А. Д. Арманд эксперимент «гея»
Скачать 1.76 Mb.
|
| Весь порядок Природы свидетельствует о прогрессивном продвижении по направлению к высшей жизни, План намечен в действии самых, казалось бы, слепых сил. Весь процесс эволюции с его бесконечными приспосабливаниями является доказательством этому (Блаватская, 1997, т.1, с. 345). 21. Вероятность невероятного Однако вернемся еще раз к гипотезе «везения». Посмотрим, нельзя ли хотя бы приблизительно оценить вероятность случайного возникновения в какой-то точке Вселенной цивилизаци, подобной нашей? Когда зашла речь о том, есть ли шанс наладить связь с разумными существами в Космосе, сэр Фрэнсис Дрейк сделал простой расчет. Он предположил, что n, число цивилизаций, готовых к контакту, можно прикинуть, исходя из величины шести параметров: n=N·P1·P2·P3·P4 ·t/T, где N — число звезд в Галактике (примерно 1011), P1 доля звезд с планетами (P1Ј0,1), P2 — доля планетных систем с жизнью (P2Ј1), P3 — доля биосфер, достигших уровня разума (P3Ј0,1), P4 — доля разумных сообществ, достигших нашего технического уровня и желающих контактов (P4Ј1), t — среднее время существования технической цивилизации (tЈ 102 лет), T — возраст Галактики (T@ 1010 лет). Если расчет сделать по самому оптимистическому варианту, то получится n@ 103, около тысячи центров разума. Дрейк скромно предположил: по крайней мере несколько цивилизаций в нашей Галактике с нетерпением ждут осмысленных сигналов с Земли. Эта оценка, тоже чрезвычайно высокая, возможно, была необходима для того,чтобы сенат США не скупился на расходы по космической программе. Но так и быть, сохраним пока эту оценку: n@ 101. Поправки начинаются с предположения Дрейка о том, что каждая планетная система способна нести на себе жизнь. Это не так. Большинство эвезд нашей Галактики сосредоточено в галактических спиралях (рукавах) и в ядре «балдже». Там и тут идут интенсивные звездообразовательные процессы, жизнь светил в основном коротка и полна бурных событий, рядом с которыми трудно представитьсебе развитие жизни. Более благоприятный климат сохраняется в промежутках между рукавами. Плотность звездного вещества составляет здесь по оценкам примерно 1,2 масс солнечной величины на квадратный парсек галактического диска по сравнению со средней по Галактике — 2 солнечных массы на квадратный парсек, то-есть 0,6 от среднего. Звезды, как и рассеянное вещество в этих межспиральных «окнах» вращается вокруг неподвижного ядра. Но, как оказалось, скорость вращения рукавов, образованных волнами сжатия, не равна скорости рассеянного вещества: на периферии Галактики она больше, а ближе к центру — меньше. Поэтому вещество «окон» периодически проходит через бурную зону спиралей и энергетика процессов в них соответственно возрастает. Лишь ограниченное кольцо, расположенное примерно посередине между центром и краем Галактики, вращается в одном темпе с рукавами и потому не испытывает их губительного влияния. В этой «коротационной» зоне, рядом с которой посчастливилось обитать и нашей солнечной системе, по-видимому, только и возможна жизнь. Грубую оценку попасть случайным образом в «зону жизни», вероятно, может дать аналогия с планетной системой нашего Солнца. Здесь тоже существует «зона жизни», располагающаяся между орбитами Венеры и Марса. Расстояние между ними составляет 0,8 астрономических единиц (от 0,7 а.е. для Венеры до 1,5 а.е. для Марса), а радиус всей планетной системы — 45 а.е., следовательно, только 0,01 радиуса может быть пригодной для поддержания жизни в той форме, как мы ее знаем. Если примерно такое же соотношение сохраняется для Галактики, то площадь коротационного кольца по отношению к площади галактического диска составит примерно 0,0001 · 10–4 — это тот поправочный коэффициент, на который надо умножить вероятность, полученную Ф. Дрейком. Звезд, сходных с Солнцем по температуре и светимости, — около 10%. Из них лишь одна десятая относится к «спокойным» звездам, около которых однажды зародившаяся жизнь не рискует испариться при очередной вспышке. Это дает еще одну поправку к исходному