Быстрый поиск

Контрольная работа: Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций. Острова Вселенной: галактики

Федеральное агентство по образованию

Московский институт государственного и корпоративного управления

Контрольная работа по дисциплине: «Концепции современного естествознания»

Тема: «Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций. Острова Вселенной: галактики»

Дубна 2007 г.

1. Понятие внеземных цивилизаций. Вопрос об их возможной распространенности

цивилизация внеземной контакт галактика

В последнее время в сознании людей и, особенно в желтой прессе отмечается увлечение мистицизмом (от слова мистика, по словарю Д.Н. Ушакова, это религиозная вера в общение человека с потусторонним миром или нечто загадочное непонятное, необъяснимое). Интересом к необъяснимому стало увлечение поисками НЛО, ожидание пришельцев от внеземных цивилизаций. На телевидении мы встречаем довольно много передач посвященных этой теме, ведущие с ажиотажем рассказывают, а зачастую, и показывают любительские съемки, свидетелей или жертв общения с внеземными цивилизациями. Думаю, что многие люди «вступившие в контакт с НЛО» просто хотят привлечь к себе внимание окружающих, из-за отсутствия событийности в их жизни.

Современная наука считает, что внеземные цивилизации это сообщества разумных существ, которые могут возникнуть и существовать вне Земли (на планетах других звезд нашей Галактики или звезд других галактик, в иных Вселенных). Свое предположение о возможном существовании иноземных цивилизаций, современная наука строит на объективных основаниях, таких как: представление о материальном единстве мира (все состоит из атомов и законы природы едины в нашей Вселенной); данные естествознания о естественном характере происхождения и эволюции человека на Земле; астрономические данные о том, что Солнце – типичная, рядовая звезда нашей Галактики и нет оснований, выделять Солнце на фоне остальных звезд. Также астрономия считает, что в космосе существует возможность для возникновения самых разнообразных форм высокоорганизованной материи.

Оценка возможной распространенности внеземных цивилизаций в нашей Галактике осуществляется по формуле Фрэнка Дрейка (Frank Drake) известного американского астронома:

N=R * f * n * k * d * q * L

где N – число внеземных цивилизаций в Галактике;

R – скорость образования звезд в Галактике, усредненная по всему времени ее существования (число звезд в год);

f – доля звезд, обладающих планетарными системами;

n – среднее число планет, входящих в планетарные системы и экологически пригодных для жизни;

k – доля планет, на которых действительно возникла жизнь ( мы пока знаем только одну планету на которой возникла жизнь – это Земля);

d - доля планет, на которых после возникновения жизни развились ее разумные формы (также известна только одна планета);

q - доля планет, на которых разумная жизнь достигла фазы, обеспечивающей возможность связи с другими мирами, цивилизациями;

L – средняя продолжительность существования таких внеземных( космических, технических) цивилизаций.

За исключением R все остальные величины являются неопределенными и их оценки носят субъективный характер.

Жизнь – это способ существования открытых коллоидных систем, обладающих свойствами саморегуляции, воспроизведения и развития на основе биохимического взаимодействия белков, нуклеиновых кислот и других соединений вследствие преобразования веществ и энергии из внешней среды):

При возникновении жизни должно быть соблюдено несколько условий:

1. Нужны значительные интервалы времени – от возникновения в первобытном океане примитивных клеток до появления разумной жизни на Земле прошло около 500 миллионов лет. Поэтому жизнь может возникнуть только вокруг старых звезд, второго поколения.

2. На планете должны быть соответствующие температурные условия: слишком высокая или слишком низкая температура исключают появление жизни. Наличие смены времен года, вероятно, тоже явилось дополнительным стимулом для появления жизни на Земле.

3. Масса планеты не должна быть слишком маленькой, а то ее атмосфера быстро испарится. С другой стороны масса планеты не должна быть очень большой, т.к. большой вес существ будет затруднять движение.

4. Наличие жидкой оболочки на ее поверхности, так как первичные формы жизни возникли, скорее всего, в воде.

