А. Д. Арманд эксперимент «гея»
Скачать 1.76 Mb.
|
| Возражение скептика: Когда Природа вслепую ставит миллиарды миллиардов экспериментов, вероятность осуществления хотя бы одного совпадения указанных выше параметров как угодно близко придвинута к единице. Счастливый билет обязательно должен где-то выпасть. Просто мы не имеем возможности наблюдать последствия «неудачных» экспериментов именно потому, что они «не удались». Это антропный принцип. В его «слабом» варианте. С этим трудно не согласиться. Но не надо забывать, что чем больше параметров должно совпасть в благоприятных для жизни величинах, тем более редким явлением следует считать жизнь в Космосе. Уникальность нашего очага жизни и цивилизации отстаивал астроном И. С. Шкловский (1962). Однако, мы, Земляне, настойчиво пытаемся наладить космическую связь с цивилизциями, похожими на нашу и не слишком удаленными (Гиндилис, 1999). Очевидно, и в науке вера иногда может оказаться сильнее логики. Но пойдем дальше. На этом «подарки» Космоса нашей планете не кончились. Невозможно переоценить значение воды на Земле. Причем как раз в таком количестве, чтобы наполнить океаны — колыбель земной жизни и оставить для более высоких форм ее достаточную площадь суши. Уникальные химические свойства воды сделали ее не только оптимальной внешней средой, но и главным компонентом физических тел организмов. А также «полезным ископаемым №1», применяемым промышленностью и сельским хозяйством. Вода — практически единственная из известных химии жидкостей, нейтральная по своим электрохимическим свойствам и потому одинаково легко взаимодействующая как с положительными ионами металлов, так и с отрицательными кислотными остатками. Это делает воду универсальным растворителем, без которого трудно представить себе метаболизм растений и животных. Благодаря свойству образовывать вещества в форме коллоидов — идеальной среды для многих химических реакций, вода вошла в состав клеточной протоплазмы и крови. По всем признакам безводные и маловодные планеты подобны земным пустыням, то-есть непригодны для поддержания жизни. Зародившаяся на Земле жизнь едва ли могла просуществовать сколько-нибудь длительное время без многослойной «глубоко эшелонированной» обороны против ультрафиолетового солнечного излучения и жестких космических лучей. На заре жизни эти функции выполнялись магнитосферой Земли, ионосферой, всей толщей воздушного слоя, водной оболокой океанов и реголитом материков. Позже, в результате саморегулирования биоты возник еще озоновый экран. Все это, кроме озона, выглядит так, как будто земной «дом» строился с учетом потребностей будущих жильцов — живых существ. Но сохраняет свою силу и высказанное выше соображение о бесконечности экспериментов Природы. Однако Гея предложила своим обитателям не только приятные сюрпризы. Известно, что климат Земли под влиянием внешних и внутренних причин испытывал заметные колебания. Случайно — или не случайно — появление на Земле человека совпало с эпохой великих материковых оледенений. Человечество, как и вся остальная биота, обнаружило поразительную гибкость и сумело адаптироваться к суровым условиям. Но с уверенностью можно утверждать, что никакой гибкости не хватило бы, если бы покровные ледники — агрессивные диссипативные структуры — одолели сопротивление отрицательных обратных связей и покрыли белым саваном всю земную сушу. В нашу, четвертичную, эпоху снижение среднеземной температуры воздуха достигало 6°C: от современных +15° температура сползала в самое холодное время до +9°. Из всей амплитуды похолодания в 6° половину, 3° можно приписать действию положительной обратной связи: с похолоданием снижается содержание двуокиси углерода и метана в атмосфере, что еще снижает температуру и т.д. (Котляков, 1994). В своей истории Земля знала и еще более суровые времена. Гуронское оледенение в начале протерозойской эры, около 2,4 млрд лет назад, по расчетам снижало температуру атмосферы до +6°C (Сорохтин, Ушаков, 1991). Это уже за пределом допустимого. Дело в том, что, как показало геофизическое моделирование, проведенное М.