Методика преподавания астрономии| << Предыдущая |
Внеклассные занятия
"Жизнь и Разум на Земле и во Вселенной"
Цель проведения занятия: формирование понятий об условиях возникновения и развития жизни и разума на Земле и во Вселенной.
Задачи:
Общеобразовательные:
1) Обобщение, повторение и закрепление учебного материала по астрономии, физике, химии и биологии:
- основных физических
характеристиках Солнца и звезд;
- основных физических характеристиках
планетных систем и Солнечной системы;
- основных физических характеристиках,
атмосферах и условиях на поверхности Земли,
планет земной группы Солнечной системы и
экзопланет;
- солнечно-земных и космическо-земных
связях;
- различных диапазонах электромагнитного
излучения и его биологическом действии;
- технических основах радиосвязи, лазерных
устройств и космонавтики;
- понятиях "жизнь" и "разум";
- основных гипотез о происхождении жизни и
человека;
- условиях существования и развития живых
организмов во взаимодействии с окружающей
средой;
2) Формирование понятий о внеземных цивилизациях (ВЦ) и способах осуществления и особенностях контакта с ними.
Воспитательные: формирование научного мировоззрения и атеистическое воспитание в ходе обсуждения материала об условиях возникновения и развития жизни и разума на Земле и во Вселенной как очередном закономерном этапе развития материи.
Развивающие: формирование умений работать с научно-популярной и справочной литературой, готовить доклады, выступать, дискутировать, отстаивать свою точку зрения.
Ученики должны знать:
- о физико-химических характеристиках внешней среды, допускающей возможность существования и развития живых организмов;- основные гипотезы о происхождении жизни на Земле и возможности ее существования на других планетах Вселенной;
- основные гипотезы о происхождении человека и возможности существования внеземных цивилизаций.
Ученики должны уметь:
- доказывать естественность
происхождения жизни и разума на Земле,
основываясь на совокупности своих познаний
по астрономии, физике, химии и биологии;
- работать с научно-популярной и справочной
литературой, готовить доклады, выступать,
дискутировать, отстаивать свою точку
зрения.
Методика проведения мероприятия
Современный образованный человек должен знать о подлинном единстве Природы, едином основании, на котором построено все разнообразие объектов, явлений и процессов природы, из которого вытекают основные законы, связывающие микро- и макромиры, Землю и Космос, астрономические, физические, химические, биологические явления, Жизнь и Разум.
Изучая отдельные естественные науки (астрономию, физику, химию, биологию и т.д.), невозможно понять Природу как единое целое: это лишь первая ступень к познанию Природы во всей ее целостности, т.е. познанию законов с общей естественнонаучной позиции – с использованием общей методологии науки, обобщенно-диалектического и естественнонаучного методов на основе центральных теоретических концепций, и моделей природы на основе идей современной естественнонаучной (квантово-космологической) картины мира.
Основными целями изучения комплекса естественных наук являются:
1. Познание Вселенной, места и роли человека и человечества во Вселенной.
2. Выявление скрытых взаимосвязей, создающих органическое единство всех физических, химических, биологических, психологических и социально-экологических явлений и процессов.
3. Более глубокое и полное познание законов этих явлений и процессов и создание современной естественнонаучной картины мира.
Данные внеклассные мероприятия призваны реализовать межпредметные связи школьных курсов астрономии, физики, химии и биологии с целью формирования знаний о возникновении жизни и разума во Вселенной.
Связь астрономии и биологии определяется их эволюционным характером. Взаимосвязь астрономии и биологии обусловлена взаимным влиянием эволюций неживой и живой природы.
Вопросами, объяснение которых требует совместных усилий астрономов и биологов, являются:
1. Возникновение и существование жизни во Вселенной (экзобиология: происхождение, распространенность, условия существования и развития жизни, пути эволюции).2. Процессы и явления, лежащие в основе космическо-земных связей.
3. Космическая экология.
4. Возникновение и существование, пути развития внеземных цивилизаций (ВЦ), проблемы контакта с ВЦ.
5. Роль человека и человечества во Вселенной (возможность зависимости космической эволюции от биологической и социальной).
Проблема объяснения происхождения жизни на Земле является одной из 7 глобальных проблем человечества.
Возможность существования жизни на других планетах интересует не только ученых, но и широкие массы населения нашей планеты.
Вопросы о существовании внеземной жизни и инопланетян ученики любого возраста наиболее часто задают своему учителю.
В подготовке к занятию учителю и учащимся следует опираться на приведенный ниже справочный материал, сведения, содержащиеся в материале для уроков "Планетные тела и планетные системы", "Земля", "История Земли", "Солнечная система. Планеты Солнечной системы", "Солнечная активность", "Звезды", "Рождение звезд", "Вселенная", многочисленные статьи в научно-популярных журналах ("Земля и Вселенная", "Наука и жизнь", Техника - молодежи" и т.д.) и научно-популярную литературу по астрономии, в том числе:
1. Мизун Ю.В., Мизун Ю.Г. Разумная
жизнь во Вселенной. – М.: Наука, 2000. - 432 с.
2. Физика космоса: Маленькая энциклопедия /
Редкол.: Р.А. Сюняев и др. – М.: Сов.
Энциклопедия, 1986. – 783 с.
3. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. - М.:
Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1984. –384 с.
Темы для докладов и сообщений сообщаются учащимся заранее, за 2 недели до проведения мероприятия. Выбор делают школьники, исходя из своих интересов. Желательно, чтобы доклады на 3-5 минут подготовило не менее 4-5 учеников, и еще столько же приготовили краткие 1-3 минутные сообщения.
Учитель должен помочь школьникам с литературой, выбором материала, составлением плана выступления. Во время урока ему следует быть готовым помочь выступающему ученику, акцентировать внимание на отдельных моментах его доклада, исправить ошибки, дополнить. Следует разрешить классу комментировать, исправлять и дополнять сообщения и доклады товарищей.
На первом занятии рассматриваются вопросы о происхождении и развитии жизни на Земле и во Вселенной, на втором – проблема существования и контакта с внеземными цивилизациями.