предположению, равную 10–2. Дальнейшие придирки к расчетам касаются появления жизни около «благоприятных» звезд. Чтобы не заслужить славы занудных буквоедов, не будем требовать учета вероятности того, что хоть одна планета попадает в обозначенную выше «зону жизни» между орбитами Венеры и Марса. Допустим, что попадет обязательно: распад протопланетного газопылевого диска, возможно, заполняет планетами все пространство относительно равномерно. Но совсем не факт,что в нужном промежутке окажется планета подходящего размера и массы. Если за эталон взять планеты земной группы: Землю, Марс и Венеру и сравнить их диаметры и массы с крайними значениями, встречающимися в Солнечной системе (исключая спутники, астероиды и кометы), то окажется, что по соотношению размеров вероятность попасть в класс пригодных для жизни планет равна 0,005, а по соотношению масс — 0,002. Любой из этих коэффициентов (5·10–3 или 2·10–3) следует добавить к сомножителям Ф.Дрейка. Не менее серьезные поправки следует сделать и по отношению к допущению того, что каждая из десяти (или больше) биосфер может довести свое развитие до появления разумных существ. В мире случая нить эволюции может прерваться в любой момент. Такая опасность подстерегает живые организмы, например, в результате отклонений температуры воздуха как в сторону повышения, так и в сторону понижения. Если жизнь движется по узкому горному хребту (см. гл. 4), то ширина горизонтальной поверхности, в пределах которой изменения температуры не приносят большого вреда, измеряется полосой от 0°C до +40°C. Примитивные формы жизни, могут существовать до +100°C. За этими пределами начинается обрыв, пропасть. Но даже и в таких узких рамках каждое нарушение нормы подхватывается положительной обратной связью, пытающейся стянуть путника к кромке бездны. Наиболее известные из обратных связей — через содержание углекислого газа, метана и паров воды в атмосфере, через альбедо, о чем уже был разговор выше. Изменение альбедо системы Земля-атмосфера меняет среднюю температуру воздуха на 2°C. Повышение содержания углекислого газа в два раза увеличивает температуру на 3°C (Будыко и др., 1986). Геофизические расчеты, подкрепленные геологическими документами, за 3 миллиарда лет зафиксировали несколько моментов, когда риск исчезновения жизни возрастал до предела. По крайней мере два мощных разогревания, одно из которых превышало отметку в 100°C, и два не менее мощных охлаждения с ледниковыми покровами известно в докембрийском времени (Сорохтин, Ушаков, 1991). В более поздние периоды Земля пережила еще не менее двух оледенений и трех эпизодов повышения содержания СО2 в 10–100 раз против современного. Средняя температура атмосферы возрастала на 10°C и болеее (Будыко и др., 1985). Разогрев на 10° еще не смертелен, но риск «включить» акселератор положительной обратной связи существует. Это означает, что вероятность пройти эти узкие места без потерь ориентировочно может равняться 2–9, или примерно 5·10–2 — при допущении их независимости. Реальность опасности согласуется с тем, что с катаклизмами подобного рода, по-видимому, связаны массовые вымирания организмов. Так, в конце пермского периода из геологической летописи исчезло не менее 50% семейств, или 96% видов морских организмов. Впрочем, вымирания способствовали интенсификации последующего образования новых форм. Следующая опасность подстерегает белковую форму сущестования материи в виде падения крупных комет и астероидов. Около двух с половиной сотен шрамов от столкновений с крупными небесными телами известно геологам на поверхности суши. В условиях землого климати эти следы катастроф довольно быстро стираются, в действительности их было больше. По оценке Шумейкера (Будыко и др., 1986) встреча с телом диаметром в 10 км достаточно вероятна раз в сто миллионов лет. По другим оценкам ударные кратеры на Земле радиусом в 100 км возникали в среднем раз в 14 млн лет, а кратеры радиусом в 500 км — раз в 600 млн лет. В течение фанерозоя (570 млн лет) имели место не менее пяти массовых вымираний организмов: в силуре, девоне, перми, триасе и мелу, их можно связывать с космическими столкновениями (Будыко и др., 1986). Очевидно, за всю земную историю жизнь могла на своем пути встретиться не менее чем с двумя десятками катастроф космического происхождения. Каждая встреча по своим разрушительным последствиям на 4–5 порядков превышала расчитанную на моделях «ядерную зиму» (Svirezhev, 1985). В течение нескольких месяцев после столкновения атмосфера Земли становится непроницаемой для солнечных лучей, фотосинтез останавливается, а температура воздуха над континентами падает на несколько десятков градусов. Допустим, что вероятность сохранения живых существ в событиях такого рода составляла 1/2. Тогда шанс дожить до наших дней определяется величиной 2–20, или 10–6. Пока еще недостаточно изучено воздействие на биосферу перестроек полярности геомагнитного поля. Биологи не подвергают сомнению губительность для живых организмов жесткого космического излучения. В наше время биосфера надежно экранируется от коротковолновых лучей магнитным полем Земли и озоновым «зонтом». Но периодически северный магнитный полюс становится южным и наоборот (Криволуцкий, 1985). В промежутках напряженность поля в течение десятков или сотен лет равна нулю или близка к этому. По материалам, охватывающим плиоцен и плейстоцен, период смены полюсов туда и назад занимает около 2 млн лет. На фоне этих больших циклов существуют кратковременные инверсии, занимающие несколько десятков или сотен тысяч лет. Последняя смена полярностей (от обратной к современной) произошла около 20 тысяч лет назад. Вполне вероятно, что земная жизнь в ходе многочисленных «тренировок» выработала какие-то средства защиты против агрессии космических излучений. Тем не менее, нельзя сбрасывать со счетов, что риск вырождения определенных форм жизни, в первую очередь высокоорганизованных, в результате всплеска мутагенеза повышался, возможно, 1000 или более раз за геологическую историю. Если при этом существовала вероятность, хотя бы равная одной сотой, того, что нить жизни оборвется, против вероятности 0,99 того, что она сохранится, то и в таком случае вероятность пройти через всю цепь этих испытаний и нигде не сорваться составит около 10–5. Есть серьезные основания предполагать (Будыко и др., 1986), что эффект тотального запыления атмосферы, сходный с «ядерной зимой» может быть вызван активизацией деятельности вулканов. Если объем выбросов всего лишь на порядок превысит количество пепла и пыли, извергнутого при известных изверженияз Кракатау или Тамбора, — катастрофические последствия для жизни становятся реальностью. Как велика вероятность таких пароксизмов вулканизма? Не будет преувеличением считать, что хотя бы раз в течение геологического цикла Штилле (40–45 млн лет) произойдет роковое совпадение: десяток вулканов масштаба Кракатау проявят свою активность за короткий промежуток времени, в течение полугода. Это дает еще одну поправку к вычислениям Ф.Дрейка: вероятность сохранения жизни снижается в 102 раз. И все-таки главная опасность для живого вещества Земли заключается не в этих, внешних, опасностях. Значительно выше риск самоуничтожения жизни. Синергетика позволяет идиллическую модель маргариток Лавлока дополнить моделью земных диссипативных структур. Напомним: диссипативная структура, следуя алгоритму положительной обратной связи, получает способность экстенсивно распространять схему своего строения на окружающее вещество и пространство, «пожирая» при этом не только свободные ресурсы среды, но и функционирующие системы с меньшим энергетическим обеспечением. Подобным свойством обладают многие абиотические системы, такие как речные русла, атмосферные вихри, волны песчаной ряби, но несравненно большие возможности дает диссипативным структурам земная жизнь. Географическая среда содержит в себе избыточное количество энергии в форме различных излучений, тепла, потоков космических частиц, потоков газа в атмосфере (ветров), потоков воды и взвешенного твердого вещества, потенциальной энергии поднятых тектоникой горных