И. Будыко (Будыко и др., 1985), уже при температуре +7°C должен начаться лавинообразный процесс охлаждения поверхности Земли, сопровождающийся оледенением, который ведет к необратимому состоянию замерзшей безжизненной планеты, подобной современному Марсу. Об устойчивости такой позиции позаботились обратные связи. Они обеспечиваются высоким альбедо (отражательной способностью) покрытых льдом материков и океанов и снижением парникового эффекта. То, что этого не случилось в протерозое, очевидно, связано с отличающимися от современных параметрами земной атмосферы. Но катастрофа, без сомнения, была близка, спасение нашего настоящего выглядит сейчас как дело очень мало вероятного случая. На полмиллиарда лет раньше, в архее, Землю подстерегала опасность с другой стороны. Усиленная дегазация расплавленного вещества мантии создала условия образования плотной атмосферы с преобладанием углекислого газа и паров воды. Хорошо знакомое в наши дни явление — парниковый эффект, тоже обладающее свойствами дисипативной структуры, разогнало температуру у поверхности планеты до 145°C (Сорохтин, Ушаков, 1991). Кипение океана не началось лишь потому, что под тяжелой атмосферой тех эпох температура вскипания была еще выше. Но необратимый переход в горячее состояние, подобное состоянию современной Венеры, был вполне реален. Под слоем водяных паров и углекислого газа утренняя планета разогрета до 470°C. Какая уж там жизнь! Но тоже не случилось. В игольное ушко проскочила Гея, убереглась от Сциллы и Харибды. Возможно, тоже — счастливая случайность. К этому геологи еще добавляют многократно случавшиеся падения на Землю небесных тел размера астероидов. Обнаружены кратеры, оставшиеся от ударов. Эффект их падений по ориентировочным подсчетам должен быть близок к «ядерной зиме», сценарию мировой ядерной войны, разыгранному пока что на моделях (Svirezhev, 1987). Если такое стрясется, то температура у поверхности Земли на полгода упадет до –60°C. Неясно, повезет ли хотя бы каким-нибудь инфузориям выжить при таком испытании. Но земные существа в те времена оказались невообразимо живучими, — мы более или менее уверены в том, что перерывов в эволюции не было. Путь нашей планеты от пустыни к сегодняшней россыпи городов представляется дорогой по узкому гребню горного хребта, где путник движется по полосе шириной в несколько метров, на каждом шагу рискуя оступиться в пропасть с одной или с другой стороны. Чем более высоко организована жизнь, тем уже дорога. Правило, хорошо знакомое конструкторам, гласит: чем сложнее система, тем в среднем ниже надежность ее функционирования, или, что то же самое, тем выше вероятность «отказов», нарушения внутренних связей, согласованности работы частей. Нейтрализовать эту опасную тенденцию может параллельное совершенствование системы контроля и ремонта повреждений, что многие из нас наблюдают на примере развития автомобильного транспорта. В наши дни предусмотрительный хозяин, еще не имея автомобиля, при постройке дома закладывает асфальтированный подъезд, гараж и мастерскую. И основательный забор, чтобы машину не украли. Совпадение многочисленных условий, которые приготовила Земля для поселения землян, подозрительно напоминают действия этого хозяина. Если это не просто слепое «везение», то можно увидеть в этом движение «против градиента», по траектории. которая никак не объясняется действующими в данный момент силами. К цели. Пусть и дальше совершаются подобные совпадения. Надежда на ускользающе малую вероятность, на то, что она все-таки не равна нулю. Эзотерическая философия утверждает, что совпадение благоприятных случаев — создание нашего воображения, результат неспособности увидеть глубокие причины, связывающие все эти явления в единую систему. Христианская теология исповедует идею Провидения, которое наблюдает за земными событиями, вмешивается в их ход, оберегает и корректирует в нужном направлении. Ведическая философия скорее склоняется к идее о невозможности нарушить ход событий, заданный законами Природы. Но сами законы предписывают путь к изначально заданной цели. Возможно, закон самоорганизации — один из них. 5. Самоорганизация? Однако мы не знаем, при каких условиях начинается действие самоорганизации. Синергетика все готова объяснить и разложить по полочкам начиная с того момента, как ей преподнесут избыток свободной энергии и структуру обратной связи с