ОСНОВНЫЕ ТЕОРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ
1. Космологическая модель Канта
Вплоть до начала ХХ века, когда возникла теория относительности Альберта Эйнштейна, в научном мире общепринятой была теория бесконечной в пространстве и во времени, однородной и статичной вселенной.
О безграничности космоса сделал предположение Исаак Ньютон (1642-1726), а философ Эммануил Кант (1724-1804) развил эту идею, допустив, что вселенная не имеет начала и во времени. Он объяснял все процессы в космическом пространстве законами механики, незадолго до его рождения описанными Ньютоном.
Кант распространил свои умозаключения и на область биологии, утверждая что бесконечно древняя, бесконечно большая вселенная представляет возможность для возникновения бесконечного числа случайностей, в результате которых возможно возникновение любого биологического продукта. Эта философия, которой нельзя отказать в логике выводов (но не постулатов) явилась питательной почвой для возникновения дарвинизма, о котором речь пойдёт в следующей статье.
Наблюдения астрономов 18-19 веков за движением планет подтвердили космологическую модель Канта, и она из гипотезы превратилась в теорию, а к концу 19 века считалась непререкаемым авторитетом.
Этот авторитет не мог поколебать даже так называемый "парадокс тёмного ночного неба". Почему парадокс? потому что в модели кантовской вселенной сумма яркостей звёзд должна создавать бесконечную яркость, а ведь небо-то тёмное!
Нельзя считать удовлетворительным объяснение поглощения части звёздного света облаками пыли, находящимися между звёздами, так как согласно законам термодинамики любое космическое тело, со временем, начинает отдавать столько энергии, сколько получает (однако это стало известно только в 1960 году).
2. Модель расширяющейся вселенной
В 1915 и 1916 годах Эйнштейн опубликовал уравнения Общей теории относительности (следует заметить, что к настоящему времени это наиболее полно и тщательно проверенная и подтверждённая теория).
На основании решения этих уравнений для замкнутой вселенной, советский математик и геофизик Фридман А.А. (1888-1925) в 1922 году установил, что она не является статичной, а расширяется, но с одновременным торможением (последнее допущение оказалось ошибочным). В 1927 году к такому же выводу пришёл бельгийский астроном Жорж Леметр.
Физическое явление, ведущее себя подобным образом, это взрыв, которому учёные дали название "Большой взрыв" (в 1937 году это название предложил Поль Дирак, а в 1949 году иронично использовал в своих лекциях известный астроном Фред Хойл) или "горячий Большой взрыв", т.е. сочетание теории БВ с теорией горячей вселенной.
Последнюю теорию подтверждает величина энтропии, которая равна отношению концентрации равновесных фотонов к концентрации барионов с точностью до численного коэффициента.
Но, если видимая вселенная является следствием разворачивания материи из одной точки, то у этого события было начало, существовала Первопричина, есть Конструктор. Вначале, Эйнштейн отвергал такой вывод и в 1917 г. выдвинул гипотезу о существовании некой "силы отталкивания", прекращающей движение и сохраняющей вселенную в статическом состоянии бесконечное время.
Однако американский астроном Эдвин Хаббл (1889-1953) в 1929 году обнаружил, что звёзды и звёздные скопления (галактики) не покоятся, а удаляются друг от друга. Это, так называемое, "разбегание галактик" предсказано изначальной формулировкой Общей теории относительности.
Перед лицом таких доказательств, Эйнштейн отказался от гипотетической силы отталкивания и в 1931 году признал расширение вселенной. Соответственно, признал необходимость начала и присутствия Высшей первопричины её возникновения, которая, по его словам, обладает разумом и творческой силой, но не является личностью.
3. Вселенная имеет начало
В модели расширяющейся вселенной учёные рассчитали количество времени, прошедшее с того момента, когда она начала существовать. Это время оказалось около 13,73 + 0,12 млрд. лет (время существования вселенной получило название "времени Хаббла").
Так вот, астрономы, астрофизики, биологи считают, что в отличие от прежней гипотезы бескрайнего космоса в новой модели конечной вселенной миллиарды лет это чрезвычайно малый период времени, чтобы атомы могли случайно преобразоваться в живую материю. Необходимо вмешательство Конструктора.
