Николай Клягин - Современная научная картина мира

• Название: Современная научная картина мира
• Автор: Николай Клягин
• Издательство: Литагент «Логос»439b7c39-76ee-102c-8f2e-edc40df1930e
• Жанр: Философия
• Год: 2007
• ISBN: 5-98704-134-1

Рассматривается современная научная картина мира, охватывается широчайший спектр данных космогонии, биогенеза, антропогенеза, социогенеза и др. Эти данные настолько разнородны, что подпадают под общий знаменатель только на уровне универсального причинно-следственного закона. Для понимания его происхождения необходимо объяснить, как возникли законы сохранения и неубывания энтропии. Чтобы протянуть нить причинности от физического и астрономического мира к человеческому обществу, нужно осмыслить пути и результаты биоэволюции. Все это дает нам возможность понять, где находится центр Вселенной, как и почему возникли и угасли динозавры, отчего человек единственный на планете обладает наукой и искусством.

Для студентов высших учебных заведений, изучающих курс «Концепция современного естествознания». Может использоваться аспирантами при подготовке к экзамену по кандидатскому минимуму в области истории и философии науки.

---

Земной биогенез пока непостижим [681]. Возможно, жизнь принесена на Землю с другой планеты посредством странствующего небесного тела (кометы, астероида, метеорита) [282; 306; 754]; а также [189; 230; 251; 301; 562; 594]; cp. [525]. Паракодоновый генетический код изученных организмов старше классического [300], что может означать, что исходный код сложился вне Земли, а на Земле переадаптировался. Такой вариант развития событий мыслим, что не снимает вопроса о происхождении жизни, пусть и не на Земле.

На наш взгляд, не исключен следующий сценарий. На ранних стадиях эволюции Вселенной в ее центральных областях сохранялись реликты былой негэнтропии, оставшиеся от сингулярности, в то время как на периферии они рассеивались быстрее (параллельно падению постоянной Хаббла). Условия, благоприятные для зарождения жизни, отвечают среде горячих глубоководных источников с температурой 113° С и более [278; 342; 427; 446; 465; 484; 525; 594]; cp. [212; 339; 571; 614]. Подобная обстановка присуща подводным рифтам с высокими давлениями и кипящим химическим рассолом. Однако в наших океанах такие точки являются оазисами. Вероятность завоевания ими целой землеподобной планеты растет ближе к центру Вселенной, и вот почему.

В окрестностях центра Вселенной велика средняя плотность вещества (см. приложение 7) и, соответственно, значительны гравитационные силы, что сообщает землеподобным планетам данного региона более высокие давления атмосферы и гидросферы. Подобные условия поднимают температуру кипения воды. Внушительное планетарное тяготение сильнее разогревает недра планеты, вызывает бурную мантийную конвекцию (тепловое перемешивание) и активную тектонику плит с обильными рифтами (см. разд. 2.2). На планете с такими условиями формируется плотный океан, густо испещренный глубоководными рифтами, где химически насыщенные воды кипят при температурах, перекрывающих земные, что повышает шансы пребиотического твердофазового синтеза нуклеотидов и аминокислот на минеральных поверхностях [321; 427] – как полагают, существовал вариант самопроизвольного возникновения материала нуклеиновых кислот (дезоксирибонуклеиновых – ДНК ядра клетки, и рибонуклеиновых – РНК цитоплазмы) и аминокислот (строительных блоков для белков) благодаря каталитической помощи некоторых минеральных поверхностей. Планета указанного типа имела бы предпочтительные возможности для биогенеза.

Можно представить, как на заре Вселенной в звездных системах близ ядер галактик, превосходящих по возрасту шаровые скопления на 1–2 млрд лет [270, с. 25], или в самих шаровых скоплениях, поскольку ядра галактик с затравочной «черной дырой» в центре чересчур турбулентны, чтобы служить колыбелью жизни, – в какой-то планетной системе, парящей в центре Вселенной, на планете земной группы, отличающейся вышеописанными свойствами, зародилась органическая жизнь. Первоначально она могла существовать в виде «мира РНК» [353; 754], когда наследственные свойства организмов кодировались только рибонуклеиновой кислотой (РНК), а дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) еще ожидала своего часа. В известном смысле подобный мир напоминал бы планету вирусов, обходящихся одной РНК: у нас они паразитируют в клетках более сложных существ – там питались бы химическими рассолами.

Метеоритный материал с такой планеты мог бы перенести тамошние вирионы (закуклившиеся в белковую оболочку спящие вирусы) в Солнечную систему и основать «мир РНК» на Земле. Панспермия (космический посев жизни) мыслится и на стадии ДНК-содержащих бактерий.

Попав к нам, живой инопланетный материал угодил бы в нищенскую среду, тем более что молодое Солнце в гадейской эре (4,5–3,8 млрд лет назад) давало лишь 70% нынешних света и тепла. В инфракрасной (тепловой) части спектра недостача восполнялась парниковым эффектом за счет аммония в гадее, а впоследствии за счет метана и особенно двуокиси углерода [208; 450; 601; 691]. Чужеродной теплолюбивой жизни пришлось бы укрыться в оазисах глубоководных горячих источников. Для живых существ это было бы равносильно переселению из более продуктивной (жаркой) в менее продуктивную (просто горячую) среду, что закалило гипотетических мигрантов и подготовило их к земной эволюции вполне определенной направленности, зависящей от геологической и климатической истории планеты.

