Вход

Одиноки ли мы во Вселенной

Реферат по авиации и космонавтике
Дата добавления: 08 сентября 2002
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 4.8 Мб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу















Экзаменационный реферат

по астрономии

Одиноки ли мы во Вселенной?









Выполнил

ученик 11 “А” класса

средней школы №3

Кириченко Роман


Преподаватель

Ковакина И.С.





г. Находка

2001





План:


  1. Вступление.

Эволюция и строение галактик.

  1. Одиноки ли мы во Вселенной?

  1. Гипотезы о множественности систем.

  2. Появление жизни на Земле.

  3. Жизнь на других планетах.

  4. Проблема Внеземных цивилизаций.

  5. Возникновение разума.

  6. Связи с другими мирами.

  7. Космические послания.

  1. Заключение.

Литература.


3

4

6

7

8

11

12

14

15

17

19

21




























I. Вступление.



Если посмотреть на ночное небо в ясную ночь, то можно увидеть примерно тысячу звезд нашей Галактики. Каждая из этих звезд, подобных нашему Солнцу, сияет миллионы или миллиарды лет, а свет, который мы видим, путешествовал в межзвездном пространстве от четырех лет до двух тысяч лет, прежде чем достиг наших глаз.

Тему “Одиноки ли мы во Вселенной?”, я выбрал, может быть, потому, что многие люди затрагивают эту тему и полностью ее не раскрывают. На этот вопрос можно много рассуждать самому или даже с помощью чьих-то доказательств.

Изучать окружающий мир, в том числе и Вселенную, человек начал с того, что он мог непосредственно наблюдать. Обладая органом зрения, чувствительным к световым лучам - как говорят физики - к оптическому диапазону электромагнитных волн, он видел на небе Солнце, звезды, планеты. На основе этих наблюдений он составил первые представления о мироздании.

И в дальнейшем, на протяжении многих веков, в том числе и тогда, когда исследователи Вселенной вооружились телескопами и фотографической техникой, значительно расширившими возможности человеческого глаза, астрономия продолжала оставаться оптической наукой, а свет - единственным вестником космических миров, несущим информацию о процессах, протекающих в глубинах Вселенной.

Вплоть до начала нашего века никто не сомневался в том, что Вселенная стационарная, что в основных своих чертах она не меняется с течением времени, что подавляющее большинство небесных светил развивается постепенно, переходя от одного стационарного состояния к другому. Подобную точку зрения разделял и такой выдающийся физик нашей эпохи, как А. Эйнштейн.

Но уже в двадцатые годы было открыто расширение Вселенной. И с каждым новым астрофизическим открытием перед нами развертывается мир “все более странный”, мир все более диковинных, необычных процессов.

Итак, неисчерпаемость Вселенной, неизбежность неожиданных, непредвиденных открытий, мир все более странных явлений - вот характерные особенности современной астрономии и физики.

И как следствие - определенные качества, которыми должен обладать современный исследователь Вселенной: глубокие знания, постоянная готовность к встрече с неожиданным, умение разобраться в необычном, способность к оригинальным заключениям...

Современным исследователям предстоит решать все более сложные задачи. Углубляясь в дебри все более странного мира, наука вплотную приблизилась к таким рубежам, для преодоления которых, возможно, потребуются особые усилия, в том числе и усилия интеллектуальные...

Теперь мы достаточно подготовлены к тому, чтобы перешагнуть порог того “все более странного мира”, который открывает нам современная наука о Вселенной.

Вся наша Земля - корабль в безбрежном космическом океане. Все мы живем в Солнечной системе, подвергаясь всем излучениям, которые направляются к Земле со всех сторон Вселенной.

В прошлом Вселенная выглядела совершенно иначе, чем в наши дни: в ней не было ни звезд, ни планет, ни галактик, а вещество, из которого затем образовались планеты, находилось в состоянии огромной плотности. Гигантские звездные острова - галактики с огромными скоростями разлетаются в разных направлениях. Мы живем в расширяющийся Вселенной.



Эволюция и строение галактик.


Поэт спрашивал: “Послушайте! Ведь, если звезды зажигают — зна­чит — это кому-нибудь нужно?”. Мы знаем, что звезды нужны, что­бы светить, и наше Солнце дает необходимую для нашего существо­вания энергию. А зачем нужны галактики? Оказывается и галактики нужны, и не только Солнце обеспечивает нас энергией. Астрономи­ческие наблюдения показывают, что из ядер галактик происходит непрерывное истечение водорода. Таким образом, ядра галактик яв­ляются фабриками по производству основного строительного мате­риала Вселенной — водорода.

Водород, атом которого состоит из одного протона в ядре и од­ного электрона на его орбите, является самым простым “кирпичи­ком”, из которого в недрах звезд образуются в процессе атомных ре­акций более сложные атомы. Причем оказывается, что звезды совер­шенно не случайно имеют различную величину. Чем больше масса звезды, тем более сложные атомы синтезируются в ее недрах.

Наше Солнце, как обычная звезда, производит только гелий из водорода (который дают ядра галактик), очень массивные звез­ды производят углерод — главный “кирпичик” живого вещества. Вот для чего нужны галактики и звезды. А для чего нужна Земля? Она производит все необходимые вещества для существования жизни человека. А для чего существует человек? На этот вопрос не может ответить наука, но она может заставить нас еще раз заду­маться над ним.

Если “зажигание” звезд кому-то нужно, то может и человек кому-то нужен? Научные данные помогают нам сформулировать представление о нашем предназначении, о смысле нашей жизни. Обращаться при ответе на эти вопросы к эволюции Вселенной — это, значит, мыслить космически. Естествознание учит мыслить космически, в то же время, не отрываясь от реальности нашего бытия.

Вопрос об образовании и строении галактик — следующий важный вопрос происхождения Вселенной. Его изучает не только космология как наука о Вселенной — едином целом, но также и ко­смогония (греч. “Гонейа” означает рождение) — область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем (различают планетную, звездную, галактическую кос­могонию).

Галактика представляет собой гигантские скопления звезд и их систем, имеющие свой центр (ядро) и различную, не только сфе­рическую, но часто спиралевидную, эллиптическую, сплюснутую или вообще неправильную форму. Галактик — миллиарды, и в каждой из них насчитываются миллиарды звезд.

Наша галактика называется Млечный Путь и состоит из 150 млрд. звезд. Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Ее размеры —100 тыс. световых лет. Большая часть звезд нашей галак­тики сосредоточена в гигантском “диске” толщиной около 1500 све­товых лет. На расстоянии около 30 тыс. световых лет от центра галак­тики расположено Солнце.

Ближайшая к нашей галактика (до которой световой луч бе­жит 2 млн. лет) — “туманность Андромеды”. Она названа так потому, что именно в созвездии Андромеды в 1917 году был открыт первый внегалактический объект. Его принадлежность к другой галактике была доказана в 1923 году Э. Хабблом, нашедшим путем спектраль­ного анализа в этом объекте звезды. Позже были обнаружены звез­ды и в других туманностях.

А в 1963 году были открыты квазары (квазизвездные радиоис­точники) — самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз большей светимости галактик и размера­ми в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и, стало быть, процесс обра­зования галактик продолжается и поныне.



II. Одиноки ли мы во Вселенной?



И в конце введения в своем реферате я ставлю перед собой цель узнать, что во Вселенной мы не одиноки. Мне хочется узнать о далеких космических мирах, о Вселенной. На мой взгляд, самое главное в астрономии узнать, как устроен мир, есть ли жизнь на других планетах, одиноки ли мы в безбрежной Вселенной или где-то существует жизнь, как и наша? Может быть, на других планетах, которые настолько удалены от нас, что мы даже не в состоянии их наблюдать? И возможна ли на них жизнь? Эти и многие другие вопросы, над которыми ученые задумывались уже в XV веке, не разрешены до сих пор. Несколько десятилетий назад обсуждался вопрос: “Есть ли жизнь на Марсе?” Было много гипотез, споров, что мы единственные во всей Вселенной. Особенно большие надежды возлагали именно на Марс, при наблюдении планеты в телескоп заметили, что она покрыта правильной сетью “каналов”. Длительное время даже считали, что эти “каналы” - не что иное, как “творение рук марсианских”. Но, увы, первые же снимки, полученные с американской автоматической межпланетной станции “Маринер-4” которая 14 июля 1965 пролетела на расстоянии 9600 км. от Марса, развеяли этот миф. Искусственных каналов не оказалось.



1. Гипотезы о множественности систем.


Для эволюции живых организмов от простейших форм (вирусы, бактерии) к разумным существам необходимы огромные интервалы времени так как “движущей силой” такого отбора являются мутации и естественный отбор - процессы, носящие случайный характер. Именно через большое количество случайных процессов реализуется закономерное развитие от низших форм жизни к высшим. На примере нашей планеты Земли мы знаем, что этот интервал времени, по-видимому, превосходит миллиард лет. Поэтому только на планетах, обращающихся вокруг достаточно старых звезд, мы можем ожидать присутствие высокоорганизованных живых существ. При современном состоянии астрономии мы можем только говорить об аргументах в пользу гипотезы о множественности планетных систем и возможности возникновения на них жизни. Строгим доказательством этих важнейших утверждений астрономия пока не располагает. Для того чтобы говорить о жизни, надо, по крайней мере, считать, что достаточно старые звезды имеют планетные системы. Для развития жизни на планете необходимо, чтобы выполнялся ряд условий общего характера. И совершенно очевидно, что далеко не на каждой планете может возникнуть жизнь.

Мы можем представить вокруг каждой звезды, имеющей планетную систему, зону, где температурные условия не исключают возможности развития жизни. Вряд ли она возможна на планетах вроде Меркурия, температура освещенной Солнцем части которого выше температуры плавления свинца, или вроде Нептуна, температура поверхности которого -2000 С. Нельзя, однако, недооценивать огромную приспособляемость живых организмов к неблагоприятным условиям внешней среды. Следует еще заметить, что для жизнедеятельности живых организмов значительно “опаснее” очень высокие температуры, чем низкие, так как простейшие виды вирусов и бактерий могут, как известно, находится в состоянии анабиоза при температуре, близкой к абсолютному нулю.

Кроме того, необходимо, чтобы излучение звезды на протяжении многих сот миллионов и даже миллиардов лет оставалось приблизительно постоянным. Например, обширный класс переменных звезд, светимости которых сильно меняются со временем (часто периодически), должен быть исключен из рассмотрения. Однако большинство звезд излучает с удивительным постоянством. Например, согласно геологическим данным, светимость нашего Солнца за последние несколько миллиардов лет оставалась постоянно с точностью до нескольких десятков процентов.








2. Появление жизни на Земле.


Чтобы на планете могла появиться жизнь, ее масса не должна быть слишком маленькой. С другой стороны, слишком большая масса тоже является неблагоприятным фактором, на таких планетах невелика вероятность образования твердой поверхности, они обычно представляют из себя газовые шары с быстро растущей к центру плотностью (например, Юпитер и Сатурн). Так или иначе, массы планет, пригодных для развития жизни, должны быть ограничены как сверху, так и снизу. По-видимому, нижняя граница возможностей массы такой планеты близка к нескольким сотым массы Земли, а верхняя в десятки раз превосходит земную. Очень большое значение имеет химический состав поверхности и атмосферы. Как видно, пределы параметров планет, пригодных для жизни, достаточно широки.

Для изучения жизни нужно, прежде всего, определить понятие “живое вещество”. Этот вопрос является далеко не простым. Многие ученые, например, определяют живое вещество как сложные белковые тела, обладающие упорядоченным обменом веществ. Такой точки зрения придерживался, в частности, академик А. И. Опарин, много занимавшийся проблемой происхождения жизни на Земле. Конечно, обмен веществ есть существеннейший атрибут жизни, однако вопрос о том, можно ли сводить сущность жизни, прежде всего к обмену веществ, является спорным. Ведь и в мире неживого, например, у некоторых растворов, наблюдается обмен веществ в его простейших формах. Вопрос об определении понятия “жизнь” стоит очень остро, когда мы обсуждаем возможности жизни на других планетарных системах.

В настоящее время жизнь определяется не через внутреннее строение и вещества, которые ей присущи, а через ее функции: “управляющая система”, включающая в себя механизм передачи наследственной информации, обеспечивающей сохранность последующим поколениям. Тем самым благодаря неизбежным помехам при передаче такой информации наш молекулярный комплекс (организм) способен к мутациям, а, следовательно, к эволюции.

Возникновению живого вещества на Земле (и, как можно судить по аналогии, на других планетах) предшествовала довольно длительная и сложная эволюция химического состава атмосферы, в конечном итоге приведшая к образованию ряда органических молекул. Эти молекулы впоследствии послужили как бы “кирпичиками” для образования живого вещества.

По современным данным, планеты образуются из первичного газово-пылевого облака, химический состав которого аналогичен химическому составу Солнца и звезд, первоначальная их атмосфера состояла в основном из простейших соединений водорода - наиболее распространенного элемента в космосе. Больше всего молекул водорода, аммиака, воды и метана. Кроме того, первичная атмосфера должна была быть богата инертными газами - прежде всего гелием и неоном. В настоящее время благородных газов на Земле мало, так как они в свое время диссипировали (улетучились) в межпланетное пространство, как и многие водородосодержащие соединения.

Однако, по-видимому, решающую роль в установлении состава земной атмосферы сыграл фотосинтез растений, при котором выделяется кислород. Не исключено, что некоторое, а может быть даже существенное количество органических веществ было принесено на Землю при падениях метеоритов и, возможно, даже комет. Некоторые метеориты довольно богаты органическими соединениями. Подсчитано, что за 2 млрд. лет метеориты могли принести на Землю от 108 до 1012 тонн таких веществ. Такие органические соединения могут в небольших количествах возникать в результате вулканической деятельности, ударов метеоритов, молний, из-за радиоактивного распада некоторых элементов.

Имеются довольно надежные геологические данные, указывающие на то, что уже 3.5 млрд. лет назад земная атмосфера была богата кислородом. С другой стороны возраст земной коры оценивается геологами в 4.5 млрд. лет. Жизнь должна была возникнуть на Земле до того, как атмосфера стала богата кислородом, так как последний в основном является продуктом жизнедеятельности растений. Согласно недавней оценке американского специалиста по планетарной астрономии Сагана, жизнь на Земле возникла 4.0 - 4.4 млрд. лет назад.

Механизм усложнения строения органических веществ и появление у них свойств, присущих живому веществу, в настоящее время еще недостаточно изучен, хотя в последнее время наблюдаются большие успехи в этой области биологии. Но уже сейчас ясно, что подобные процессы длятся в течение миллиардов лет.

Любая сколь угодно сложная комбинация аминокислот и других органических соединений - это еще не живой организм. Можно, конечно, предположить, что при каких-то исключительных обстоятельствах где-то на Земле возникла некая “праДНК”, которая и послужила началом всему живому. Вряд ли, однако, это так, если гипотетическая “праДНК” была вполне подобна современной. Дело в том, что современная ДНК сама по себе совершенно беспомощна. Она может функционировать только при наличии белков-ферментов. Думать, что чисто случайно, путем “перетряхивания” отдельных белков - многоатомных молекул, могла возникнуть такая сложнейшая машина, как “праДНК” и нужный для ее функционирования комплекс белков-ферментов - это значит верить в чудеса. Однако можно предположить, что молекулы ДНК и РНК произошли от более примитивной молекулы.

Для образовавшихся на планете первых примитивных живых организмов высокие дозы радиации могут представлять смертельную опасность, так как мутации будут происходить так быстро, что естественный отбор не поспеет за ними.

Заслуживает внимания еще такой вопрос: почему жизнь на Земле не возникает из неживого вещества в наше время? Объяснить это можно только тем, что ранее возникшая жизнь не даст возможность новому зарождению жизни. Микроорганизмы и вирусы съедят уже первые ростки новой жизни. Нельзя полностью исключать и возможность того, что жизнь на Земле возникла случайно.

Существует еще одно обстоятельство, на которое, может быть, стоит обратить внимание. Хорошо известно, что все “живые” белки состоят из 22 аминокислот, между тем, как всего аминокислот известно, свыше 100. Не совсем понятно, чем эти кислоты отличаются от остальных своих “собратьев”. Нет ли какой-нибудь глубокой связи между происхождением жизни и этим удивительным явлением?

Если жизнь на Земле возникла случайно, значит жизнь во Вселенной редчайшее (хотя, конечно, ни в коем случае не единичное) явление. Для данной планеты (как, например, наша Земля) возникновение особой формы высокоорганизованной материи, которую мы называем “жизнью”, является случайностью. Но в огромных просторах Вселенной возникающая таким образом жизнь должна представлять собой закономерное явление.

Надо еще раз надо отметить, что центральная проблема возникновения жизни на Земле - это объяснение качественного скачка от “неживого” к “живому” - все еще далека от ясности. Недаром один из основоположников современной молекулярной биологии профессор Крик на Бюраканском симпозиуме по проблеме внеземных цивилизаций в сентябре 1971 года сказал: “Мы не видим пути от первичного бульона до естественного отбора. Можно прийти к выводу, что происхождение жизни - чудо, но это свидетельствует только о нашем незнании”













3. Жизнь на других планетах.



Волнующий вопрос о жизни на других планетах занимает умы астрономов уже несколько столетий. Возможность самого существования планетарных систем у других звезд только сейчас становится предметом научных исследований. Раньше же вопрос о жизни на других планетах был областью чисто умозрительных заключений. Между тем Марс, Венера и другие планеты Солнечной системы уже давно известны как несамосветящиеся твердые небесные тела, окруженные атмосферами. Давно стало ясно, что в общих чертах они напоминают Землю, а если так, почему бы на них не быть жизни, даже высокоорганизованной, и, кто знает, разумной?

Вполне естественно считать, что физические условия, господствовавшие на только что образовавшихся из газово-пылевой среды планетах земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), были очень сходными, в частности их первоначальные атмосферы были одинаковы.

Основными атомами, входящими в состав тех молекулярных комплексов, из которых образовалось живое вещество, являются водород, кислород, азот и углерод. Роль последнего особенно важна. Углерод - четырехвалентный элемент. Поэтому только углеродные соединения приводят к образованию длинных молекулярных цепей с богатыми и изменчивыми боковыми ответвлениями. Именно к такому типу принадлежат различные белковые молекулы. Часто заменителем углерода называют кремний. Кремний довольно обилен в космосе. В атмосферах звезд его содержание лишь в 5-6 раз меньше, чем углерода, то есть достаточно велико. Вряд ли, однако, кремний может играть роль “краеугольного камня” жизни. По некоторым причинам его соединения не могут обеспечить такое большое разнообразие боковых ответвлений в сложных молекулярных цепочках, как углеродные соединения. Между тем богатство и сложность таких боковых ответвлений именно и обеспечивает огромное разнообразие свойств белковых соединений, а также исключительную “информативность” ДНК, что совершенно необходимо для возникновения и развития жизни.

Важнейшим условием для зарождения жизни на планете является наличие на ее поверхности достаточно большого количества жидкой среды. В такой среде находятся в растворенном состоянии органические соединения и могут создаваться благоприятные условия для синтеза на их основе сложных молекулярных комплексов. Кроме того, жидкая среда необходима только что возникшим живым организмам для защиты от губительного воздействия ультрафиолетового излучения, которое на начальном этапе эволюции планеты может свободно проникать до ее поверхности.

Можно ожидать, что такой жидкой оболочкой может быть только вода и жидкий аммиак, многие соединения которого, кстати, по своей структуре аналогичны органическим соединениям, благодаря чему в настоящее время рассматривается возможность возникновения жизн