Можно Его назвать Космическим Разумом, Абсолютным Началом, Богом, от этого суть утверждения не меняется - для возникновения вселенной, в том числе и разумной жизни, необходима внешняя творческая сила.
Поэтому Арно Пензиас (нобелевский лауреат по физике) делает следующее умозаключение: «Астрономия приводит нас к уникальному событию, вселенной, которая была создана из ничего. Это событие с очень тонким балансом для обеспечения точных условий, необходимых для жизни. В основе этого события лежит план (можно сказать «сверхъестественный»)».
Даже известный физик-теоретик, автор знаменитой книги "Краткая история времени" и атеист Стивен Уильям Хокинг вынужден был признать: "Если вселенная имеет начало, то следует предположить и наличие создателя".
Действительно, согласно аргумента калама (всё, что имеет начало, имеет и причину), имманентный мир, имеющий начало, должен иметь и (трансцендентную) причину своего возникновения.
Вывод учёных о сверхъестественной причине возникновения вселенной и предположение о наличии Создателя оказался столь неожиданным, что далеко не все учёные с готовностью приняли его. Одним не нравится концепция Творца, вытекающая из этого вывода, другим - невозможность описания существования вселенной (в сингулярном состоянии) естественными физическими законами.
Сразу было выдвинуто несколько иных, отличных от теории БВ, космогонических моделей, основными из множества которых являются:
• "Вселенная стационарного состояния" Томаса Голда и Фреда Хойла (по мере разбегания галактик, пустоты между ними заполняются новой материей, возникающей из ничего);
• "Модель пульсирующей вселенной" (космос расширяется, затем сжимается, опять раширяется и так до бесконечности), которую активно популяризировал астроном Карл Саган;
• "Теория Мультивселенной" (имеется множество вселенных);
• "Квантовые модели вселенной", в частности, Эдварда Трайона (наша вселенная является только частью другой материнской вселенной, состоящей из квантового вакуума, бесконечной в пространстве и вечной);
• "Плазменная вселенная" Ганса Альвена и т.д. и т.п.
Не вдаваясь в подробности многочисленных современных моделей, часть из которых носит псевдонаучный характер (например, концепция мультивселенной), следует заметить, что некоторые умозрительные построения невозможно проверить (гипотезу хаотической инфляции вселенной Линде, квантовые модели, в том числе, теорию суперструн и пр.).
Другие предположения не подтверждаются (например, гипотеза стационарного состояния), третьи - противоречат законам физики и данным о всё возрастающей скорости расширения космоса ( гипотезы пульсирующей и циклической вселенных).
Четвёртые, оказались несостоятельными, особенно, после того, как в 90-х годах были получены результаты исследования космического фона американским спутником COBE (Cosmic Background Explorer).
4. Большой взрыв
О результатах этих чрезвычайно важных исследований будет сказано позднее, а сейчас необходимо дать некоторые пояснения сущности теории горячего Большого взрыва (не нужно думать, что он был хаотичным, как это следует из условного названия).
Согласно данной теории, 13,73 миллиардов лет назад нынешней материи и энергии предшествовало сингулярное состояние. Плотность, давление и температура имели близкие к бесконечным значения (точнее, около 10 ^97 кг/м3 и 10^32 К; в космологической сингулярности, как установил Стивен Хокинг, не может быть одновременно бесконечной плотности и температуры, т.к. при бесконечной плотности мера хаоса стремится к нулю, что не может совмещаться с бесконечной температурой).
Иными словами, вселенная возникла из "ничего", точнее, из очень малого невидимого объёма, меньшего, чем атом: "из невидимого возникло видимое".
Физики так глубоко разработали теорию Большого взрыва (БВ), что к настоящему времени могут объяснить процессы, происходившие во вселенной с момента, когда ей было 10 в минус 43 степени секунды (т.н. "Планковское время"). Состояние космологической сингулярности (в допланковское время) классическая "Общая теория относительности" описать не может, т.е. БВ имеет сверхестественную природу.