5. На планете должны быть условия для возникновения сложных молекулярных соединений, на основе которых могут протекать разнообразные химические процессы.

В результате учета всех этих условий оказывается, что лишь у 1-2 % звезд в Галактике могут быть планетарные системы с возможными проявлениями жизни. При самых оптимальных оценках около 1 миллиарда звезд могут иметь планетарные системы, на которых в принципе возможна жизнь.

Не могу согласиться со всеми вышесказанными условиями, так как ученые формулируют определение живых систем, основываясь исключительно на примерах земных форм жизни. Правильнее будет создать общую теорию живых организмов, частным случаем которой является жизнь в тех формах, в каких она существует на нашей планете.

Профессор философии Кэрол Клиланд (Carol Cleland) и профессор молекулярной, клеточной и эволюционной биологии Шелли Копли (Shelley Copley) из университета Колорадо в Боулдере разработали новую «Общую теорию живых систем», которая, как полагают авторы, поможет ученым пересмотреть основные положения современной астробиологии и выработать новый подход к поиску внеземных цивилизаций.

Хотя в природе существует более 100 комбинаций нуклеиновых кислот, белки земных организмов состоят из 20 видов кислот. Но делать общие предположения относительно внеземных форм жизни на основании одного-единственного «земного» примера не совсем правомерно, считает профессор Клиланд.

Одним из положений новой общей теории живых организмов, разработанной профессорами Клиланд и Копли, является идея о присутствии «альтернативных форм живых микроорганизмов» на Земле.

Представители этой так называемой «теневой биосферы» имеют отличную от известных форм жизни молекулярную структуру и биохимические свойства, и с помощью современных методик обнаружить их невозможно - тут не помогут ни микроскопы, ни другие самые современные приборы.

Такой вывод невольно напрашивается, если попытаться проанализировать недавние исследования в этой области. Несмотря на самые совершенные и высокоточные приборы, созданные в последнее время, ученым до сих пор не удается обнаружить биологических аналогов земных форм жизни на Марсе и других планетах.

Авторы альтернативной теории живых систем предлагают вместо поиска уже известных форм жизни заняться изучением биологических аномалий. Эти исследования могут привести к открытию до сих пор не известных науке живых организмов. Одним из примеров можно считать так называемых бактерий-экстремофилов, способных существовать в непригодных для жизни условиях.

Как один из аргументов в пользу того, что внеземные цивилизации – явление очень редкое, выдвигается отсутствие видимых проявлений их активности. Но это утверждение субъективно, потому что мы не знаем, обладает ли наша цивилизация такими приборами, чтобы зафиксировать активность внеземных цивилизаций.

2. Типы контактов с внеземными цивилизациями

Тема контактов с внеземными цивилизациями очень популярна в фантастической литературе, кинематографии и в средствах массовой информации. Рассуждая логически можно придти к выводам, что возможны следующие типы контактов: непосредственные контакты – взаимные или односторонние посещения; контакты по каналам связи; контакты смешанного типа – посылка к внеземной цивилизации автоматических зондов, которые передают полученную информацию по каналам связи.

Первый тип контактов наиболее нереальный, во всяком случае, основная трудность связана с длительностью полета к другим цивилизациям. Никакой ценности не представляет собой информация, привезенная после такого полета – ведь время, потраченное на путь к иным цивилизациям, может оказаться гораздо больше, чем время существования этой цивилизации. При скорости много меньшей, чем скорость света, на такие полеты потребуются тысячелетия, а значит это возможно только к ближайшим звездам. Теоретические аспекты таких проектов учеными обсуждаются, хотя до их практического осуществления еще очень далеко.

