Чего не знает современная наука

Барионная асимметрия. Сейчас мы знаем, что встреча частицы и античастицы порождает энергию, пропорциональную массам встречающихся частиц. Обратный процесс шел при рождении Вселенной: энергия, выделившаяся в момент Большого Взрыва, превращалась в частицы вещества – причем так, что количество (масса) рожденного вещества равнялось количеству (массе) антивещества. Однако сейчас изученная часть Вселенной состоит из вещества, что позволяет предположить, что в какой-то момент по не ясным до конца причинам произошел сбой в этом балансе, иначе взаимные превращения вещества (массы) в энергию шли бы бесконечно. «Кризис», благодаря которому возникли кирпичики вещества Вселенной, был успешно преодолен.

Почему зажигаются звезды. В окружающем нас мире сложные структуры, предоставленные самим себе, постепенно разрушаются, температуры выравниваются и все движется к равновесию, покою – «смерти». По схожему сценарию шло развитие рожденного вещества. После серии превращений, связанных с расширением и остыванием Вселенной, примерно через 100 миллионов лет после Большого Взрыва, ее вещество остыло до 80 градусов по шкале Кельвина и состояло в основном из нейтральных атомов водорода и гелия, которые заполняли возникшее пространство. Однако равномерное распределение вещества не могло долго существовать: каждый атом по законам гравитации притягивает к себе окружающие и сам притягивается к ним. Материя за счет сил тяготения стала стягиваться в более плотные сгустки, которые все более уплотнялись, сжимались, разогревались: температура в их центре достигла таких значений, при которых стал возможен термоядерный синтез. Так зажглись первые звезды, в недрах которых шел синтез более сложных ядер (однако не тяжелее железа), в том числе углерода, ставшего позднее основой биологической жизни на Земле.

Взрывы сверхновых. Жизнь звезды не вечна, и в зависимости от ее массы рано или поздно заканчивается. Звезды массой менее половины массы Солнца постепенно угасают, сжимаются и превращаются в красных карликов. Звезды среднего размера (до 3,5 массы Солнца) свою жизнь заканчивают образованием газового облака, в состав которого входят, в частности, кислород и углерод, синтезированные звездой. Иногда жизнь звезды заканчивается образованием планетарной туманности, в центре которой имеется ядро звезды, в котором термоядерные реакции уже не идут, и оно превращается в гелиевый белый карлик.

Более тяжелые звезды могут закончить свой век взрывом колоссальной силы – они называются взрывами сверхновых звезд. Энергии взрыва достаточно для синтеза химических элементов тяжелее железа – они разносятся в межзвездном пространстве и могут стать материалом для формирования новых звезд и их планет.

Так, через кризисы, разделяющие «жизнь» и «смерть» звезд, рождается материал для новых объектов Вселенной, в том числе планет, несущих биологическую и разумную жизнь.

Рождение жизни. Биологи считают, что о возникновении жизни и начале ее эволюции можно говорить с того момента, как органические молекулы собрались в структуры, которые стали воспроизводить самих себя. Однако на вопросы, как и почему возникли эти молекулы, почему они смогли собираться в структуры, давшие начало живым организмам, какие условия нужны для этого, до сих пор нет однозначного ответа. Нет даже общепринятого определения жизни, так что и сама жизнь, и ее происхождение остаются таинством, то есть тем вопросом, исчерпывающий ответ на который, видимо, никогда не будет получен. И тем не менее это поразительное по своей сложности явление – живые организмы и их сообщества – существует вокруг нас, живет и развивается.

Устройство органической жизни чрезвычайно сложно. Чтобы проиллюстрировать это, Фред Хойл, британский астроном и популяризатор науки, вычислил вероятность случайного возникновения простейшего одноклеточного организма, модели, не существующей в природе. Воображаемая модель Хойла обладала ДНК, способной создавать 400 протеинов, реальная же бактерия может производить тысячи. Эта вероятность по его расчетам оказалась равной 10^-57800! Столь малое число невозможно даже вообразить. Чтобы получить хоть какое-то представление о невероятности такого случайного события, заметим, что число протонов (мельчайших кирпичиков атомных ядер) во Вселенной оценивается числом 10⁸⁰. То есть вероятность случайного выбора какого-либо заранее отмеченного протона – всего лишь 10^-80, но она больше вероятности случайной сборки живой клетки в 10⁵⁷⁷²⁰ раз.

Рождение живой клетки является важнейшим рубежом, разделяющим две эпохи существования нашей планеты – «добиологическую» и «биологическую». В «биологической» эпохе возникают новые, не существовавшие прежде модели и правила поведения материи – правила жизни. Материя как будто учится существовать в новых формах, нащупывая наиболее эффективные пути эволюции и закрепляя свой опыт в механизмах наследования.

Интересно, что жизнь возникла практически сразу же после того, как наша планета остыла до такой температуры, в которой смогла появиться и поддерживаться органическая жизнь. По оценкам ученых, возраст Земли около 4,5 миллиардов лет, а следы жизни в виде сложных клеточных структур находят в древнейших осадочных породах в юго-западной части Гренландии, возраст которых оценивается в 3,86 миллиарда лет.

Жизнь. Эволюция и революции. История живых организмов тоже может быть рассмотрена как череда кризисов, за три с половиной миллиарда лет изменившая облик живых существ от простейших одноклеточных до человека. Причем в этих кризисах одинаково важная роль принадлежит как внутреннему состоянию живой материи, ее готовности к изменениям, так и внешним причинам, обусловленным состоянием планеты в целом и идущих на ней геологических процессов. Первый такой кризис произошел еще на самом раннем периоде зарождения жизни. Изменение газового состава атмосферы заставило первые протоорганизмы, еще обитавшие в воде, приспосабливаться к новой среде обитания и учиться осваивать энергию Солнца через фотосинтез. Благодаря фотосинтезу постепенно накапливался свободный кислород. Когда его содержания в атмосфере оказалось достаточно для образования озонового экрана, защищавшего поверхность Земли от губительного ультрафиолетового излучения, растительная жизнь вышла на сушу. Вслед за растительностью здесь появился и животный мир. Серьезную опасность для живых организмов представляли метеоритные атаки и вулканизм. Падение метеоритов и выбросы вулканов засоряли атмосферу огромным количеством пыли, она становилась менее прозрачной, поверхность планеты охлаждалась на 5–10 °C. Небесные тела, пролетая через атмосферу, вдобавок разрушали озоновый слой. Все это приводило к исчезновению целых видов организмов. Не менее опасными были и оледенения. Чередования периодов похолоданий и потеплений разрушали прежние и создавали новые экосистемы.

Новые испытания всему живому на Земле начались в эпоху неолита (примерно 10 тыс. лет назад) и связаны были с деятельностью человека, причем тяжесть этих испытаний с течением времени все растет. Именно человек становится в последнее время основной причиной изменения облика нашей планеты. Исчезновение лесов, истощение минеральных запасов, загрязнение атмосферы и поверхности земли – далеко не полный перечень сегодняшних экологических проблем, и вполне возможно, что живое на нашей планете закончит свою историю, насчитывающую уже три с половиной миллиарда лет, не преодолев тяжести нагрузки, которую на нее обрушил человек. Однако более возможным выглядит сценарий, при котором жизнь на планете сохранится, но исчезнут лишь некоторые виды – в том числе и человек.

Будем, однако, надеяться на разумность людей, которая позволяет предвидеть последствия представлений о природе как бездонной кладовой, из которой можно черпать ресурсы, не заботясь о будущем.