План 1 занятия
|
Этапы урока |
Содержание |
Методы изложения |
Время, мин |
|
1 |
Постановка проблемы |
Беседа |
3 |
|
2 |
Определение понятия "жизнь" |
Выступления учащихся с докладами и краткими сообщениями, обсуждение, дискуссии |
35-45 |
|
3 |
Знакомство с теориями происхождения жизни |
||
|
4 |
Определение условий для существования жизни в Солнечной и внесолнечных планетных системах |
||
|
5 |
Обсуждение возможности существования жизни на Марсе и Европе |
||
|
6 |
Обобщение, выводы, подведение итогов мероприятия |
Выступление учителя |
3 |
План II занятия
|
Этапы урока |
Содержание |
Методы изложения |
Время, мин |
|
1 |
Постановка проблемы |
Беседа |
3 |
|
2 |
Определение понятия "разум" |
Выступления учащихся с докладами и краткими сообщениями, обсуждение, дискуссии |
35-45 |
|
3 |
Знакомство с теориями происхождения человечества |
||
|
4 |
Обсуждение возможности существования ВЦ |
||
|
5 |
Обсуждение проблем поиска и установления контакта с ВЦ |
||
|
6 |
Обобщение, выводы, подведение итогов мероприятия |
Выступление учителя |
3 |
Методика проведения I занятия
Рекомендуемые темы докладов и сообщений:
1. "Что такое жизнь?" –
доклад с последующей краткой дискуссией.
2. Теории о происхождении жизни на Земле –
доклад, 2-3 сообщения.
3. "Где искать жизнь во Вселенной?" –
доклад, 2-3 сообщения.
4. "Есть ли жизнь на Марсе?" и "Есть ли
жизнь в Европе?" – доклады.
5. Космическо-земные связи – доклад,
сообщения. Поскольку данный материал
достаточно сложен и неоднозначен, следует
поручить его разработку наиболее способным
и заинтересованным ученикам.
В начале занятия при постановке проблемы учитель акцентирует внимание учащихся на важности поиска ответов на вопросы о происхождении жизни на Земле и возможности ее существования на других планетах Солнечной системы и у других звезд Вселенной.
Целью выступления первого ученика с докладом "Что такое жизнь?" является попытка определения понятия "жизнь", относящегося к фундаментальным, категориальным научным понятиям, определяемым через описание его важнейших сторон и свойств. Следует отметить, что в науке до сих пор нет его единого общепринятого полного определения. Работа над определением понятия "жизнь" в ходе дальнейшей дискуссии, моделирующей работу научного семинара, показывает сложность обсуждаемого вопроса, формирует у учащихся представление о том, на какие группы и почему делятся все научные понятия, учит формулировать свою точку зрения, определять понятия, отстаивать свою точку зрения. Ученики должны понять, что для серьезного обсуждения любой проблемы нужно договориться об использовании соответствующей терминологии, определить все используемые понятия.
Далее ученики знакомятся с основными гипотезами о происхождении жизни на Земле, которые можно разделить на 3 группы:
1) религиозная гипотеза о "божественном" происхождения жизни;2) "панспермия" - жизнь возникла в космосе и затем была занесена на Землю;
3) жизнь возникла на Земле в результате естественных процессов.
Следует обсуждение гипотез, в котором учителю принадлежит двоякая роль: "адвоката дьявола", обращающего внимания на слабые стороны каждой гипотезы и судьи, следящего за корректностью спора и сохраняющего в нем строгий нейтралитет в обсуждении всех высказываемых предположений за исключением первой абсолютно ненаучной гипотезы "творения". Ученики должны прийти к выводу, что несмотря на остающуюся неопределенность в вопросе о происхождении жизни на Земле, не вызывает сомнения факт в естественности ее происхождения как определенного закономерного этапа развития материи.
Далее в ходе беседы 5-7 минутной ученики определяют условия, в которых может существовать жизнь белкового типа. Оговариваются размеры и другие параметры "зоны жизни" в Солнечной системе и во внесолнечных планетных системах, связываемые с характеристиками их центральных звезд.
Занятие продолжается выступлением учащихся с докладами "Есть ли жизнь на Марсе?" и "Есть ли жизнь в Европе?", за которыми следует их краткое обсуждение.
Завершает занятие беседа о влиянии космических факторов на существование и развитие жизни на Земле, в качестве которых выделяются: гравитационно-приливное воздействие Луны; солнечная активность, инверсии геомагнитного поля, облучение поверхности Земли ультрафиолетовым излучением и космическими лучами; состояние озонового слоя атмосферы и "парниковый эффект" в ней; столкновения планеты с ядрами комет и астероидами. Особое внимание обращается внимание на солнечно-земные связи.
Итогом всего занятия должны стать выводы:
1. Возникновение жизни на Земле
подготовлено ходом эволюции неживой
материи во Вселенной.
2. Существование жизни на Земле
определяется постоянством действия
космических факторов: мощностью и
спектральным составом солнечного
излучения, неизменностью основных
характеристик орбиты Земли и ее осевого
вращения, наличием магнитного поля и
атмосферы планеты.
3. Развитие жизни на Земле во многом
обусловлено плавными незначительными
изменениями космических факторов; сильные
изменения ведут к катастрофическим
последствиям (раздел "Генетика":
космические лучи и их рассмотрение как
мутагенных факторов).
4. На определенном этапе своего развития
жизнь становится фактором космического
масштаба, оказывающим влияние на физико-химические
характеристики основных оболочек планеты (например,
состав и температуру атмосферы, гидросферы
и верхних слоев литосферы).
Справочный материал по вопросам внеклассного занятия:
Существует много определений понятия "жизнь" - столь же сложного, многогранного и неоднозначного, как понятия "Вселенная", "материя" и "разум", предельно широкого, отражающего самые общие черты действительности - категории, определяемой через описание основных характеристик и свойств.