Внезапное возникновение пространства, энергии, материи и времени можно объяснить только с помощью трансцендентной причины, так как всё, что имеет начало, имеет и причину. Как видим, вселенная имела начало, следовательно существует вневременная и внепространственная разумная Причина её возникновения, находящаяся вне нашего физического мира.
Раннюю вселенную можно сравнить с огненным шаром, наполненным излучением и частицами (плазмой, затем, добавились кварки). Дальнейшее расширение и охлаждение космического пространства до времени порядка 10 в минус 11 секунды от начала БВ (т.н. "эпоха квантовой космологии" ) привело к отделению гравитационного взаимодействия от остальных фундаментальных взаимодействий.
В этот период времени (до 0,01 секунды от начала БВ) возникли элементарные частицы, разделились все виды взаимодействий и окончился период расширения вселенной излучением, а температура упала до 10 миллиардов градусов.
От 0,01 секунды и до окончания 3-х минут появилось 98% всей видимой материи, возникла собственно вселенная, продолжается эпоха т.н. "стандартной космологии". Некоторое время, космическое вещество пребывало в виде элементарных частиц, затем, образовались ядра первичных элементов (водорода и гелия), возникли атомы, звёзды, галактики, планеты и пр.
В истории развития космоса важным этапом считается т.н. "эра рекомбинации", когда материя расширяющейся (с одновременным охлаждением) вселенной стала прозрачной для излучения (примерно, через 380 тысяч лет после БВ). До этого излучение было заперто в плотной горячей плазме и высвободилось в момент образования атомов водорода.
Теория предсказывает, что современную вселенную должно пронизывать это, уже сильно ослабевшее, излучение (т. н. "реликтовое излучение") с температурой всего около 5 градусов выше абсолютного нуля, т.е. 5 градусов по шкале Кельвина или минус 268 градусов Цельсия.
Это теоретически предсказал ученик Фридмана русский учёный Гамов Г.А. (1904-1968) ещё в 1946-1948 годах (он указал 1К - 10 К) в рамках модели "горячей вселенной" (в 1950 году он опубликовал цифру 3,0 К).
В 1965 году реликтовое излучение случайно обнаружили английские инженеры Пензиас А. и Вильвон Р. (космический фон излучения они оценили в 3,7 К). Только затем, американцами был сконструирован прибор необходимой точности и измерено указанное излучение (2,7 К), но только на длине радиоволн (из-за атмосферных помех).
5. Исследования Космоса
В результате исследований космоса с помощью упомянутого выше спутника СОВЕ в 1990 г. на разных длинах волн была измерена температура фонового излучения в условиях открытого космоса, она оказалась равной 2,735 град. Кельвина и постоянной во всех направлениях, что подтвердило выводы Гамова.
В 1992 году с помощью этого же спутника были обнаружены флуктуации (отклонения) в фоновом излучении, предсказанные теорией Большого взрыва, без которых не смогли бы возникнуть галактики и их скопления.
Наконец, в 1994 г., с повышением точности измерений от 1 % до 0,3 %, была уточнена температура фонового излучения космоса ( 2,726 градуса К), а, главное, результаты измерений во всём диапазоне длин волн совпали со спектром идеального излучателя.
Спутник COBE позволил измерить температуру фонового излучения так называемого "ближнего" космоса. Но в сентябре 1994 г. вступил в строй самый большой оптический телескоп в мире "Кек" на Гавайях, с помощью которого удалось измерить температуру настолько удалённых космических газовых скоплений, что их излучение даёт информацию о Вселенной, которая была в 4 раза моложе, чем сейчас.
Согласно модели горячего Большого взрыва, температура фонового излучения вселенной на той ранней стадии развития должна быть 7,58 гр. К, а наблюдения показали 7,4 плюс-минус 0,8 гр. К, что довольно точно соответствует предсказанным.
6. Основные космологические модели
Любая космологическая модель должна описывать три основных фундаментальных явления: 1) расширение вселенной; 2) наблюдаемая крупномасштабная её структура; 3) распространённость химических элементов.
Теория БВ, предполагает сильное неоднородное распределение вещества в пространстве и не может объяснить наблюдаемое однородное расширение вселенной.