пород и энергии химических соединений, в первую очередь органических соединений живого или отмершего вещества. Только в условиях такого разнообразия, изобилия и одновременно строгого ограничения энергий по мощностям (не больше и не меньше допустимого) могла, очевидно, появиться и развиваться жизнь, самая сложная из известных нам диссипативных структур. В ходе развития жизнь образовала множество — порядка 108 видов — подсистем, каждая из которых в свою очередь готова развиваться по закону диссипативной структуры. Энергонасыщенная среда и изобилие строительных материалов (ресурсов питания) дают возможность реализовать обратную связь между генотипом и фенотипом. Половое размножение вводит в систему, описываемую уравнениями Лотки-Вольтерра, нелинейную компоненту: зависимость скорости увеличения популяций от частоты встреч половых партнеров, т.е. от плотности популяции. Каждый вновь возникающий вид начинает развиваться по этой программе: он захватывает все доступные ему ресурсы энергии, территории, питания, влаги, в меру своих способностей оттесняя конкурентов. Если преимущество над другими видами велико, то победное шествие молодого вида в принципе может осуществить расчетный кошмар: потомство одной мухи (к примеру) за год способно покрыть планету сплошным слоем, непробиваемым для солнечных лучей. Бактерия холеры сделает то же самое за одни с четвертью сутки (Вернадский, 1967). По всей видимости, до сих пор не родился организм с таким генотипом, который был бы способен непринужденно преодолевать конкурентное сопротивление любых других организмов. Но то, что такая перспектива существует не только в умах фантастов, подтвержлают факты реальной жизни. Вспышки размножений насекомых-вредителей: саранчи, дубового и пихтового шелкопряда, пяденицы оставляют после себя пустыню. Такими же опустошительными бывали в истории катастрофические нашествия возбудителей вирусных и бактериальных заболеваний — чумы, холеры, оспы, гриппа-инфлюэнцы и других. Самая наглядная иллюстрация опасности. связанной с появлением живых диссипативных структур — это мы с вами, вид человека разумного. Несколько последовательных удачных мутаций в семействе гоминид привели к более чем реальной перспективе уничтожения не только самого разумного, но и всей биосферы в целом. Ссылки на уникальность человеческого существа, овладевшего невиданными энергиями, недоступными другим видам, не опровергают тезиса об опасности любой формы жизни. В информационном мире, где конкурируют алгоритмы, человек со всеми его килотоннами тротилового эквивалента оказывается бессильным, например, перед холерным вибрионом или палочкой Коха. Программа диссипативных структур не предусматривает в общем случае своевременного включения тормозов отрицательной обратной связи. Как не предусматривает его и дарвиновская теория. Биологи различают виды, развивающиеся с самоограничением и виды без оных. Популяции домашних мышей при превышении критической плотности населения резко снижают плодовитость, уходя от опасности самоуничтожения. Переход к торможению — важная эволюционная находка, но она, видимо, все-таки вторична по отношению к агрессивной программе неограниченного роста. Раковая опухоль убивает хозяина и с ним — себя. Не из чего не следует, что каждый вновь возникший вид не поведет себя на Земле как раковая опухоль, если ему повезет выловить в мутационной мутной воде золотую рыбку крупного конкурентного преимущества перед его сожителями. В свете сказанного модель биосферы может оказаться подобной поверхности, не только покрытой маргаритками, но еще и посыпанной порохом. Взрывчатый слой время от времени поджигается молниями, какая-то поверхность выгорает, но реки, болота, моря не дают огню пройти за один раз по всей Земле. В другой раз пожар возникает в другом месте, за это время пороховой покров на сгоревших поверхностях восстанавливается. Такая история может продолжаться бесконечно долго, если не существует опасности накопления в каком-то месте особенно больших запасов горючего вещества. Их воспламенение сделает