Чего не знает современная наука - Сборник статей

Что же такое вода? Это движение или покой, хаос или порядок? Сегодня у ученых складывается довольно любопытная картина. Сама молекула воды как химическое соединение, включающее в себя атом кислорода и два атома водорода, открыта всего лишь чуть более ста лет назад. Раньше считалось, что вода – это такой химический элемент. Но исследования воды привели к еще более интересным результатам. Оказывается, что та вода, которую мы реально видим и пьем, не является простой смесью молекул, скорее это субстанция сложной структуры. С одной стороны, вода – это отдельные молекулы и их небольшие комплексы, в которых молекулы воды соединены на мгновение в так называемые «мерцающие» кластеры. С другой стороны, природная вода – это достаточно устойчивые структуры, состоящие из нескольких десятков или даже сотен молекул, которые «живут» вместе несколько часов или даже суток.

Еще одна особенность воды связана с ее энергетической активностью. Оказалось, что в природе есть множество механизмов, которые позволяют воде «быть в тонусе». Природная вода активна, когда падает и разбивается на множество капель, как это происходит с пенящейся и бьющейся о скалы морской водой. Во время грозового дождя вода также «активизируется». Мы ощущаем это, вдыхая после грозы наполненный свежестью воздух. Сегодня для ученых не секрет, что вода, проходящая через земные поры, приобретает структурированную природу и также переходит в активное состояние. Проходя фазовые переходы таяния, испарения, конденсации и опять замерзания, вода очищается от всевозможных примесей и естественным образом обретает «первозданное» состояние, некоторый баланс между порядком и хаосом. И это позволяет утверждать, что вода, чтобы наполнять все жизнью, сама пребывает в постоянном движении, проходя через цепочку трансформаций

Природа всеми своими непрерывными трансформациями подталкивает к однозначному выводу: изменения неизбежны, как неизбежна эволюция. И так как человек – это и результат эволюции, и ее непосредственный участник, то, пожалуй, естественнее жаждать изменений, чем молить о покое! Тем более что мудрые точно знают: «отдавая – получаешь» и «приобретаешь – только потеряв».

Елена Белега, канд. физ. – мат. наук

Жизнь Вселенной и кризисы

Как правило, все мы боимся кризисов. Связываем с этим понятием обесценивание наших зарплат, потерю социальной защищенности, готовимся «затянуть пояса» и вообще замереть и переждать – ничего не покупать, ничего не продавать. Считаем, что кризис – это плохо, связываем с ними катастрофы, в которых исчезает что-то привычное и удобное, и мечтаем о том, чтобы их не было, а все бы так плавно развивалось «от хорошего к лучшему».

А между тем крюк; в переводе с греческого – «решение, поворотный пункт». Это этап в развитии системы, в котором прежние, привычные способы продвижения вперед оказываются устаревшими и требуют замены. Это время поисков новых решений, новых моделей развития, более соответствующих настоящему моменту. И в этом смысле кризисы оказываются непременным условием эволюции.

Обычно кризисы связывают с переломными моментами жизни общества и человека. Мы говорим о кризисах политических и экономических, экологических и биосферных, о кризисах научных представлений, возрастных и т. п. Однако история Вселенной тоже может рассматриваться как череда кризисов, связанных с крупными перестройками форм жизни, и эти перестройки изменяют характер, направленность и скорость эволюции Вселенной.

Рождение Вселенной. Это один из самых загадочных моментов истории Вселенной. На основании наблюдений за космосом был сделан вывод, что около 13 миллиардов лет тому назад произошло событие, давшее начало всему, что мы сейчас называем Вселенной, – галактикам, туманностям, звездам и межзвездному веществу, планетам, и в том числе Земле, и жизни, развившейся на ней. И хотя о причинах этого события, называемого «Большим Взрывом», сейчас существует несколько гипотез, ясно одно: в этот момент возникло новое состояние, не существовавшее прежде, возникло пространство и время Вселенной, появилась энергия в невообразимом количестве – ее было достаточно, чтобы потом образовалась все вещество Вселенной. Рождение Вселенной – явление катастрофическое, хотя и происходящее в очень малой пространственной области, порядка 10-33 см. Оно привело к перестройке реальности и может быть названо первым кризисом в истории Вселенной.

Интересно, что в результате Большого Взрыва родилась Вселенная с такими параметрами, при которых ее развитие привело к возникновению нашей Солнечной системы, планеты Земля и жизни на ее поверхности. Этот факт весьма примечателен, так как теоретические расчеты показывают, что незначительное изменение параметров Вселенной, таких как константы взаимодействий, размерность пространства-времени и др., делают невозможным возникновение разумной жизни. А значит, в начальный момент Вселенной удалось пройти сквозь «угольное ушко» возможностей так, чтобы породить жизнь и разум.

Однако жизни и разуму предстояло пройти еще множество испытаний, прежде чем получить те формы, которые мы имеем сейчас на нашей планете.

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.