Фотонные ракеты, позволили бы перемещаться в пространстве со скоростью близкой к скорости света. Но и изобретение таких ракет не решит проблемы в вопросе непосредственных контактов с внеземными цивилизациями. Путешествия в отдаленные области Галактики, при помощи фотонных ракет, заняли бы время жизни одного поколения космонавтов. В условиях такого полета время сократится только для членов экипажа, на Земле же за это время пройдут сотни и тысячи лет. За это время земная цивилизация существенно изменится или вообще прекратит свое существование. Поэтому исходный смысл такого путешествия будет утерян.

Однако, есть идея космического путешествия без возвращения на Землю, со сменой поколений во время межзвездного перелета, например, если Земле будет грозить катастрофа, при которой человечество не выживет. Или с целью расселения земной цивилизации по всей Вселенной.

Недавно у находящейся на расстоянии 41 световой год, можно сказать - неподалеку от нас и похожей на Солнце звезды была открыта пятая планета. Американские астрономы под руководством Дебры Фишер из Университета Сан-Франциско объявили об обнаружении у близкой к Земле звезды 55 Рака, пятой по счёту планеты. Планета 55 Рака f расположена в так называемой «обитаемой» зоне, в которой возможно существование жизни как мы ее знаем. Сама планета очень большая, однако, эта планетарная система, скорее всего, таит в себе новые подобные Земле миры. У этой планетной «семьи» есть одно очень важное свойство, сближающее ее с Солнечной системой: орбиты планет, обращающихся вокруг 55 Рака, являются круглыми. Планетные системы с вытянутыми орбитами, как правило, нестабильны – они сильно подвержены захватам одного тела другим, к тому же сильные температурные перепады (от сотен градусов по Цельсию до температуры замерзания кислорода) вряд ли будут способствовать рождению и развитию жизни.

Благодаря тому, что светимость 55 Рака вдвое ниже Солнца, на поверхности 55 Рака f не так жарко – там вполне может присутствовать жидкая вода. Твёрдой поверхности у этой планеты нет – при такой массе она должна быть газовым гигантом наподобие Сатурна, однако жидкая вода может иметься на поверхности её спутников. Они должны быть похожи на Землю, так как ещё один газовый исполин, по подсчётам Фишер и её коллег, нарушил бы устойчивость системы. Пока обнаружить их астрономическими средствами не представляется возможным. По мнению участников этого открытия, тело с массой Земли можно будет обнаружить в течение ближайших пяти лет.

Возможно, она станет ближайшей к Земле похожей на Землю планетой. Если планету удастся обнаружить за пять лет, и если вдобавок на ней успела развиться разумная жизнь, ответа от братьев по разуму мы дождёмся к концу XXI века. Пять лет на поиски, 41 год на то, чтобы наше сообщение дошло до 55 Рака, и столько же – на ответ. Ждём 2094 года.

В настоящее время реально возможными контактами с внеземными цивилизациями являются контакты по каналам связи. Если время распространения сигнала t больше времени жизни цивилизации L, то речь идет об одностороннем контакте L < t. Если же это время много меньше, чем L, то возможен двусторонний обмен информацией. Сегодняшний уровень естественнонаучных знаний позволяет серьезно говорить лишь о канале связи с помощью электромагнитных волн в широком диапазоне частот, и сегодняшняя радиотехника может обеспечить установление такой связи.

Сет Шостак (Seth Shostak), главный астроном калифорнийского Института поиска внеземных цивилизаций (Search for Extraterrestrial Life, SETI), подсчитал, что современные темпы роста характеристик радиотелескопов позволят человечеству уловить радиосигналы от других цивилизаций нашей Галактики, если таковые имеются, уже к 2025 году.

По мнению американских астрономов, уже в ближайшие два десятилетия благодаря усовершенствованию характеристик современных компьютеров и радиотелескопов мы получим ответ на вопрос – есть ли в нашей Галактике разумная жизнь. Значения характеристик радиотелескопов удваиваются примерно каждые 18 месяцев. Такая динамика является проявлением закона Мура, утверждающего, что количество транзисторов в микросхемах удваивается каждые 2 года.