Определение из энциклопедического словаря весьма уязвимо: "Живыми называются системы, которые способны самостоятельно поддерживать и увеличивать свою очень высокую степень упорядоченности в среде с меньшей степенью упорядоченности" - по нему живыми являются все самоорганизующиеся и саморегулирующиеся системы - звезды, галактики и сама Метагалактика, коацерватные капли и многие сложные органические соединения, самопроектирующиеся и самосборные кибернетические устройства и т. д.. Предложение академика С.Ф. Лихачева рассматривать жизнь как некоторое неопределимое свойство Вселенной ничего не дает в плане практического использования понятия.
Не потеряло своей актуальности уточненное в ХХ веке определение Ф. Энгельса: "Жизнь - это способ существования белковых тел и нуклеиновых кислот" - вне живых организмов белки в природе не встречаются, хотя сложные органические соединения обнаружены в 80-х годах в составе ГМО.
По определению академика А.А. Ляпунова: "Жизнь - высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул". Его уточнил профессор И. С. Шкловский: "Живое вещество - сложный молекулярный агрегат, в котором имеется "управляющая система", включающая в себя механизм передачи наследственной информации, обеспечивающей сохраняющие реакции следующим поколениям". Близкое определение жизни дал В.С. Троицкий.
Наилучшим следует признать определение Н. В. Волькенштейн: "Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, самоорганизующиеся и самовоспроизводящие системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот".
"Разум есть способность материи познавать саму себя - фундаментальные законы природы и различные сущности" или, по другому, "Разум - это способность живой материик обмену информации с внешней средой, кодируемой понятиями" (В.С. Троицкий). Клетки коры головного мозга (нервные клетки) имеют наивысшую на Земле сложность организации. Носителем разума во Вселенной может быть только живая и высокоорганизованная материя.
Возникновение и развитие жизни и разума на Земле подготовлено всем ходом эволюции неживой материи Метагалактики.
Закономерность и неизбежность возникновения и развития жизни и разума обусловлена одним из важнейших свойств Метагалактики - "антропным принципом" (см. главу "Вселенная"). Существование и развитие объектов Метагалактики обусловлено внутренними динамическими процессами. Все возникающие объекты, от космических пылинок и туманностей, бактерий и людей, звезд, галактик и, по-видимому, всей Метагалактики в целом, являются открытыми неравновесными системами, обменивающимися с окружающей средой веществом и энергией. В ходе эволюции возникает способность к воспроизведению подобных объектов и усвоению ими благоприобретенных признаков и свойств. С увеличением сложности структур упорядоченных систем возрастает их способность к накоплению, запоминанию и хранению информации. Информационная эволюция ускоряет темпы самоорганизации материи и идет в направлении уменьшения возможных наборов элементов, определяющих структуру и функционирование сложных систем. Наборы с наименьшим числом элементов легче восстанавливаются, передаются и тиражируются.
Для атомов число возможных
комбинаций протонов и нейтронов в атомных
ядрах равно числу изотопов (свыше 1500).
Для молекул возможное число наборов атомов
равно количеству элементов таблицы
Менделеева (около 100).
Для полимеров в растворах- числу 5
пространственных конфигураций.
Для живых организмов - количеству
нуклеотидов в ДНК и РНК (4).
С увеличением сложности структур
возрастает зависимость их существования и
развития от физических и химических
свойств среды и неизменности внешних
условий.
Например, температурные границы существования объектов:
- атомов - от 0,5–1 К до 105 К (температура
ионизации);
- молекул - от 2-3 К до 104 К (температура
диссоциации);
- твердотельных кластеров (объектов,
содержащих минимальное число атомов для
проявления всех макроскопических свойств
данного вещества) - от 10-15К до 5×
103К;
- микроорганизмов - от 100 К до 700 К;
- человека - от 308 К до 312 К.
Вышесказанное определяет условия, необходимые и достаточные для проявления и развития жизни, возможное время ее возникновения в Метагалактике и на Земле, основные темпы и направления эволюции живых организмов.
В раннюю эпоху существования Метагалактики вплоть до образования галактик, жизнь не могла существовать из-за абсолютно неподходящих внешних условий. Не могла она возникнуть вблизи звезд I поколения, которые, скорее всего, не имеют планетных систем из-за 10-40-кратного дефицита тяжелых химических элементов.
Для образования космических тел с современным химическим составом и соотношением изотопов тяжелых элементов их синтез должен был произойти за 4-6 миллиардов лет до образования Солнечной системы, т. е. не позже 9-11 миллиардов лет назад. Образование тяжелых элементов было особенно интенсивным в период формирования основных галактических структур; в нашем районе Галактики период интенсивного звездообразования закончился к моменту образования Солнечной системы.
Химические условия возникновения и развития жизни определяются составом ее молекулярных основ. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК построены из нуклеотидов, состоящих в свою очередь из сахара, азотистых оснований и фосфата; белки состоят из аминокислот. Все химическое разнообразие жизни на Земле исчерпывается 28 веществами: 20 видов аминокислот, 5 оснований, 2 углеводов и 1 фосфата, элементарный химический состав которых состоит из водорода (37,5%), углерода (29,8%), кислорода (18,3%), азота (11,3%), фосфора (3,1%). Водород - самый распространенный химический элемент, углерод, кислород и азот - самые распространенные из тяжелых химических элементов, способные образовывать огромное число сложных и относительно стабильных молекул (благодаря наличию химически инертных соединений углерода). Кислород - активный окислитель, его соединение с водородом Н2О, вода - широко распространенный универсальный биологический химический растворитель, остающийся в жидком состоянии в широком диапазоне температур, обладающий высокой диэлектрической проницаемостью и теплоемкостью.
Химические условия существования жизни налагают ряд дополнительных требований к физическим характеристикам объектов, на которых они могли бы реализоваться.
Химический состав объекта должен допускать наличие гидросферы и атмосферы приемлемого состава, состоящей из газов, способствующих возникновению и развитию живых организмов и поддерживающих необходимый энергетический режим (температуры и энергетической освещенности) без резких (критических) колебаний вышеупомянутых условий и давления. Например, углекислый газ в атмосфере Земли не только основное сырье для фотосинтеза, но и важнейший инструмент для поддержания температуры атмосферы с оптимальной концентрацией 0,03-0,04%.