Также эта теория предполагает, что число частиц и античастиц было одинаково, но для этого протон должен распадаться (для объяснения барионной ассиметрии), чего не наблюдается.
Согласно квантовой теории, должно было возникнуть равное количество материи и антиматерии, мгновенно полностью аннигилирующих с испусканием фотонов (что же или кто нарушил эту симметрию? неизвестно).
Поэтому под БВ, сейчас, подразумевается совокупность 4-х основных космологических моделей, в большей или меньшей мере поддерживаемых физиками-теоретиками. Это собственно теория БВ (описывает химический состав вселенной), модель расширения Фридмана (объясняет её расширение), теория стадии инфляции (объясняет природу расширения) и иерархическая теория (описывает крупномасштабную структуру вселенной).
Существуют иные космологические модели (теория струн, теория бран, циклическая теория и пр.), которые объединяет одно произвольное допущение: все необходимые начальные значения при возникновении космоса были сформированы до БВ.
К настоящему времени, сделано уже 8 крупных открытий, подтверждающих теорию Большого взрыва, как начала возникновения вселенной. Более того, британские астрофизики Хокинг, Эллис и Пенроуз расширили уравнения Общей теории относительности Эйнштейна, включив в них пространство и время.
Решение этих уравнений показывает, что пространство и время должны были возникнуть в том же Большом взрыве, который дал начало существованию энергии и материи. Иными словами, само время имело начало, но тогда причиной возникновения вселенной должна быть какая-то Сущность, совершенно не зависящая от времени и пространства, существовавшая до их возникновения!
Этот вывод имеет огромное значение для понимания того, Кто есть Творец (христиане называют его Богом). Он трансцендентен, т.е. находится вне измерений вселенной и не является самой вселенной (по учению монизма).
Создатель не обитает в космическом пространстве (по учению пантеизма), но именно Он дал вселенной начало, сотворил её, мир следствие Его целенаправленных действий. Интересно, что об этом, ещё более 3 тысяч лет назад, написано в ТаНаХе (Ветхом Завете).
Упоминавшийся ранее, английский учёный, нобелевский лауреат Арно Пензиас (Arno Penzias) утверждает: "лучшие данные, полученные нами,- именно те, которые я мог бы предсказать, располагая одной только Библией - точнее, Пятикнижием Моисеевым и Псалтирью".
7. Физические константы вселенной
Согласно вычислениям, выполненным в рамках теории БВ, следовало бы ожидать хаотичного рассеивания материи по всему физическому космосу (до состояния "тумана"). На самом деле, этого не произошло.
Мы видим удивительный порядок и структурированность космоса: планеты, звёзды, звёздные системы, галактики, скопления и сверхскопления галактик, крупномасштабная сотовая структура. Вселенная, как будто, специально создана для жизни.
Регулярные научные наблюдения позволили открыть около 26 параметров (характеристик), которые должны принимать строго определённые значения, чтобы могла существовать вселенная и жизнь в ней.
В числе этих характеристик много физических констант: постоянная сильного ядерного взаимодействия, постоянная слабого ядерного взаимодействия, постоянная гравитационного взаимодействия, постоянная электромагнитного взаимодействия и т.д.
Рассмотрим, например, сильное ядерное взаимодействие (речь идёт о силе, определяющей степень притяжения протонов и нейтронов в ядре атома). Если бы это взаимодействие было всего на 2 % слабее существующего, то протоны и нейтроны не смогли бы удержаться вместе и во вселенной существовал бы только один элемент - водород (ядро атома водорода состоит из одного протона, а нейтрона не имеет).
С другой стороны, если бы сильное ядерное взаимодействие было всего на 0,3% сильнее существующего, то протоны и нейтроны притягивались бы друг к другу с такой силой, что во вселенной не было бы водорода, а только тяжёлые элементы. Но, с точки зрения химиков и биологов, жизнь без водорода невозможна (впрочем, невозможна она и в том случае, когда единственным элементом является водород).
Среди 26 упомянутых характеристик много строго определённых соотношений. Например, отношение массы нейтрона к массе протона, протона к массе электрона, отношение количества протонов к количеству электронов и т.д.