3. Поиски внеземных цивилизаций

В настоящее время наметилось несколько направлений поиска следов активности внеземных цивилизаций:

1. Поиск следов астроинженерной деятельности внеземных цивилизаций. Предполагается, что технически развитые цивилизации рано или поздно должны начать строительство искусственных спутников, зондов, искусственной биосферы и т.п. Изучение основной части таких астороинженерных сооружений должно быть сосредоточенно в инфракрасной области спектра. Такие исследования в настоящее время ведутся.

Недавно на территории обсерватории в Калифорнии официально начал свою работу новый радиотелескоп Allen Telescope Array (ATA), предназначенный для поиска внеземных цивилизаций. Пока функционируют только 42 антенны телескопа. В окончательном варианте их будет 350, диаметр каждой из которых составит 6 метров. Телескоп ATA будет сканировать космическое пространство на частотах 1-10 ГГц, поскольку, как считают ученые, единственным источником шумов в этом диапазоне является реликтовое излучение. Новый радиотелескоп обладает широким углом обзора и способен делать снимки областей звездного неба, размер которых эквивалентен размеру пяти полных лун.

2. Поиск следов посещения внеземных цивилизаций на Земле. Существуют предположения, что такие цивилизации посещали Землю в прошлом. Возможно, такие посещения оставили следы в памятниках материальной и духовной культуры. В истории, археологии есть немало «белых пятен» - неразгаданных тайн и загадок, таких как рисунки Наска, или рассказы о вознесении святых на небо. Можно предположить, что и Тунгусский метеорит был космическим кораблем – свидетели утверждали, будто метеорит летел медленно по небу и менял траекторию полета. Такого рода гипотезы и предположения необходимо исследовать самым тщательным образом.

3. Поиск сигналов от внеземных цивилизаций, прежде всего поиск искусственных сигналов в радио - и оптическом диапазонах.

Независимо от того, насколько отличаются условия на разных планетах, несомненно одно: жизнь и ее окружающая среда неразрывно связаны. Живые организмы изменяют условия планеты, поскольку они потребляют пищу и энергию и выделяют отходы. Изменение планетной окружающей среды, вызванное биологической, геофизической или климатической активностью, в свою очередь, заставляет жизнь приспосабливаться к новым условиям, создавая в результате богатое разнообразие растений и животных, с которыми мы сталкиваемся на Земле.

Нигде эта зависимость не проявляется так очевидно, как в наблюдаемых характеристиках атмосферы планеты. Так что предстоит выяснить, каким образом атмосферные газы, произведенные геологической активностью, отличаются от тех, которые произведены жизнью. Анализируя спектры в инфракрасной области излучения, астрономы будут искать атмосферные газы, такие как углекислый газ, водяной пар и озон. Вместе с температурой и радиусом обнаруженной планеты эта информация позволит определить, какие планеты являются пригодными для жизни или даже уже населены ее зачаточными формами. Своеобразным признаком жизни может быть существование в атмосфере планеты большого количества кислорода. В земной атмосфере кислород является побочным продуктом фотосинтеза - процесса, с помощью которого зеленые растения и некоторые другие организмы, используя солнечный свет, превращают углекислый газ и воду в углеводы. Но молекула кислорода не остается в атмосфере долго, а объединяется с другими молекулами в процессе, называемом окислением. Поэтому планета с атмосферой, богатой кислородом (подобно Земле), должна содержать источник его пополнения (жизнь).

В 1960 году американские ученые направили свой радиотелескоп на самые близкие к нам, похожие на Солнце, звезды – тау Кита и эпсилон Эридана, чтобы выяснить, не идут ли оттуда сигналы искусственного происхождения. Считается, что подходящей частотой для передачи сигналов может быть частота вблизи 1420 МГц - частота излучения свободного атома водорода, одного из самых распространенных элементов во Вселенной. Любая цивилизация, технически способная построить радиомаяк, должна сознавать всю важность этой частоты. Так было положено начало сообществу, которое сейчас называется SETI (Поиск внеземных цивилизаций).

Страницы: 1, 2