Масса объекта должна обеспечивать силу тяжести, достаточную для удержания постоянной атмосферы достаточной плотности у поверхности космического тела без перехода атмосферных газов в другие агрегатные состояния.
Орбита космического тела должна лежать в пределах "зоны жизни" данной планетной системы, обеспечивающей достаточную энергетическую освещенность поверхности в приемлемом диапазоне длин волн и иметь малый эксцентриситет во избежание резких колебаний внешних условий на поверхности тела. Объект должен вращаться вокруг своей оси со скоростью, достаточной для установления атмосферной и гидросферной циркуляции и некоторого усреднения физических условий на поверхности.
Всем вышеперечисленным условиям отвечают планетные тела (планетоиды и планеты земной группы) массой от 0,1 до 10 МÅ , входящие в состав планетных систем одиночных, медленновращающихся, обладающих постоянством светимости звезд главной последовательности II и последующих поколений спектральных классов F5-К5.
Число планетных тел Галактики с
благоприятными условиями для
существования жизни определяется формулой:
, где N* -
общее число звезд Галактики (около 2×
109); fn - доля звезд, имеющих
планетные системы (все одиночные
медленновращающиеся звезды, от 20 до60 % звезд);
ne - доля звезд, вблизи которых могут
быть благоприятные для жизни условия (для
звезд классов F5-К5 около 0,01-0,02).
Если в каждой из вышеуказанных планетных систем "обитаема" лишь одна планета, то в настоящее время в Галактике может быть от 40 до 240 миллионов планет, на которых существует жизнь. Даже если по каким-либо причинам вероятность возникновения жизни в сотни и тысячи раз меньше, в Галактике сейчас должны быть сотни тысяч и миллионы населенных планетных тел.
Для Галактики это очень маленькая величина. Так, на расстоянии до 5 парсек (16,3 св. года) от Солнца насчитывается 53 звезды, из которых лишь 3 - e Эридана, t Кита и e Индейца - удовлетворяют вышеупомянутым условиям; однако у e Эридана планетная система находится в стадии формирования.
В настоящее время в научных лабораториях подробно исследованы и воспроизведены первые этапы эволюции от "неживой" к "живой" материи:
1. Эволюция малых молекул (CH4,
H2O, NH3, CO и т.д.).
2. Образование полимеров.
3. Возникновение каталитических функций.
Ведутся исследования последующего этапа эволюции - самосборки молекул-гиперциклов, возникновению биологических мономеров (аминокислот, азотистых оснований и т.д.) и биополимеров, накоплены определенные сведения по следующему этапу - возникновению мембран и доклеточной организации. К сожалению, весьма далеки от окончательного понимания два важнейших заключительных этапа превращения "неживого" в "живое" - возникновение механизма наследственности и возникновение клетки.
Огромный интерес представляет решение проблем:
- Почему все белковые соединения
в составе живого вещества имеют левую
симметрию?
- Однократно или многократно возникала
жизнь на Земле, было ли ее возникновение
глобальным или локальным явлением?
- Почему жизнь на Земле не возникает из
неживого в настоящее время?
- Почему у всех живых существ на Земле белки
строятся только из 20 аминокислот из более
чем 100 известных науке?
Может ли возникнуть жизнь в других условиях, на принципиально иной химической основе?
Основой жизни в Метагалактике могут являться:
1) Широко распространенные химические элементы IV-VI групп таблицы Менделеева (углерод, кремний, кислород, фтор, азот, фосфор, сера и т.д.), способные образовывать сложные молекулярные цепочки, выполняющие функции органических молекул.
2) Химические соединения (вода H2O, аммиак NH3, смесь воды с аммиаком, сероводород H2S, синильная кислота HCN, фтористый водород HF и т.д.), обладающие свойством быть одновременно кислотой и основанием: они способны стать биологическими растворителями. Водородная связь определяет структуру белков, нуклеиновых кислот и других органических соединений и их возможных аналогов.
"Аммиачная" жизнь является второй по вероятности распространенности после земной, основанной на соединениях углерода и воде. Аммиак обладает достаточно высокими теплотой плавления, парообразования и теплоемкостью, остается жидким в диапазоне температур от –77,7њ С до –33,4њ С при нормальном давлении; при возрастании давления температура кипения увеличивается (до +132,4њ С при р = 112 атм). Океаны и моря из жидкого аммиака (или смеси аммиака с водой и гидроксиламином NH2OH) будут так же эффективно смягчать колебания температуры, как гидросфера Земли. Аммиак обладает некоторыми биологическими преимуществами перед водой (большей текучестью, способностью растворять органические соединения и т.д.). "Аммиачная" жизнь может процветать на относительно холодных планетах земной группы и плаентоидах с плотными атмосферами.
Менее вероятна жизнь на поверхности небольших планет с атмосферами из дициана C2N2 и гидросферами из цианистоводородной (синильной) кислоты HCN (Тзамерзания = –13,4њ С, Ткипения = +25,6њ С при р = 1 атм).
В плотных атмосферах планет-гигантов в условиях низких температур (от – 100њ С до - 50њ С) может возникнуть сероводородная жизнь. Жизнь может появиться и на поверхности планетных тел с плотными атмосферами из смеси газов CS2, COS, CH4, N2, Ar, и гидросферами из сернистого ангидрида SO2 (Тзамерзания = – 75,5њ С, Ткипения = - 10,2њ С при р = 1 атм).
Кремний может успешно заменить углерод и быть цепочкообразующим элементом органических систем, молекулы которых основаны на связях Si–O–Si или Si–N–Si. "Кремниевая" жизнь может встретиться на планетах, обладающих очень плотными горячими (Т ³ 300њ С) атмосферами, обращающихся на небольшом расстоянии вокруг массивных горячих звезд.