переносчиком огня раскаленную атмосферу и цепная реакция может охватить весь земной шар. Следуя логике дарвиновской теории мутаций и отбора в ее первоначальном варианте, мы могли бы считать каждый вновь возникающий вид фактором риска для существования биосферы. Вероятность случайного выживания биоты в этом случае определялась бы фантастически малой величиной, например, 2–108. Однако, было бы неверно применять здесь теорему умножения вероятностей, поскольку она предполагает независимость рассматриваемых событий. Свойства видов одного рода, существенные для конкурентоспособности вида, как и свойства родов одного семейства и т.д. не независимы, корреляция между ними может быть значимой. Другими словами, если в каком-то роде не родился вид-агрессор глобального масштаба, то едва ли он появится среди других видов того же рода. Опыт, который поставила Природа с гоминидами, говорит. что на уровне семейств вероятность опасной мутации уже достаточно велика. Но проявим еще большую осторожность в расчетах, поднимем планку опасности на несколько таксонов выше. По представлениям систематиков смена плана строения организмов происходит на уровне типов, или отделов в царстве растений. В наше время ботаники выделяют от 14 до 20 отделов растительных организмов, а зоологи — от 10 до 33 типов животного мира. Если взять среднее, добавив несколько типов простейших и грибов, то получим разнообразие форм на уровне типа порядка 40. Вероятность 1/2 того, что в любом из этих таксонов возникнет роковая диссипативная структура, не представляется нереальной. При этом предположении вероятность выживания всех остальных обитателей биосферы составит 2–40, или 10–13. |
Похожие:
 | Программа курса «Социально-психологический эксперимент» для направления... Эксперимент в социологии не получил сколько-нибудь серьезного распространения. Даже в психологии мода на феноменологическое знание... | | Мысленный эксперимент в механике Мысленный эксперимент как метод научного познания заключается в получении нового или проверке имеющегося знания путем создания объектов... |
| Мысленный эксперимент в механике Но это совсем не значит, что в более ранний период развития науки мысленный эксперимент не существовал. Вспомнить хотя бы апории... | | Мысленный эксперимент в механике Галилея как воображаемые и говорил об их большой значимости в формировании естествознания нового времени. Но это совсем не значит,... |
| 2 Констатирующий эксперимент: организация и результаты диагностической... Дисциплина изучается один год, с недельной нагрузкой 6-8 часов. При изучении дисциплины используется учебник Математика. 10 класс:... | | Урок №16. Гея и селена Период обращения по орбите равен времени 365,256 кульминаций «среднего Солнца» или земных суток, которые равны ровно 24 часа. Период... |
| «Углеводороды» Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений | | Подростковый суицид Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений |
| Конспект к теме: «Отклоняющееся поведение» Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений | | Получение и применение алкадиенов. Каучук. Цели Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений |
| Календарно-тематическое планирование 10 класс /2 часа в неделю/. № п/п Различные естественнонаучные методы: наблюдение, измерение, эксперимент, моделирование |  | Эксперимент продолжается аннотация в книге обобщаются основные принципы и Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Л. н толстой Ход классного часа. I. Слово учителя Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений | | Курс лекций (электронный учебник) Для студентов педагогических специальностей Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений |
| Статья опубликована в журнале «Эксперимент и инновации в школе» Роль метода проектов в формировании личностных и метапредметных результатов средствами иностранного языка | | Мониторинг 14 июля 2014 г Правительство РФ может провести налоговый эксперимент на месторождениях в Югре и на Ямале. Дюков, Богданов и Алекперов уже на низком... |