Так масса свободного нейтрона (протон плюс электрон) на 0,138 % больше, чем масса протона; если бы, наоборот, протоны оказались чуть тяжелее нейтронов, тогда они превратились бы в нейтроны, но без протонов было бы невозможным существование атомов и молекул. Учёные рассчитали, что для существования современной вселенной масса нейтрона не должна отклоняться от нормы больше, чем на 0,1 %.
Более точным должно быть соотношение между количеством протонов и электронов. Галактики, звёзды и планеты никогда бы не образовались, если бы количество протонов не равнялось количеству электронов с точностью до 10 в минус 35 степени ( т.е. с точностью 0, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 01).
Еще более точным должно быть соотношение электромагнитной и гравитационной постоянных - не менее 10 в минус 40 степени (40 нулей после запятой!), а в момент Большого взрыва это соотношение должно было соблюдаться ещё на 20 порядков точнее, т.е. не менее 10 в минус 60 степени (невероятная точность!).
Поэтому знаменитый немецкий учёный, специалист в области ракетных установок, доктор Вернер фон Браун утверждал: "Естественные законы вселенной настолько точны, что нам не составляет труда построить космический корабль для полёта на Луну, и мы можем рассчитать время полёта с точностью до доли секунды. Эти законы, безусловно, были кем-то установлены".
8. Точность конструирования вселенной
Среди 26 характеристик тонкой настройки вселенной есть ряд параметров, которые должны принимать очень точные требуемые значения. Это такие параметры как: скорость расширения, плотность, расстояния между звёздами в галактиках и между галактиками, доля водорода, превращаемого в гелий, уровень энтропии и т.д.
Остановимся только на одном параметре - скорости расширения вселенной. Она не может отличаться от существующей более, чем на 10 в минус 55 степени по всем направлениям.
Если бы космос расширялся быстрее, материя рассеивалась бы слишком интенсивно для того, чтобы образовались галактики, а без галактик не было бы звёзд и планет. Если бы космос расширялся медленнее, то он сжался бы в один сверхплотный сгусток прежде, чем смогли бы образоваться звёзды солнечного типа.
Даже само космическое пространство должно быть трёхмерным, только тогда орбиты планет в гравитационном поле звёзд обретают устойчивость, а в микромире - становится возможной атомная структура материи.
Эти и многие другие факты приводят нас к очень важному выводу: для того, чтобы существовала вселенная и жизнь в ней её физические характеристики должны быть чрезвычайно, поразительно точно настроены.
Вселенная должна быть сконструирована в высшей степени точно, чтобы возникли протоны, нейтроны и электроны (со строго определёнными характеристиками), которые соединились бы определённым образом, чтобы появились атомы требуемого ассортимента и в необходимых количествах, без чего невозможно существование жизни. Если бы космос не был безукоризненно смоделирован, требуемый ассортимент атомов не соединился бы в сложные органические молекулы.
Таким образом, слепой случай, цепь случайных совпадений, как причина возникновения и существования наблюдаемой нами вселенной и жизни в ней исключается совершенно. Хаос не может породить из себя порядок.
Известный астроном Мэдлер писал: "Кто ничего, кроме случая, не хочет видеть в этой гармонии, обнаруживающейся с такой очевидностью в строении звездного неба, тот должен этому случаю приписать Божественную мудрость".
9. Структура вселенной
Вселенная состоит из пустых зон (где нет светящейся материи), звёзд, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи и тёмной энергии. Вся материя собрана в гравитационно связаные системы (галактики), участвующие в движении относительно общего центра масс. Точное количество галактик неизвестно (по-видимому, свыше 100 миллиардов, объединяюцих 10^22 звёзд).
Наша галактика "Млечный путь" содержит около 300 миллиардов звёзд (современная оценка: от 200 до 400 миллиардов), занимающих пространство в виде вращающегося диска диаметром примерно 100 000 световых лет, толщиной от 1 000 до 3 000 световых лет (путь, который свет проходит за 1 год в космическом пространстве равен 9,46 х 10^12 км).
В рукавах спирального диска постоянно образуются новые звёзды, а ближе к его центру находятся преимущественно старые. Все звёзды в галактике удерживаются силами гравитации тёмной материи.