Фтор - довольно редкий химический элемент, но жизнь его основе могла бы существовать на планетах земной группы с атмосферами, содержащими свободный F2 как аналог кислорода, и океанами из фтористого водорода HF (Тзамерзания = – 83,1њ С, Ткипения = + 19,5њ С при р = 1 атм), обращающихся на большом расстоянии вокруг высокотемпературных звезд с максимумом энергетической светимости в УФ-диапазоне.
В.С. Троицкий выдвинул гипотезу об однократном одновременном возникновении жизни как закономерного этапа эволюции Метагалактики (Вселенной) около 4-5 миллиардов лет назад везде, где возникли подходящие условия для появления и развития живых организмов.
...Некоторые ученые считают, что жизнь возникла не на Земле, а была занесена на нее из космического пространства в виде спор микроорганизмов размерами 0,2-0,6 мкм. Идея панспермии была выдвинута в 1907 году С. Аррениусом и поддерживалась такими крупными учеными, как Э. Хойл, Ч. Викрамсинх, У. Крик, С. Ортель, К. Саган.
В составе планетарных и диффузных газопылевых туманностей и глобул обнаружены сложные органические соединения. При прохождении Солнечной системы через ГМО в спиральных рукавах на поверхность Земли может выпадать до 1014 органических молекул на м2. В пользу вышеупомянутой гипотезы свидетельствуют: универсальность генетического кода всех земных организмов и важность роли молибдена в живой клетке, более редкого на Земле, чем хром и никель, которые могли бы выполнять те же функции.
Устойчивые к ультрафиолетовому облучению и космической радиации споры действительно могли бы путешествовать между звезд, но для того, чтобы за миллиард лет Земля получила 1 спору, все остальные звезды Галактики должны иметь планеты, выбрасывающие в тот же срок в космос по 1 тонне спор.
В качестве места возникновения и развития жизни предполагались кометы и каменные метеориты - углистые хондриты, содержащие сложные органические вещества, в том числе аминокислоты (в составе метеорите Мерчисон было обнаружено 18 разновидностей аминокислот), не встречающиеся на Земле. Многочисленные данные свидетельствуют об изобилии органических соединений на поверхности Земли в эпоху ее формирования.
Бактерии способны размножаться в экстремальных условиях температур от – 25њ С до 300њ С при давлении до 1,3× 108 Па. Они сохраняют жизнеспособность в виде спор при температурах от – 240њ С до 600њ С и давлении от 10-4-10-6 Па до 2× 109 Па, облучению ультрафиолетовым излучением интенсивностью до 5× 104 эрг/мм2 и жесткой радиации мощностью до 104 Гр. Колонии бактерий (E. coli) на борту АМС "Сервейер" смогли выжить в течение 1 года на поверхности Луны, и свыше 5 лет находившихся на открытой панели ИСЗ. В ископаемых льдах Арктики и Антарктиды обнаружены споры микроорганизмов (до 107 клеток на грамм), находящихся в состоянии анабиоза от 20-40 тысяч лет до 8 миллионов лет! Некоторые ученые полагают, что у многих обнаруженных популяций микроорганизмов в условиях вечной мерзлоты метаболизм крайне замедляется, но не останавливается. Такая жизнеспособность обусловлена неразрывностью связи популяций организмов со средой обитания.
Отдельные группы земных микроорганизмов, примитивных грибов, дрожжей и водорослей могут не только выжить, но и размножаться в условиях, существующих в криосфере и на поверхности Марса или в океанах Европы.
И все же, несмотря на космическую распространенность органических веществ, гипотеза панспермии до сих пор не получила материального подтверждения, хотя массовая печать неоднократно в форме сенсаций сообщала об обнаружении в метеоритах окаменелостей микроорганизмов.
Главным недостатком этой гипотезы является то, что перенос места возникновения земной жизни с поверхности Земли в глубины Вселенной не решает вопроса о происхождении жизни из неживой материи.
Эволюция живых организмов от простейших форм к разумным существам занимает, по-видимому, несколько миллиардов лет - на Земле 3,5 миллиарда лет. Движущей силой эволюции являются мутации и естественный отбор - процессы, носящие статистический характер и обусловленные плавными медленными изменениями условий существования организмов (составом, плотностью и температурой атмосферы и гидросферы, климатом, рельефом, магнитным полем планеты, спектральным составом и уровнем освещенности поверхности и т. д.), причинами которых являются незначительные изменения в действии космических факторов в сочетании с мелкими, периодическими и беспорядочными колебаниями ряда основных характеристик внешней среды, в основе которых, как правило, также лежит действие космических процессов и объектов.
Основные этапы эволюции жизни на Земле отражены в параграфе "Эволюция Земли".
За всю историю существования Земли на ней проживало свыше 500 миллиардов видов живых существ. В настоящее время на Земле насчитывается около 2 миллионов видов животных, из них 75% - насекомые. Млекопитающих всего 3500 видов, из них 2500 видов - грызуны.
Суммарная масса живого вещества на Земле составляет на континентах 2420 миллиардов тонн, из них 99,2% - растения; в океанах 3,2 миллиарда тонн, растений всего 6,8%.
...Обезьяноподобный предок человека - австралопитек афаренсис (рост 1,5 м, вес до 70 кг, объем мозга 500-600 см3)- появился на Земле 4,2 - 3,8 миллиона лет назад. Австралопитеки умели пользоваться некоторыми примитивными каменными орудиями.
3,0-2,8 млн. лет назад на Земле появился "человек умелый" (хомо хабилис). 2,6 млн. лет назад наши отдаленные предки перешли к постоянному целенаправленному изготовлению каменных орудий труда. Началась эпоха, названная древним каменным веком - палеолитом.
"Человек выпрямленный" стал систематически пользоваться огнем 1,65-1,3 млн. лет назад.
Древнейший вид человека разумного появился на планете около 300000 лет назад.
125000 лет назад на Земле появился человек разумный неандертальский.
Современный вид Homo Sapiens стал заселять Землю около 50000 лет назад.