высоким показателем нелинейности. Но природоведов больше всего интересует самый момент возникновения этих волшебных конструкций, способных развивать, усиливать самих себя. При этом эффект их саморазвития может быть как созидательным, так и разрушительным. При участии положительной обратной связи образуются ледники, вулканы и барханы, разрушаются горные породы, прорезаются русла рек. Смерчи, землетрясения тоже не обходятся без этого несложного механизма. Кто или что соединяет провода в кольцо, начинающее жить своей жизнью? В организме живого существа команду, например, для перехода в состояние сна или обратно дает центральная нервная система. Вышедший из-под мозгового контроля организм бессмысленно разрушает достигнутый за предыдущую жизнь порядок. Так, «против хозяина» работает истерика, эпилептический припадок, бессоница, раковая опухоль — все системы с обратной связью. Опытный оратор несложными приемами может возбудить толпу слушателей и бросить ее как на сбор пожертвований для сирот, так и на еврейский погром. У барьера сходятся две гипотезы. Согласно первой, общепринятой, безлюдная природа вслепую указывает пальцем, где следует появиться самоуправляемому процессу (Николис, Пригожин, 1990). В точках бифуркации (разветвления процесса) с равной вероятностью может выпасть шаг вверх по эволюционной лестнице или шаг вниз. В особых случаях кажущееся увеличение порядка оборачивается детерминированным хаосом, «странным аттрактором», что постоянно наблюдают в своем воздушном хозяйстве синоптики. Значит, при первом предположении организация и хаотизация в среднем должны уравновесить друг друга, оставляя наследникам возможность много раз начинать игру с первого хода. Вторая гипотеза принимает целенаправленность опытов. Увидеть, пощупать цель нельзя. Мы можем лишь по результату многих наблюдений сделать заключение, велика ли случайная составляющая в этом движении, к какому аттрактору (точке притяжения) стремится состояние системы и есть ли смысл предполагать за видимыми сменами цель. Попробуем. Наша система сейчас — геологическое тело Земли. Зададимся несколькими возможными вариантами отношения Земли к своим жильцам, может быть, это в дальнейшем поможет выбрать один из них. 1. Никакой цели нет. Все определяется случайными сочетаниями изначально действующих не связанных между собой законов природы. 2. Жизнь — нежеланный, но трудно устранимый паразит на живом теле Земли. 3. Жизнь безразлична для планеты, поскольку она воздействует лишь на тончайший поверхностный слой Земли, главные процессы которой протекают глубже. 4. Жизнь желанна. В этом случае возможно предположить наличие цели — сохранить жизнь как можно дольше. 5. Для сохранения жизни на Земле следует поставить заслон паразитическому новообразованию, угрожающему существованию биосферы — человечеству. 6. Человек — любимое дитя. Все для него, пусть тешится. 7. Человек пока еще дитя, но с большими задатками. Задача в том, чтобы воспитать из него достойного сотрудника, способного наилучшим образом организовать жизнь Геи и представлять ее на космических форумах. Первый и последний варианты, очевидно, представляют собой крайние случаи, остальные располагаются в промежутке. А что говорят наблюдения? В 60–70х годах нашего столетия естественные науки переживали своего рода болезнь, математическую лихорадку. Бросились писать уравнения и геологи. Для поиска полезных ископаемых наиболее перспективной представлялась математическая статистика. Но скоро наступило разочарование. Оказалось, что концентрации минералов и химических элементов в недрах лишь в очень малой степени отвечают моделям случайных распределений: гауссовскому нормальному, логарифмически нормальному, пуассонову, биномиальному. Скорее можно считать нормой аномалии с «ураганными» концентрациями минералов, то и дело нарушающие умеренные флуктуации случайного фона. Эта «ненормальность» оказалась типичной для пород самого разного происхождения: интрузивных и эффузивных, магматических, осадочных, метаморфических, биогенных и гидротермальных. Казалось бы, в расплавленных магматических очагах, питающих вулканы и интрузии, в конвектирующей мантии все вещества должны перерабатываться в однородную смесь как тесто в миксере. На деле получается наоборот. Происходит гравитационная дифференциация минералов по удельному весу, термическая дифференциация по температурам плавления, разделение газовых компонентов по летучести, выделение водорастворимых веществ. Так образуются месторождения многих металлов, фосфора и пр. По мысли В.