Одиночных галактик мало, около 95 % всех галактик образуют Местные группы (скопления), в которых также присутствует тёмная материя (от 70 до 90%), межгалактический газ и пыль (от 10 до 30%) и собственно звёзды (около 1% от массы группы).
"Млечный путь" входит в Местную группу вместе с галактикой "Туманность Андромеды" (объединяет более 300 миллиардов звёзд и находится на расстоянии в 2 миллиона световых лет от Земли), "Большим Магеллановым Облаком" (15 млрд. звёзд, 170 тысяч световых лет от Земли), "Малым Магеллановым Облаком" (5 млрд. звёзд, 200 тысяч световых лет) и 40 более мелкими галактиками.
Наша Местная группа входит в комплекс скоплений галактик, которые называются Местным сверхскоплением (может входить до нескольких сот галактик, как в составе местных групп, так и одиночных). В наше сверхскопление входят также местные группы галактик в созвездиях Девы и Большой Медведицы.
В сверхскоплениях (насчитывают тысячи галактик) силы притяжения недостаточны, чтобы удержать галактики вместе и они разлетаются под действием силы тёмной энергии.
Местные сверхскопления образуют структуру, напоминающую пчелиные соты или гигантскую губку, в которой обширные пустые зоны (т.н. "войды" диаметром до 150 млн. световых лет) окружены стенками (полосами) и нитями. В таком большом масштабе, вселенная выглядит изотропной и однородной.
10. Галактика "Млечный путь"
Читатель, Вы можете возразить: "кто там сконструировал Вселенную мы не видели и не знаем. Для меня это что-то очень далёкое и абстрактное. Мне гораздо ближе наша галактика, планета Земля и солнце. Как нас учили в школе и в институте, они возникли сами собой из пылегазового протооблака путём сгущения массы и в конструкторе не нуждаются".
Однако, сейчас появляется всё больше научных фактов, опровергающих такое мнение. При переходе от вселенной, как большой системы, к малым системам, таким как галактика "Млечный путь", наша солнечная система, планета Земля количество доказательств сотворения возрастает ещё больше!
Например, только 5 % всех наблюдаемых галактик имеют спиральную форму, такую как наша галактика "Млечный путь", остальные 95 % имеют эллиптическую или неправильную форму, в них возникновение жизни, по мнению учёных, крайне затруднено (мало тяжёлых химических элементов, высокий уровень радиактивного облучения и т.д.).
В этой спиральной галактике солнечная система должна находиться в нужном месте спирального рукава и на определённом расстоянии от центра галактики. В противном случае, либо эта система не получит достаточного количества тяжёлых химических элементов ( их поставляют так называемые "сверхновые звёзды" после своего взрыва), а также фтора (его дают белые карликовые звёзды) либо жизнь будет уничтожена мощными излучениями радиации и выбросами материальных частиц.
Например, в центре галактики "Млечный путь" находится т.н. "чёрная дыра", в результате "работы" которой высвобождаются огромные количества рентгеновских лучей, гамма-лучей и корпускулярного излучения - смертельных для жизни. Также в центре галактики и её спиральных рукавах взрывается много сверхновых звёзд.
Случайно или нет, но наша солнечная система находится как раз на т.н. коротационной окружности, где период вращения рукавов практически совпадает с периодом обращения системы вокруг ядра галактики, т.е. Солнце очень редко проходит сквозь рукава, в отличие от большинства звёзд Млечного пути.
С другой стороны, наша солнечная система не находиться и на далёкой периферии галактики. Это не лучшее место для возникновения жизни, так как там мало звёзд. Поэтому намного меньше скорость возникновения новых, от которых поступает "строительный" материал для планет.
11. Тёмная материя и тёмная энергия
В последнее время, астрофизики выяснили, что галактики, их скопления и сверхскопления возникли и существуют благодаря, так называемой, "тёмной материи" ("скрытая масса"). Эта небарионная материя не доступна для наблюдения, так как не испускает и не поглощает ни электромагнитного излучения (например, света) ни излучения нейтрино.