2.2. Геология

Сущность господствующей в геологии глобальной тектоники плит [65; 77; 96] заключается в следующем. Земля состоит из железо-никелевого, в основном железного ядра (16% объема и 1/3 массы планеты), которое окружено промежуточной оболочкой, мантией (около 2/3 массы планеты), а ее разуплотненный верхний слой, астеносфера, подстилает твердую земную кору, литосферу. Последняя разбита на огромные базальтовые блоки, литосферные плиты. В некоторые из этих плит впаяны обширные, менее плотные гранитные образования, представляющие собой поверхностные континенты. Дно океанов образовано более плотными базальтами.

Разогреваясь от радиоактивного распада расщепляющихся элементов, содержащее их мантийное вещество разуплотняется и всплывает, приводя в движение астеносферу, остывает и вновь погружается в недра Земли (это называется мантийной конвекцией). Текущая астеносфера тянет с собой блоки базальтовой коры. В местах, где они расходятся, вещество астеносферы поступает наружу, формируя срединно-океанические хребты с рифтами (центральными впадинами) и наращивая отступающие базальтовые плиты (поэтому ближе к хребтам они всегда моложе). Происходит раздвижение (спрединг) океанического дна. Противоположные края плит вслед за конвективными течениями погружаются в астеносферу и тают в мантии – при этом плита ныряет под встречную (субдукция). В мантии тонут лишь тяжелые, базальтовые части плит, а гранитные (континентальные) из-за меньшего удельного веса остаются на поверхности планеты и даже наращиваются легкими изверженными породами в местах субдукции (островными дугами вроде Курильских островов).

По своему происхождению все материки являются пакетами спрессованных островных дуг, наслоившихся друг на друга в течение 4,4 млрд лет плитовой тектоники на Земле. Континенты вместе с плитами медленно блуждают по поверхности планеты (континентальный дрейф). По ходу движения они сминаются в гигантские складки (горы вроде Анд). Сталкиваясь между собой, материки тоже сминаются, образуя горы (вроде Урала). Они могут спаиваться в более крупные континентальные образования, способные объединить даже все гранитные массивы в единый материк (Пангею, Мегагею и т. п.), который впоследствии раскалывается под действием мантийной конвекции и разъезжается осколками в разные стороны.

По существующим представлениям [589; 590; 418], данный процесс носит циклический характер. Примерно раз в 500 млн лет материковые массивы, перемещающиеся на своих базальтовых плитах, сближаются над нисходящими токами мантийной конвекции, сталкиваются и спаиваются горными поясами в единый суперконтинент. Его окружает безбрежный океан, базальтовое дно которого все время обновляется вследствие субдукции и спрединга. Сверхматерик душит нисходящий ток конвекции под собой и существует около 100 млн лет. За этот интервал происходит перестройка конвекции в мантии, и под суперконтинентом начинает скапливаться тепло, образуя восходящий ток конвекции. Как следствие, над восходящим током конвекции в сверхматерике закладываются рифты (тепловые трещины), и спустя 40 млн лет (140 от начала цикла) единый континентальный массив раскалывается. Родившиеся из его осколков материки начинают дрейфовать в разные стороны. Между ними возникают новые, молодые океаны (вроде Атлантического) с новым океаническим дном базальтовой породы (220 млн лет от начала цикла). Спустя еще 100 млн лет (320 от начала цикла) континенты максимально удаляются друг от друга.

Однако тяжелая базальтовая океаническая кора не может более 200 млн лет удерживаться на плаву над астеносферой (океанической коры старше 200 млн лет в современных океанах не известно, в том числе в «вечном» Тихом океане [204]). Максимальный возраст присущ базальтовой коре вдоль тыльных границ расходящихся материков. От старости она проваливается в мантию, тянет континенты на себя, и они приходят в попятное движение, поскольку конвекция уже перестроилась под влиянием обрушившейся океанической коры (420 млн лет от начала цикла). Материки начинают сближаться и в конце концов сталкиваются, образуя новый суперконтинент спустя 500 млн лет от начала цикла (цифры здесь ориентировочны). Затем все возобновляется, и часто на месте спаек материков (хотя и не всегда) зарождаются новые рифты, раскалывающие суперконтинент… Таким образом в суперконтинентальном цикле по 200 млн лет уходит на рождение и субдукцию дна молодых океанов, плюс около 100 млн лет на жизнь сверхматерика (что тоже ориентировочно).

Около 250 млн лет назад образовался суперконтинент Пангея (потом он распался, так что современное человечество обитает на его осколках-материках). Однако ему предшествовали и другие сверхматерики, отмеченные 565 ± 5–549/543 млн лет назад (эдиакарская фауна экваториального суперконтинента [203; 258; 293; 381]), а также 1–1,1; 1,5–1,7; 2–2,1; 2,5–2,7 млрд лет назад – последняя дата отвечает рубежу протерозойского (2,5–0,544 млрд лет назад) и архейского (3,8–2,5 млрд лет назад) эонов. Отметим, что перемещающиеся по поверхности планеты континентальные породы существовали уже в раннем гадее 4,404 ± 0,008 млрд лет назад [805]; а также [204; 223; 395]; cp. [419]. Следовательно, в столь отдаленное время (всего спустя ок. 145 млн лет после образования Земли) имели место материковый дрейф и тектоника плит; ср. [459; 460; 478]. Старейшие орогены (горообразования) датированы св. 3,0; 2,8–2,6; 2,0–1,9; 1,90–1,88; 1,88–1,84; 1,78–1,72; 1,67–1,63 млрд лет назад [418; 459]. Часть этих орогенов связана с образованием сверхматериков, часть – с эпизодом расхождения континентов. Заметим, что суперконтинентальный цикл существенен для истории земного климата.