Ряд ученых связывает появление новых видов разумных существ (и других видов живых организмов) на Земле с резкими изменениями (инверсиями) магнитосферы: уменьшение напряженности магнитного поля ведет к возрастанию облученности земной поверхности заряженными частицами солнечного ветра и космических лучей. 4,2-3,8 млн. лет назад магнитные полюса 4 раза поменялись местами; 3,2-2,8 млн. лет назад произошли еще 4 инверсии; последнее крупное изменение магнитного поля произошло около 40000 лет назад и совпало по времени с появлением кроманьонцев и вымиранием неандертальцев.
Существует также гипотеза о возникновении предков человека около 5,5 млн. лет назад в результате мутаций, вызванных усилением радиации в местах работы "естественных ядерных реакторов": формирование Великого Африканского рифта происходило от 20 до 10 миллионов лет назад и в районе цепи Великих Африканских озер в глинистых линзах Окло (длиной до 0,5 км и толщиной до 10 м) концентрация урана повысилась от 0,5 % до 40 %, внутри них стали протекать цепные ядерные реакции.
На протяжении тысячелетий улучшались качество изготовления орудий труда, рост производительности и условий жизни.
2 миллиона лет назад на Земле проживало до 125000 человек.
300000 лет назад - до 1 миллиона человек; средняя продолжительность жизни составляла 28 лет.
40% неандертальцев умирало в возрасте до 14 лет; 15% - от 15 до 20 лет; ещё 40% не доживало до 40 лет и лишь 3% - до 60 лет.
25000 лет назад на Земле жило до 3340000 людей со средней продолжительностью жизни 32 года; до 40 лет лишь 11,8% людей.
6 тысяч лет назад на Земле жило уже 86,5 миллиона людей; средняя продолжительность жизни возросла до 36 лет, но до 80 лет не доживал никто.
Самые ранние образцы пещерной живописи имеют возраст 40-35 тысяч лет. Первые лунные календари были созданы около 32000 лет назад. Керамика стала использоваться людьми 25000 лет назад.
14 тысяч лет назад началась эпоха мезолита - среднего каменного века. Люди изобрели лук и стрелы, приручили собаку; 10000 лет назад стали использовать глиняную посуду.
Переход от охоты и собирательства - присваивающего способа ведения хозяйства к производящему - скотоводству и земледелию - был назван неолитической революцией и произошел около 12-11 тысяч лет назад. Были построены первые города, одомашнены некоторые породы крупного скота (в Х - VШ тысячелетиях - овцу и козу; в VП тысячелетии - корову; в VI тысячелетии, в Южном Приуралье - лошадь).
7000 лет назад в Египте и Юго-Западной Азии земледелие стало основой ведения хозяйства (в Египте и Юго-Западной Азии выращивали пшеницу и ячмень; в Европе - овес и рожь; в Китае и Юго-Восточной - рис и просо). Возникли первые древнейшие государства. Началось строительство монументальных каменных сооружений, широкое применение металлических (медных) орудий, возникла письменность. В VII тысячелетии до н. э. стали применяться бронзовые орудия, а с середины II тысячелетия до н. э. - железные.
В ту же эпоху человечество впервые испытало на себе действие экологических кризисов (X-IX тысячелетие до н.э.; середина VШ - VП тысячелетие до н.э.; П половина VI - V тысячелетие до н.э.; П половина IV - начало П тысячелетия до н.э.; XШ-VI в.в. до н.э. и т.д.) заключавшихся в существенных многолетних климатических изменениях (засухах, остепенении, опустынивании и т.д.) с резкими биосферными изменениями, происходивших по разным причинам, в том числе и под влиянием хозяйственной деятельности людей, которые привели к гибели ряд древних цивилизации.
В средние века средняя продолжительность жизни людей составляла 37 лет, начав увеличиваться в эпоху великих географических открытий и научно-технической революции нового времени. В 1750 году на Земле проживало 728 миллионов людей.
К ХХ веку человеческий век удлинился сначала до50, а затем до 70 лет. В 1900 году на Земле жило 1 650 000 000 людей; в 1950 году - 2 600 000 000 людей; в 1987 году родился 5 000 000 000 житель планеты; в июне 1999 года нас стало 6 миллиардов; в том числе 1 276 000 000 жителей Китая и 1 000 700 000 жителей Индии. Россия - 7 страна мира по количеству населения 146 млн. людей), её опережают Китай, Индия, США (278 миллионов человек), Индонезия (213 млн. людей), Бразилия (169 миллионов) и Пакистан (156 миллионов жителей). В развивающихся странах и США численность населения неуклонно растет, а в России и в Европе она постепенно уменьшается. В конце ХIХ века Д. Менделеев сделал прогноз, что в конце ХХ века в России должно проживать 700 миллионов людей, но в 1950 году в РСФСР жило 102 миллиона человек, в 2010 году будет жить 141 миллион людей, и к 2015 году их число сократится до 135 миллионов. По уровню жизни Россия занимала в 1999 г. 76 место в мире.
Средняя продолжительность жизни землян составляет 80 лет для женщин и 72 года для мужчин, сильно изменяясь в различных странах мира: так, в Японии мужчины живут в среднем 76,8 лет, женщины - 82,9 лет, а в Афганистане 45 и 46 лет соответственно. Средняя продолжительность жизни россиян составляет 72,2 года для женщин и 58,1 года для мужчин.
75 - 80% населения развитых стран проживает в городах (в России до 73%). Число горожан постоянно увеличивается: если в 1950 году лишь в 8 городах мира население превышало 5 миллионов человек (Сан-Паулу (12,3 млн.), Лондон (8,7 млн.), Токио (6,9 млн.), Париж и Москва (по 5,4 млн. людей), то в настоящее время на Земле уже 30 городов с 7-миллионным населением (Токио (28 млн.), Мехико (118,1 млн.), Бомбей (18 млн.), Сан-Паулу (17,7 млн.), Нью-Иорк (16,6 млн.). В Москве проживает около 9,3 млн. людей.
Методика проведения II занятия:
Желательно провести это занятие через 1-2 недели после первого. Рекомендуемые темы докладов и сообщений:
1. "Что такое разум?" –
доклад с последующей краткой дискуссией.
2. Теории о происхождении человечества –
доклад, 2-3 сообщения.