Тем не менее, между звёздами и центром галактики должно находиться значительно больше вещества, обладающего силой гравитации (т.н. "скрытая масса"), чем мы видим , иначе звёзды уже давно разлетелись бы, рассеялись в космическом пространстве.
Тёмная материя не видима, однако её наличие можно установить благодаря гравитационным эффектам, в частности, эффекту "гравитационной линзы", т.е. искривлению лучей света, идущих от удалённых видимых астрономических объектов.
Не известно из чего состоит скрытая масса вселенной. Существует около 100 научных гипотез о её строении, основные из них базируются на элементарных частицах. Таких, например, как "нейтралино" (имеют массу протона, но без электрического заряда, и слабо взаимодействуют с обычной материей, как нейтрино) или "аксион". В отличие от первой частицы, которая в лабораторных экспериментах не обнаружена, аксион, как-будто найден, однако ещё требуются дополнительные доказательства.
Обычная барионная материя состоит из протонов, электронов и нейтронов (90 % её это водород, 10 % - гелий и другие элементы) и составляет только 5 % от массы вселенной. Она находится внутри небарионной холодной и горячей материи (23 % от общей массы), которая "обволакивает" галактику, удерживая звёзды в ней. Невидимая тёмная энергия (72 %) приводит к расширению вселенной, не позволяя галактикам соединяться.
Первые 6,5 миллиардов лет тёмная материя формировала галактики и их скопления, а вторые 6,5 миллиардов лет превалирует тёмная энергия, ускоряющая расширение вселенной. По мнению учёных, без тёмной материи и тёмной энергии невозможно возникновение и существование скоплений галактик, самих галактик, звёзд в галактиках, солнечных систем, планет и жизни.
12. Солнце
Ещё больше требований, чем к галактике, предъявляется к звезде и планете в солнечной системе, в которой может возникнуть жизнь. Так эта звезда должна быть одиночной (только 25 % звёзд в нашей галактике одиночные), она должна иметь определённую массу и сформироваться в строго определённый момент развития галактики.
До настоящего времени, несмотря на многолетний поиск, астрономам не удалось обнаружить вторую звезду, характеристики которой совпали бы с параметрами нашего Солнца (жёлтого карлика спектрального класса G2V).
Большинство звёзд в нашей галактике это красные карлики (около 85%), масса (и яркость) такой звезды меньше, чем Солнца, как и масса большинства жёлтых карликов класса G (около 9% от всех звёзд), что делает их малопригодными для жизни.
Солнце входит в 10% самых массивных звёзд нашей галактики, однако чем больше масса звезды (например, на 20% больше Солнечной), тем меньше время её существования (примерно 2 млрд. лет вместо 10 млрд.), сильнее изменение её яркости, мощнее ультрафиолетовое излучение, вредное для жизни.
Чтобы в солнечной системе появилась планета земного типа, необходимо множество тяжёлых элементов (БВ произвёл в основном лёгкие: водород и гелий), рождающихся только в недрах звёзд, которые, взрываясь, разбрасывают их в космосе, затем, химические элементы вновь соединяются в звёзды для получения более тяжёлых элементов и т.д.
Наше Солнце является молодой звездой третьего поколения, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений. Это произошло примерно 4,59 миллиарда лет назад при быстром сжатии облака молекулярного водорода под действием сил гравитации.
По сравнению с другими звёздами такого возраста в нашем районе галактики, Солнце отличается высоким содержанием тяжёлых элементов, в частности, металлов: железа, никеля, магния, алюминия, натрия, кальция, хрома и др. Оно вращается по более циркулярной орбите, совершая полный оборот за 200 миллионов лет.
Солнце находится далеко в стороне не только от центра галактики (в 26 000 световых лет от него), но и от опасных её спиральных рукавов (Солнце находится во внутреннем крае "рукава Ориона" между рукавами Персея и Стрельца).
Его состояние намного стабильнее большинства сопоставимых звёзд, так как в течение солнечного цикла интенсивность излучения примерно постоянна, увеличиваясь в момент максимума всего на 0,1 % (в абсолютных значениях это 1 Вт/м², при среднем значении энергии падающего солнечного излучения 1361,5 Вт/м²).