И. Вернадского (1967) накопление некоторых элементов: железа, серы, ванадия и др. можно объяснить жизнедеятельностью бактерий. Но два очевидных смесителя — мировой океан и атмосфера тоже на выходе дают хорошо отсортированные и уложенные раздельно месторождения марганца, соды, калийной и поваренной соли, чистого кварцево-полевошпатового песка, тонкой пыли и пр. Такие разрушители геологических структур как речные потоки и морские волны измельчают породы, чтобы еще аккуратнее разложить их по сортам: золото, алмазы, олово — в речные и береговые россыпи, гальку, гравий и песок — в конусы вынса, дельты, террасы и береговые валы. Случайности тут отведены вторые роли, она определяет лишь такие детали как распределение минералов внутри россыпи. В зоне гипергенеза — приповерхностного химического преобразования коренных пород — идет раздельное химическое выщелачивание веществ фильтрующимися сквозь них водами и повторное накопление их в ловушках геохимических барьеров. Даже такой мощный аппарат бессистемного, как будто, смешивания и перемалывания всего, что находится на пути, как ледник, не ограничивается созданием беспорядка. Прежде чем сбросить несортированный винегрет морены на землю, он шлифует ею как абразивом совершенные по форме «бараньи лбы», а саму морену наполовину перемывает своей талой водой, разделяя на галечники, пески, озерные алевриты и глины. Разными путями, с использованием механизмов саморегулирования и самоорганизации и без них, в земле и на поверхности идет один процесс: наведения порядка в начальном хаосе. Обратные явления разупорядочивания, выравнивания геологических и географических сред тоже имеют место, особенно в атмосфере и гидросфере, но, судя по результатам они явно проигрывают в мощности тенденциям порядка. Агентами порядка служат гравитационные, элктромагнитные, сильные магнитные и слабые электрические взаимодействия. Какие из этого следуют выводы? Во-первых, подтверждается сделанное раньше заключение, что неорганическая эволюция, это не случайный набор траекторий броуновского типа, а тренд. Направление движения четко документируется наблюдениями: оно направлено к а) — увеличению разнообразия элементов, веществ, систем, процессов и б) — их упорядоченному распределению в геометрическом пространстве, времени и в пространстве взаимодействий. Во-вторых, более ответственный вывод, хотя и труднее подтверждаемый, состоит в том, что эти преобразования абиотической среды не безразличны для эволюции живой природы и общества. Едва ли можно привести доводы в пользу предположения о живом веществе, паразитирующем на Земле, бессильной его уничтожить. Скорее наоборот, ликвидация живого представляется возможной в любой момент, средств для этого достаточно. Воздействия на жизнь бывали различные, но значительная их часть как бы была направлена на ее поддержание. Например, создание разнообразия земных условий. На однородной, пусть оптимальной по всем другим параметрам Земле, эволюция жизни не имела бы успеха, скоро затухла. Соревнование, взаимообмен и взаимоподдержка, короче говоря прогресс форм жизни возможен лишь в условиях сочетания холодных и теплых климатов, равнинных и горных, засушливых и влажных ландшафтов. Еще труднее представить себе человеческую цивилизацию, развивающуюся на поверхности геологически и геоморфологически однородной Земли. В этих условиях, например, потребовались бы невероятные усилия по переработке многих тонн породы для получения, скажем, куска железа или горсти фосфора для удобрения полей и т. п. Не недостаток ли разнообразия стал причиной того, что в эволюционной гонке китообразные проиграли приматам несмотря на равенство стартовых интеллектуальных данных? В океанической среде слишком беден набор строительных материалов для построения искусственного внешнего мира, мира материальной культуры. Однородность затормозила эволюционный бег. |
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... |
