Краткий теоретический материал.

Выполнить в лекционной тетрадке

Методические рекомендации для студентов содержат:

1. Краткий теоретический материал к занятию.

2. Задания для самоподготовки по теме.

3. Рекомендуемая литература.

Порядок работы с методическими рекомендациями:

1. Прочитать и изучить теоретический материал.

2. Выполнить задания для самоподготовки.

3. Использовать рекомендуемую литературу при дальнейшем изучении.

Краткий теоретический материал.

1. Эволюция Вселенной и жизнь. В курсе физики вы по­знакомились с физической картиной мира. Заканчивая изу­чение курса астрономии, вы должны иметь представление об астрономической картине мира, в основе которой лежат не толь­ко данные астрономических наблюдений, теории и гипотезы, но и важнейшие понятия и законы современной физики.

Революционными вехами на пути развития астрономии были: обоснование идеи о шарообразности Земли, открытие Коперником гелиоцентрической системы мира, изобретение телескопа, открытие основных законов небесной механики, применение в астрономии спектрального анализа и фотогра­фии, изучение структуры нашей Галактики, открытие Метагалактики и ее расширения, начало радиоастрономических исследований и, наконец, начало космической эры и эпохи непосредственных астрономических экспериментов в косми­ческом пространстве. Благодаря этим открытиям постепенно вырисовывалась величественная картина мироздания, по сравнению с которой наивными сказками кажутся теперь старинные легенды о плоской Земле, неподвижно покоя­щейся в центре мира, и о небесной тверди с воткнутыми в нее серебряными звездами-булавками. В наши дни астроно­мия находится на переднем крае современного естествозна­ния и развивается необычайно быстрыми темпами.

Астрономическая картина мира — это картина эволю­ционирующей Вселенной. Современная астрономия не только открыла грандиозный мир галактик, но и обнаружила явле­ния (расширение Метагалактики, космическая распростра­ненность химических элементов, реликтовое излучение), сви­детельствующие о том, что Вселенная непрерывно эволюцио­нирует. Эволюция Вселенной включает в себя эволюцию ве­щества и эволюцию структуры. Эволюция вещества сопро­вождалась понижением его температуры, плотности, образо­ванием химических элементов. С эволюцией структуры свя­зано возникновение сверхскоплений галактик, обособление и формирование звезд и галактик, образование планет и их спутников.

С течением времени менялась и роль физических взаи­модействий в процессе эволюции Вселенной. В мире планет, звезд и галактик основную роль играет гравитационное взаимодействие: им обусловлено движение и в значительной степени эволюция небесных тел и их систем. Но, кроме гравитационного, существуют еще три других вида взаимо­действий — слабое, с которым связан, например, радиоак­тивный распад, сильное, с которым связан, например, син­тез ядер атомов, и электромагнитное, с которым связано, например, взаимодействие квантов электромагнитного излу­чения с электронами и другими заряженными частицами. В «горячей Вселенной», представлявшей своеобразную «ла­бораторию высоких энергий», при фантастических темпера­турах (10²⁸ — 10³² К!) различные виды физических взаимо­действий ныне могут быть представлены единым взаимодей­ствием. Исследование такой возможности представляет огромный интерес для физики и космологии, потому что свойства Вселенной оказываются неразрывно связаны со свойствами микромира. При температуре 10¹³ К и плотно­сти 10²⁰ кг/м³ (такими параметрами характеризовалась плазма через 10^-6 с после «начала» расширения Метагалак­тики) вещество обладало свойствами, которые пока еще мало изучены. Еще меньше известно об особенностях про­цессов, происходивших еще раньше (при t = 10^-35 с температура в Метагалактике была Т ~ 10²⁸ К). Ученые предпола­гают, что следствием именно этих процессов стали такие фундаментальные свойства Метагалактики, как, например, ее расширение, или тот факт, что в Метагалактике небесные тела состоят из вещества, а не из антивещества.

Таким образом, Вселенная предстает перед нами как бесконечно развертывающийся во времени и пространстве процесс эволюции материи. В этом процессе взаимосвязан­ными оказываются самые разнообразные объекты и явления микромира и мегамира.

На определенном этапе эволюции материи при появле­нии подходящих условий во Вселенной возникает жизнь. Ее возникновение, существование и развитие также обуслов­лены рядом фундаментальных свойств Вселенной, выражаю­щихся, например, в константах, характеризующих гравита­ционное, электромагнитное, слабое и сильное взаимодей­ствия. Ученые считают, что при значениях этих констант, например гравитационной постоянной, отличающихся от на­блюдаемых, жизнь во Вселенной существовать просто бы не могла. Ясно, что жизнь не могла возникнуть и на ранних стадиях расширения Метагалактики. Но именно в первые минуты расширения при температурах более 10⁹ К вещество уже имело «стандартный химический состав» (около 75% ядер атомов водорода и 25% ядер гелия). Если бы состав вещества был иным, то трудно сказать, какой стала бы дальнейшая химическая эволюция вещества Метагалактики. Вы знаете, что образовавшиеся в поздних стадиях расшире­ния Метагалактики звезды оказались не только источни­ками энергии, но и теми объектами Вселенной, в недрах которых синтезировались необходимые для возникновения жизни химические элементы. Для существования жизни не­безразлично и то, что Метагалактика расширяется. Если бы по каким-либо причинам несколько миллиардов лет назад началось сжатие Метагалактики, то постепенное повышение температуры превысило бы значение, при котором возмож­но существование жизни. Уже из приведенных примеров следует, что человек может величать себя не только сыном Солнца (по образному выражению К. А. Тимирязева), но и сыном Вселенной.