На современном этапе, в ядре Солнца постоянно идёт превращение водорода (примерно 73% от всей массы звезды) в гелий (25%), т.е. при температуре более 14 миллионов градусов осуществляется протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4.
Каждую секунду около 4 миллионов тонн вещества превращается в лучистую энергию и генерируется солнечное излучение, несущее нашей планете жизненно необходимую энергию соответствующего спектра и интенсивности.
Для того, чтобы на какой-то планете могла существовать жизнь, её звезда должна обладать уникальным набором "правильных" характеристик: массой, излучением, составом, орбитой, расстоянием до планеты, соответствующим типом галактики и определённым местом в ней. Вот, почему наше Солнце является огромной редкостью с точки зрения астробиологии.
13. Земля
В галактике "Млечный путь", Солнце и Земля находятся в месте максимально пригодном для жизни.
В частности, наша планета расположена в так называемой "околозвёздной обитаемой зоне", т.е. на оптимальном расстоянии (в среднем, 150 млн. км) от уникального Солнца, изменение параметров которого всего на 2 % сделает жизнь на ней невозможной.
Если бы Земля была ближе к Солнцу, то вся вода испарилась бы, если дальше - замёрзла. Умеренная температура земной поверхности позволяет воде находиться в жидком состоянии, чего нет на иных планетах.
Также ненамного может изменяться скорость вращения Земли вокруг своей оси без ущерба для высокоорганизованных форм жизни на планете. Орбита Земли почти круговая, т.е. планета постоянно находится в околозвёздной обитаемой зоне, что важно для сохранения постоянства климата.
Оптимален и угол наклона земной оси (23,5 град. относительно перпендикуляра к плоскости орбиты), благодаря чему обеспечиваются хорошие климатические условия на большей части земной поверхности.
Размеры и масса Земли (диаметр 12,5 тыс. км, масса 6,0 х 10^24 кг) оптимальны, но если бы они были меньше, Земля потеряла бы свою атмосферу, как, например, Луна. Если больше, тогда в атмосфере сохранились бы ядовитые газы, такие как метан, аммиак, водород. Кроме того, планета с недостаточной массой не может удержать внутреннее тепло и быстро остывает.
Об удивительной атмосфере Земли, сбалансированности её состава и процессов, протекающих в ней, можно написать не одну монографию. Отметим только, что без такой уникальной атмосферы не было бы и жизни на Земле (в том числе, без поразительно стабильной температуры поверхности нашей планеты).
Например, если в воздухе меньше чем 21 % кислорода, то крупные млекопитающие начнут задыхаться, если больше - поверхность планеты покроется пожарами. Очень важны также соотношения объёмов кислорода и азота, уровни углекислого газа, водяного пара, озона и прочее.
То же самое можно сказать о морской и пресной воде - основе биохимической жизни, о таких необходимых элементах как углерод, кислород, фосфор и о многом другом. Например, вода является уникальным универсальным растворителем, осуществляющим как окислительные, так и восстановительные реакции.
При этом, многие полезные для жизни вещества очень хорошо растворяются в воде, а вредные - плохо. Пары воды легче сухого воздуха, что чрезвычайно важно для переноса теплоты и кругооборота воды на планете, а атмосфера (в частности, мезосфера) не даёт воде улетучится в космос.
Земля обладает тепловой "машиной" (на радиоактивном топливе), требуемая мощность которой должна находиться и находится в узком диапазоне. Радиоактивный распад изотопов (калия-40, урана-235, урана-238, тория 232 - возникли при взрыве сверхновых звёзд) расплавляет внутреннее ядро Земли и способствует тектонике плит, т.е. медленному движению литосферных платформ внешней оболочки планеты.
Уникальная тектоника плит (обнаружена только на Земле), причастна к созданию гор и континентов, а также обеспечивает кругооборот углерода и поддерживает равновесие парниковых газов, являясь своеобразным планетарным терморегулятором, вместе с альбедо Земли (способность её поверхности отражать солнечные лучи).
Вращающееся железное расплавленное ядро планеты создаёт магнитное поле, защищающее её биосферу от губительного воздействия космических лучей,&n
Тема: Мировые религии: поиски следов Бога (Прочитано 129819 раз)