3. "Где и как искать внеземные цивилизации?",
"История поиска ВЦ", "Программы SETI и
CETI", "Поиск ВЦ российскими учеными"
– доклады и сообщения.
4. "Первый контакт", "Посещали ли они
Землю?" и "Загадки НЛО"– доклады,
сообщения, для подготовки которых
используется научно-фантастическая
литература (произведения И.А. Ефремова, А.
Кларка, С. Лема, А. Н. и Б.Н. Стругацких и др.).
В начале занятия при постановке проблемы учитель акцентирует внимание учащихся на важности вопросов о происхождении человечества и возможности существования внеземных цивилизаций.
Целью выступления первого ученика с докладом "Что такое разум?" является попытка определения понятия, относящегося к фундаментальным, категориальным научным понятиям; в науке до сих пор нет его единого общепринятого определения. Работа над определением понятия "разум" в ходе дальнейшей дискуссии аналогична определению понятия "жизнь". Следует предложить ученикам сформулировать понятия "общество" и "цивилизация".
Далее ученики знакомятся с основными гипотезами о происхождении людей, которые можно разделить на 3 группы:
1. антинаучная религиозная гипотеза о "божественном" происхождения человечества;2. люди возникли в результате деятельности инопланетян или являются их прямыми потомками – в свете современных открытий в генетике эта наукообразная гипотеза не выдерживает никакой критики;
3. появление Homo sapiens является закономерным этапом эволюции живых организмов на Земле.
Следует обсуждение гипотез, в котором учитель должен помочь ученикам правильно проанализировать содержащиеся в докладах предположения ученых, выделить из них наиболее правдоподобные и ненавязчиво привести учеников к выводу о полной несостоятельности гипотезы "божественного сотворения" человека. Ученики должны прийти к выводу, что несмотря на остающуюся неопределенность в вопросе о происхождении людей на Земле, не вызывает сомнения факт в их естественном и "земном" происхождении на определенном этапа развития жизни на нашей планете.
В ходе краткой беседы определяют условия, необходимые для появления и развития разумных существ. Оговариваются условия существования и поиска внеземных цивилизаций. С помощью учителя выводится (объясняется) формула Дрейка.
Заслушиваются и обсуждаются доклады и сообщения "Где и как искать ВЦ?", "История поиска ВЦ", "Программы SETI и CETI", "Поиск ВЦ российскими учеными. На основе попыток объяснения парадокса Ферми завязывается дискуссия об основных путях развития и судьбах космических цивилизаций. Ученики приходят к выводам:
1. В настоящее время деятельность
человечества становится фактором
глобального геофизического и даже
космического масштаба, оказывающим
воздействие на атмосферу, гидросферу,
литосферу Земли и околоземное космическое
пространство, а в перспективе - на всю
Солнечную систему.
2. Разумная деятельность Сверхцивилизаций
может оказывать влияние на эволюцию
неживой и живой материи в масштабах
Галактики и даже Метагалактики.
Завершает занятие веселая беседа, связанная с докладами "Первый контакт", "Посещали ли они Землю?" и "Загадки НЛО".
Справочный материал по вопросам внеклассного занятия:
Предположения о возможности существования внеземной жизни и разума высказывались многими выдающимися учеными прошлого: Эпикуром и Лукрецием Каром, Дж. Бруно, И. Кеплером, Х. Гюйгенсом, И. Ньютоном, В. Гершелем, Л. Лапласом, М. В. Ломоносовым, И. Кантом, К. Э. Циолковским. В конце ХIХ века были разработаны первые научные проекты связи с ВЦ (К. Гаусс, фон Литтров, Кро и др.). В 1876 г. российский ученый Э. Неовиус в книге "Величайшая задача нашего времени" сформулировал проблему установления связи с ВЦ, рассмотрел технические возможности первого контакта и предложил язык космической связи на принципах математической логики. В 1900 году Парижская Академия Наук учредила премию для первого человека, вступившего в контакт с представителями ВЦ "помимо Марса", поскольку в существовании высокоразвитой марсианской цивилизации почти никто не сомневался. О необходимости установления "телефонного сообщения" между Землей и Марсом К. Фламмарион заявлял в 1892 году (до изобретения радио!). К.Э. Циолковский в 1934 году писал: "В ближайшем будущем короткие радиоволны пронижут нашу атмосферу и станут основным средством межзвездной связи".
Число галактических цивилизаций,
способных в данный момент времени t
вступить в контакт между собой,
определяется формулой: 
,
где N* - общее число звезд в
Галактике; fр - доля звезд с
планетными системами; nе - среднее
число планет в необходимыми для
возникновения жизни условиями в каждой
планетной системе; F - вероятность
возникновения космической цивилизации на
данной планете; q - вероятность
способности данной цивилизации к контакту
с другими в момент t.
Формула Дрейка определяет
численность планет Галактики, на которых в
настоящее время существует разумная жизнь: 
,
где FД - вероятность того, что на
любой пригодной для существования жизни
планете к моменту времени t возникнет
коммуникативная (способная и стремящаяся к
контакту космическая цивилизация); LС
- средняя продолжительность
коммуникативной фазы космических
цивилизаций. Время t отсчитывается от
момента образования звезд I поколения.
Для космических цивилизаций земного типа коэффициент FД должен учитывать вероятности возникновения жизни, возникновения разумных существ и возникновения коммуникативной цивилизации.
Оценка отдельных величин в формуле Дрейка в различных расчетах ученых значительно различается и весьма субъективна: 10-6 < FД < 1. Некоторые ученые (А. Уоллес, И. С. Шкловский и др.) считают нашу цивилизацию единственной во Вселенной.
Контактом космических цивилизаций называется любое взаимодействие между ними.
Наиболее вероятно осуществление контакта по различным каналам связи (при помощи направленных радиопередач и т.д.). Наиболее эффективны контакты, предусматривающие двусторонний или даже многосторонний обмен информацией в течение больших промежутков времени ("Великое Кольцо" в романах И. А. Ефремова). Эффективность обмена информацией определяется расстоянием между цивилизациями и скоростью распространения сигнала. Для молодых, желающих вступить в контакт, изолированных в пространстве или находящихся в критическом положении и т. д. цивилизаций вероятна возможность всенаправленной односторонней передачи информации ("Всем, всем, всем!").