2. Проблема внеземных цивилизаций. Мы живем на не­большой планете, движущейся вокруг одной из бесчислен­ного множества звезд Вселенной. И поэтому трудно прими­риться с мыслью о том, что мы одиноки в беспредельной Вселенной. Большинство современных астрономов и филосо­фов считают, что жизнь — распространенное явление во Все­ленной и существует множество миров, на которых обитают цивилизации. Уровень развития некоторых внеземных циви­лизаций может быть неизмеримо выше уровня развития земной цивилизации. Именно с такими цивилизациями зем­лянам особенно интересно установить контакт.

Подобная точка зрения основывается на следующих фак­тах и предположениях:

а) В Метагалактике есть огромное число звезд, похожих на наше Солнце (хотя «двойников» Солнца отыскать труд­но). Возможно, что и метагалактик множество.

б) Планеты, согласно современным представлениям, су­ществуют не только у нашего Солнца, но и у других звезд (возможно, что таких звезд много).

в) Планетные системы есть, возможно, даже у некоторых из немногих ближайших к Солнцу звезд.

г) Жизнь на Земле, как вы знаете из курса биологии, появилась в результате сложной и длительной эволюции не­ живой материи. При соответствующих условиях жизнь мог­ла возникнуть и на планетах других звезд. Молекулярные соединения, необходимые для начальной стадии эволюции неживой материи, достаточно распространены во Вселенной и открыты даже в межзвездной среде.

д) Не исключается возможность существования небелко­вых форм жизни, принципиально отличных от тех, которые распространены на Земле.

Не все ученые столь оптимистически относятся к про­блеме внеземных цивилизаций. Сторонники противополож­ной точки зрения считают, что жизнь, и особенно разумная жизнь, — исключительно редкое, а может быть, и уникаль­ное явление во Вселенной. При этом обращается внимание на следующее:

а) Вероятность того, что в процессе эволюции неживой материи возникает жизнь (а тем более разумная жизнь!), очень мала, так как в ходе такой эволюции появляется огромное число препятствий на пути образования и последу­ющего усложнения живых клеток.

б) Ничего конкретного о небелковых формах жизни на­уке не известно.

в) В Солнечной системе высокоорганизованные формы жизни есть только на Земле. На Луне и, возможно, на Марсе, вопреки ожиданиям, не оказалось даже микроорга­низмов, обладающих большой приспособляемостью к усло­виям обитания. Ушли в прошлое представления о каких-либо высших формах жизни на Венере и Марсе.

г) Нет ни одного неопровержимого доказательства, что Землю когда-либо посещали посланцы других миров.

д) Радиопоиски сигналов внеземных цивилизаций пока не увенчались успехом.

е) До сих пор не обнаружено никаких признаков инже­нерной (или какой-либо другой) деятельности внеземных цивилизаций, а это очень странно, если полагать, что внеземных цивилизаций много и некоторые из них вполне мог­ли достигнуть высокого уровня развития.

Нередко с деятельностью внеземных цивилизаций пыта­ются отождествить некоторые неопознанные летающие объек­ты (НЛО). Появление каких-то странных объектов на небе люди наблюдали со времен египетских фараонов, но первые официальные наблюдения НЛО обычно связывают с сообще­ниями о появлении НЛО в конце 50-х гг. XX в. В США и в ряде других стран, включая нашу, стали активно работать различные группы и комиссии, которые занимались сбором информации и исследованием феномена, иногда именуемого АЯ (аномальные явления). Накоплены многие тысячи наблю­дений НЛО. Исследованиями НЛО занимались даже военные. Эти объекты, по свидетельствам очевидцев, перемеща­ются по изломанным траекториям, быстро изменяют ско­рость движения, оказывают влияние на двигатели автомоби­лей, электроприборы и другие технические устройства.

Большинство аномальных явлений оказались связанными с запусками ИСЗ и различными техническими эксперимен­тами в атмосфере, астрономическими явлениями (яркие пла­неты), естественными атмосферными эффектами (необычное свечение неба, редкие формы облаков и др.). Неразгаданные НЛО вызывают оживленные споры и самые экзотические гипотезы. Например, допускают, что некоторые НЛО сходны с миражами, которые могут одновременно видеть множество людей. Выдвинута гипотеза и о существовании в космосе и на Земле «параллельных миров», с которыми при опреде­ленных условиях якобы способна контактировать психика людей (что и происходит во время появления НЛО). Нако­нец, есть сторонники гипотезы о том, что НЛО связаны с деятельностью внеземных цивилизаций (и даже появлением на Земле различных типов «гуманоидов»). Еще раз подчерк­нем, что до сих пор внеземные цивилизации относятся к числу гипотетических объектов, поиск которых представ­ляет большой интерес. Причем ученые не только ищут вне­земные цивилизации, но и в теоретическом плане исследуют их возможные модели. Несомненно, что внеземные цивили­зации и НЛО — это не одно и то же. Более того, НЛО вообще не имеют никакого отношения к внеземным циви­лизациям, а настоящие внеземные цивилизации (если они существуют!) могут проявлять себя и не в виде НЛО.

Таким образом, проблема внеземных цивилизаций на са­мом деле сложнее, чем может показаться с первого взгляда. Можно спорить и приводить новые доводы в пользу или про­тив реальности внеземных цивилизаций, но лишь дальней­шие наблюдения и эксперименты позволят выяснить, су­ществуют ли где-нибудь обитаемые миры или мы одиноки, по крайней мере, в пределах нашей Галактики. Поэтому ученые с интересом ожидают результатов новых эксперимен­тов по «прослушиванию» Вселенной с помощью нескольких радиотелескопов, принимающих сигналы в большом диапа­зоне частот.