких как: сотворение - возникновение, творец - природа и т. д. Во всем остальном многие виды мировоззрения зачастую пересекаются и дублируют друг друга.

Теория Большого взрыва, широко распространённая в современной физике, оценивает появление Вселенной около 13 млрд лет назад. Самая ранняя известная эпоха - это планковское время (10 - 43 секунд после Большого взрыва).

Возникновение современной космологии связано с созданием релятивистской теории гравитации Эйнштейном и зарождением внегалактической астрономии (1920 гг.).

Решение уравнений гравитации Эйнштейна впервые было найдено советским математиком А.А. Фридманом в 1922-1924 гг. Из решения А.А. Фридмана следовало, что Вселенная должна либо сжиматься, либо расширяться.

Астрономом Э. Хабблом в 1929 г. было обнаружено красное смещение – сдвиг линий в спектрах далеких звезд, которое говорит о том, что звезды нашей Вселенной разбегаются. Это могло произойти, если в какой-то момент все небесные тела получили бы толчок. Если толчок сильный, то звезды так и будут всегда удаляться друг от друга и наш видимый мир будет становиться все больше и больше. Но если звезды в сегодняшней Вселенной разбегаются друг от друга, то когда-то они находились очень близко друг от друга. Следовательно в далеком прошлом был момент, когда все вещество Вселенной находилось в одной большой куче и вследствие огромных гравитационных сил, которые возникают в большой массе вещества, эта куча должна быть сжата до сравнительно небольших размеров. Чтобы из этой праматерии могла возникнуть современная Вселенная, должен произойти некий взрыв огромной мощности. Теорию возникновения Вселенной в результате взрыва впервые предложил в 1940 г. Г. Гамов. Эта теория так и называется – «Теория большого взрыва».

Под действием гигантских гравитационных сил вещество было сжато до состояния точки. В таком состоянии ничто находиться не может, поэтому физики так и говорят, что Вселенная возникла из ничего. В первоначальной праматерии не могли существовать не только атомы, но и элементарные частицы и фотоны. Через 10-12 с. температура упала настолько, что появились кварки. В настоящее время кварки не могут появиться в свободном состоянии: температура слишком низкая. Спустя примерно 10-3 с. из квартового бульона выкристаллизовались протоны, нейтроны и другие элементарные частицы. Спустя несколько секунд начинается синтез водорода и гелия. Так из ничего за несколько секунд образовалось 1050 т. Вселенной.

Теория самого раннего этапа быстрого расширения Вселенной была создана Аланом Гутом (1980 г.). В соответствии с этой теорией размеры Вселенной удваивались каждые 10-34 с. Такое сверхбыстрое расширение Вселенной было названо инфляцией. Инфляция продолжалась недолго – до 10-32 с. За период инфляции Вселенная выросла от миллиардной доли размера протона до нескольких сантиметров. В момент же предшествующий инфляции не было совсем ничего, что физики называют «ложным» или возбужденным вакуумом. Не было вещества, не было излучения. За период инфляции вакуум расширился и следовательно сильно охладился. Вселенная была пустой и холодной – почти как по Библии. Ложный вакуум, расширившись и охладившись, потерял устойчивость и, именно он и взорвался, породив то огромное количество энергии, которое мы наблюдаем и за счет которого и живем сегодня.

Специфика живого

Вопрос о сущности жизни до сих пор является одним из центральных вопросов естествознания, несмотря на то, что дискуссии о том, что такое жизнь отражаются различные точки зрения. Все исследователи признают одно общее неотъемлемое свойство живого – ее системный характер, или системность.

Под биологической (живой) системой понимается совокупность взаимодействующих элементов, которая образует целостный объект, имеющие новые качества, не свойственные входящим в систему качеств элементов.

Таким образом, живой, целостной системе присущи следующие качества:

- множественность элементов,

- наличие связей между элементами и с окружающей средой,

- согласованная организация взаимоотношений элементов как в пространстве, так и во времени, направленное на осуществление функций системы.

Жизнь – это высшая из природных форм движения материи, она характеризуется самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения. (В настоящее время описано более 1 млн. видов животных, около 0,5 млн. растений, сотни тысяч видов грибов, более 3 тыс видов бактерий. Причем число неописанных видов около 1 млн.

Живое вещество - вся совокупность тел живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности.

Это понятие не следует путать с понятием «биомасса», которое является частью биогенного вещества.

В состав живого вещества входят как органические (в химическом смысле), так и неорганические, или минеральные, вещества.

Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6×1012 т (в сухом весе) и составляет менее 10−6 массы других оболочек Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты».

Живое вещество развивается там, где может существовать жизнь, то есть на пересечении атмосферы, литосферы и гидросферы. В условиях, не благоприятных для существования, живое вещество переходит в состояние анабиоза.

Специфика живого вещества заключается в следующем:

- Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией. В неорганическом мире по количеству свободной энергии с живым веществом могут быть сопоставлены только недолговечные незастывшие лавовые потоки.

- Резкое отличие между живым и неживым веществом биосферы наблюдается в скорости протекания химических реакций: в живом веществе реакции идут в тысячи и миллионы раз быстрее.

- Отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его индивидуальные химические соединения – белки, ферменты и пр. – устойчивы только в живых организмах (в значительной степени это характерно и для минеральных соединений, входящих в состав живого вещества).

- Произвольное движение живого вещества, в значительной степени саморегулируемое. В. И. Вернадский выделял две специфические формы движения живого вещества:

 а) пассивную, которая создается размножением и присуща как животным, так и растительным организмам;

б) активную, которая осуществляется за счет направленного перемещения организмов (она характерна для животных и в меньшей степени для растений). Живому веществу также присуще стремление заполнить собой все возможное пространство.

Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Кроме того, в отличие от неживого абиогенного вещества живое вещество не бывает представлено исключительно жидкой или газовой фазой. Тела организмов построены во всех трех фазовых состояниях.

Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных тел – индивидуальных организмов. Причем, будучи дисперсным, живое вещество никогда не находится на Земле в морфологически чистой форме – в виде популяций организмов одного вида: оно всегда представлено биоценозами.

Живое вещество существует в форме непрерывного чередования поколений, благодаря чему современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых эпох. При этом характерным для живого вещества является наличие эволюционного процесса, т. е. воспроизводство живого вещества происходит не по типу абсолютного копирования предыдущих поколений, а путем морфологических и биохимических изменений.

Работа живого вещества в биосфере достаточно многообразна. По Вернадскому, работа живого вещества в биосфере может проявляться в двух основных формах:

а) химической (биохимической) – I род геологической деятельности;

б) механической – II род транспортной деятельности.

Биогенная миграция атомов I рода проявляется в постоянном обмене вещества между организмами и окружающей средой в процессе построения тела организмов, переваривания пищи. Биогенная миграция атомов II рода заключается в перемещении вещества организмами в ходе его жизнедеятельности (при строительстве нор, гнезд, при заглублении организмов в грунт), перемещении самого живого вещества, а также пропускание неорганических веществ через желудочный тракт грунтоедов, илоедов, фильтраторов.

Выделяют пять основных функций живого вещества:

- Энергетическая. Заключается в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.

- Концентрационная. Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества. Выделяют два типа концентраций химических элементов живым веществом:

а) массовое повышение концентраций элементов в среде, насыщенной этими элементами, например, серы и железа много в живом веществе в районах вулканизма;

б) специфическую концентрацию того или иного элемента вне зависимости от среды.

- Деструктивная. Заключается в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот.

- Средообразующая. Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества).

- Транспортная. Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени.