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»:
«Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций.
Острова Вселенной: галактики»
выполнила студентка 1 курса
по специальности: 100103
и туризм» (группа 21-07)
Денисова Анна Васильевна
Шифр: т-07-05
Телефон: 44476, 48339
Проверила:
Добычина Людмила Дмитриевна
Дубна 2007 г.
Содержание:
Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций……3
1. Понятие внеземных
цивилизаций. Вопрос об их возможной распространенности………………………………
2. Типы контактов с внеземными цивилизациями…………………..6
3. Поиски внеземных цивилизаций…………………………………….8
Острова Вселенной: галактики………………………………………….11
1.Общее представление о галактиках и их изучении……………..11
2. Наша Галактика – звездный дом человечества………………..16
3. Межзвездная среда………………………………………………..18
4. Понятие
Метагалактики………………………………………..
5. Тайна
юной Вселенной…………………………………………
Список
литературы………………………………………………….
Жизнь и разум во Вселенной: проблема внеземных цивилизаций.
1.Понятие внеземных цивилизаций. Вопрос об их возможной распространенности.
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
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
2. На планете должны быть
3. Масса планеты не должна
быть слишком маленькой, а то
ее атмосфера быстро испарится.
4. Наличие жидкой оболочки на ее поверхности, так как первичные формы жизни возникли, скорее всего, в воде.
5. На планете должны быть
В результате учета всех
этих условий оказывается, что лишь
у 1-2 % звезд в Галактике могут
быть планетарные системы с
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
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
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
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).
Прослушивание этих звезд велось в течение нескольких месяцев, но никаких сигналов принять не удалось, и программа была прекращена. А спустя 14 лет, используя телескоп «Аресибо» (Пуэрто-Рико), ученые решили сами отправить послание инопланетянам в направлении шарового звездного скопления М13 в созвездии Геркулеса. В этом созвездии около миллиона
Крупнейший телескоп в мире «Аресибо».
звезд, подобных Солнцу, и вполне возможно, что хотя бы на одной из них существует цивилизация, способная принять данное послание. Отправленное «письмо», содержащее графический символ телескопа «Аресибо», человеческую фигуру и двойную цепочку ДНК, доберется до адресата только через 24 тыс. лет. В пределах двух сотен световых лет от Земли имеется почти 1 000 звезд, подобных Солнцу. Именно они, как полагают большинство исследователей из SETI, наиболее вероятные кандидаты для планетных систем, способных дать приют жизни, с которой мы могли бы установить связь.
Самый известный из всех проектов SETI — SETI@home захватил сегодня воображение миллионов людей во всем мире. Одна из проблем с SETI-исследованиями состоит в том, что для обнаружения сигнала компьютером должен быть проанализирован гигантский объем данных радиотелескопа. Так вот, SETI@home предложил свое решение: данные, собранные SERENDIP-приемником в «Аресибо», разделяются на рабочие единицы, затем посылаются через Интернет на индивидуальные домашние ПК, где они подвергаются автономной обработке, и только потом возвращаются в SETI@home. В настоящее время в проекте задействованы 1 млн. 400 тыс. участников из 244 стран, помогающих анализировать данные «Аресибо». Потратив суммарно 110 000 лет вычислительного времени, все они вместе практически сформировали суперкомпьютер.
Острова Вселенной: галактики.
1.Общее представление о галактиках и их изучении
Слово «гала́ктика» происходит от греческого названия нашей Галактики (kyklos galakxias означает «молочное кольцо» — как описание наблюдаемого явления на ночном небе). Впервые природа Млечного Пути была установлена итальянским астрономом Галилеем, когда он направил свой телескоп на небосвод зимой и увидел, что он состоит из огромного числа тусклых звезд.
В 18 столетии Уильям Гершель построил телескоп с диаметром зеркала 1,2 м. Наблюдая за звездным небом, астроном-любитель стал понимать, что такое Млечный Путь на самом деле. Это вид изнутри на звезды, составляющих нашу звездную систему. Подсчитав звезды по обеим сторонам от Млечного Пути, Гершель сделал вывод, что Галактика имеет линзовидную форму: она более толстая в центре и тоньше по краям. Также сэр Уильям Гершель со своей сестрой и сыном разглядели неизвестные ранее туманности и звездные скопления. В результате своих наблюдений они составили каталог, в который вошло около 5000 туманностей.
Сначала туманности астрономов раздражали. Вплоть до середины XIX века обнаруженные туманности рассматривали как досадную помеху, мешавшую наблюдать звезды и искать новые кометы. Туманностями в астрономии называли любые неподвижные протяжённые светящиеся астрономические объекты, включая звёздные скопления или туманные пятна за пределами Млечного Пути, которые не удавалось разложить на звёзды.
По мере развития астрономии и разрешающей способности телескопов, понятие «туманность» всё более уточнялось. Часть «туманностей» была идентифицирована как звёздные скопления. Также были обнаружены тёмные газопылевые туманности, они представляют собой непрозрачные газопылевые облака. И, наконец, в 1920-х годах сначала К.Э.Лундмарку (1889 – 1958), а затем и Эдвину Хабблу (1889—1953) удалось доказать, что туманности за пределами Млечного Пути – это аналогичные ему галактики, состоящие из огромного количества звезд. Хаббл сумел разглядеть внешние части некоторых спиральных туманностей как скопления отдельных звёзд и определить среди них переменные-цефеиды. В 1936 Хаббл построил классификацию галактик, которая используется по сей день и называется последовательностью Хаббла.
Галактикой называется большая система из звёзд, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи и, возможно, тёмной энергии, связанная силами гравитационного взаимодействия. Обычно галактики содержат от 10 миллионов до 1 триллиона и более звёзд, вращающихся вокруг общего центра тяжести.
Одна из главных задач внегалактической астрономии связана с определением расстояний до галактик и размеров самих галактик. Расстояния до ближайших галактик, которые можно разложить на звезды, определяются по их светимости. Сложнее установить расстояние до далеких галактик.
Почти сто лет назад американский астроном Весто Слайфер (1875—1969) обнаружил, что линии в спектрах излучения большинства галактик смещены к длинноволновому (красному) краю. В то время космологических теорий, которые могли бы объяснить этот феномен, еще не было, как не существовало и общей теории относительности. Слайфер истолковал свои наблюдения, опираясь на эффект Доплера. Получилось, что галактики удаляются от нас, причем с довольно большими скоростями.
Позже Эдвин Хаббл обнаружил, что чем дальше галактика находится от нас, тем больше наблюдаемый сдвиг спектральных линий в красную сторону (то есть красное смещение) и, следовательно, с тем большей скоростью она улетает от Земли. Сейчас данные по красному смещению получены для десятков тысяч галактик, и почти все они удаляются от нас. Причем скорость разбегания оказалась пропорциональна расстоянию от Земли (закон расширения Хаббла). Разлетающиеся скопления галактик, ближайшие от нас звезды и галактики связаны друг с другом гравитационными силами и образуют устойчивые структуры. Причем скопления галактик разбегаются от Земли с одинаковой скоростью, в каком бы направлении мы не посмотрели, и может показаться, что наша Галактика является центром Вселенной, однако это не так. Где бы ни находился наблюдатель, он будет везде видеть все ту же картину — все галактики разбегаются от него.
Именно это открытие и позволило ученым заговорить о расширении Вселенной и о нестационарности нашего мира.
Определение расстояний до галактик и положение их на небе позволило ученым сделать еще один вывод. Оказалось, что большинство галактик входит в группировки, которые насчитывают от нескольких галактик (группа галактик) до сотен и тысяч галактик (скопление галактик) и даже облака скоплений (сверхскопления). Бывают и одиночные галактики, но они встречаются довольно редко (не более 10 %).
Размеры галактик тоже различны. Есть галактики-карлики в несколько десятков световых лет и галактики-великаны с поперечником до 18 млн. световых лет.
Галактика Андромеды в ультрафиолетовых лучах..
Наиболее исследована Местная группа галактик, в которой самыми яркими являются наша Галактика и туманность Андромеды. В Местной группе поперечником около одного мегапарсека, находятся около 30 галактик. Они сосредоточенны в области космоса диаметром примерно около 8 млн. световых лет.
Это не случайная выборка объектов, просто оказавшихся по соседству.
Галактики Местной группы связанны между собой силами притяжения и образуют скопление – точно так же, как звезды Плеяд образуют звездное скопление.
В Местной группе доминируют
две большие галактики –
Астрономы обнаружили в ней три спиральные галактики, четыре эллиптические, 14 неправильных и около 14 эллиптических неправильных. Неясно, является ли доля маленьких галактик в Местной группе типичной для Вселенной в целом.
Известно еще несколько скоплений галактик. Каждое из них удерживается силами притяжения в виде обособленной группы. Самое крупное скопление по соседству с нами в созвездии Девы. Вместе с нашей Местной группой и другими скоплениями оно составляет Местное Сверхскопление диаметром 60 млн. световых лет.
Очень многообразны
и формы галактик. Типология форм
галактик, разработанная Э.Хабблом,
в основном сохранилась до
настоящего времени, хотя за
прошедшие десятилетия были

- Жизнь и смерть
- Жизнь и смерть
- Жизнь и Смерть
- Жизнь и смерть в духовном опыте человечества
- Жизнь и смерть Сократа
- Жизнь и сочинения Аристотеля
- Жизнь и творческий путь Роджера Бэкона
- Жизнь и деятельность Ольги Скороходовой
- Жизнь и деятельность П.Ф. Лесгафта. Система физического образования
- Жизнь и деятельность П.Ф. Лесгафта. Система физического образования
- Жизнь и деятельность Я.А. Каменского
- Жизнь и педагогическая деятельность И.Г. Песталоцци
- Жизнь и педагогические идеи Иоганна Генриха Песталоцци
- Жизнь и правление Екатерины Великой