Менее вероятны непосредственные, взаимные или односторонние контакты - посещения представителями космической цивилизации других разумных веществ. Случайная встреча представителей разных космических цивилизаций почти невероятна; посещению предшествует контакт по каналам связи.
Межзвездные перелеты требуют огромных материальных и энергетических затрат, доступных лишь цивилизациям II типа. Нерелятивистские полеты возможны лишь к ближайшим звездам, но даже в этом случае требуют особой подготовки (сон-хибернация для постоянного экипажа; смена поколений внутри корабля; полет в один конец без возвращения) (описаны в фантастических произведениях: И. Ефремова "Звездные корабли", Р. Хайнлайн "пасынки Вселенной", К. Саймак "Поколение, достигшее цели" и т. д.). Релятивистская астронавтика также накладывает ряд ограничений на дальность полета проблемой ценности доставляемой информации ввиду необходимости учета эффектов общей и специальной теории относительности (теоретически, при скорости корабля u ~ с возможно за время жизни одного экипажа t » 10-20 лет по часам корабля совершить полет, например, к галактике М 31 (3,5 млн. св. лет), но экипаж вернется на Землю спустя 7 миллионов лет после старта! (С. Лем "Возвращение со звезд"). Галактодромия возможна лишь для цивилизаций III типа, но и для них является дорогим удовольствием! Так, теоретическая возможность существования топологических тоннелей ("кротовых нор" или мостов Эйнштейна-Розена) в форме парных систем из черной и белой дыр, соединяющих любые удаленные области Метагалактики или даже Мини-Вселенной, представляет возможность для непосредственного контакта цивилизаций. При массе системы 5× 1022 кг возможна мгновенная связь с помощью электромагнитного излучения, а если "передатчик" – черная дыра массой в 105 М¤ , то можно даже мгновенно путешествовать в любую область Вселенной, где установлен соответствующий "приемник" - белая дыра (К. Саган "Контакт"). Но даже при освоении галактодромии парадоксальными цивилизациями при осуществлении прямых контактов между ними встает множество проблем (С. Лем "Солярис", "Эдем", "Фиаско"). Поэтому наиболее удобными представляются контакты "смешанного типа", предусматривающие исследование предполагаемого района существования космических цивилизаций с помощью автоматических межзвездных зондов, передающих полученную информацию по каналам связи.
Статистический подход - рассмотрение произвольно выбранного времени t0 от возникновения разумной жизни до создания коммутативной цивилизации - дает нижнюю оценку числа ВЦ в Галактике без учета возможности возникновения качественно иных, непохожих на земные, форм жизни и разума. При F ³ 0,01 возможное количество космических цивилизаций в Галактике 1 £ N0 £ 109. Оптимисты 60-х годов считали, что в настоящее время в Галактике существует от 100000 до 1000000 развитых космических цивилизаций.
Великая астрономическая революция ХХ века, возникновение и развитие радиоастрономии и космонавтики сделало проблему SETI ("поиск внеземного разума") актуальной научной задачей, чрезвычайно популярной в широких кругах общественности.
В Советском Союзе проблемой существования, поиска и контакта с ВЦ занимались такие известные ученые, как И. С. Шкловский, Н. С. Кардашев, С. А. Каплан, В. Ф. Шварцман, П. В. Маковецкий, В. С. Троицкий и другие; секция "Поиски сигналов внеземных цивилизаций" при Научном Совете по проблеме "Радиоастрономия" АН СССР была создана в 1964 году, затем она была преобразована в секцию "Поиски космических сигналов искусственного происхождения", ею руководил академик В.С. Троицкий. В 1999 г. секция под названием "Поиски внеземных цивилизаций" вошла в состав научного совета по астрономии РАН; предс едателем ее является академик Н.С. Кардашев.
За рубежом (в основном, в США) аналогичную работу вели ученые Ф. Крик, К. Таунс, Дж. Платт, К. Флэннери, Ф. Дрейк, Дж. Коккони, Ф. Моррисон, К. Саган и многие другие.
В начале 60-х годов были сформулированы классические принципы SETI:
1. Внеземные цивилизации стремятся установить межзвездную связь друг с другом и с земной цивилизацией.
2. Оптимальным средством контакта с ВЦ являются электромагнитные (радио-) волны.
3. Узкополосные, переменные во времени, повторяющиеся сигналы ВЦ должны исходить из точечного радиоисточника, практически совпадающего с похожей на Солнце звездой.
К настоящему времени проведено свыше 60 экспериментальных попыток обнаружения сигналов ВЦ и 84% из них основывались на вышеперечисленных принципах.
Первые работы (проект ОЗМА) по поиску радиосигналов на волне 0,21 м от звезд t Кита и e Эридана были проделаны в 1960 году Ф. Дрейком. В 1962 г. из Центра дальней космической связи советскими учеными было отправлено первое безадресное послание ВЦ. В 1970-80 гг. поиск импульсных радиосигналов со всей небесной сферы с помощью всенаправленной антенны в сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн вели В. С. Троицкий и Н. С. Кардашев. В ноябре 1974 года в направлении шарового звездного скопления М13 (24000 св. лет) было отправлено радиосообщение о нашей земной цивилизации. Сведения о Земле и человечестве содержатся на борту АМС, покидающих пределы Солнечной системы.
К середине 80-х годов определились основные положения стратегии активного поиска ВЦ с целью осуществления контакта, исходящие из предположения о наиболее вероятном существовании КЦ на поверхности планет земной группы, входящих в состав планетных систем звезд классов F5 - K5, и о том, что энергетический потенциал и технологические возможности этих цивилизаций сравнимы или превосходят аналогичные возможности земной цивилизации.
1. Поиск следов астроинженерной деятельности космических цивилизаций.
К настоящему времени в нашей стране и за рубежом разработано много различных проектов преобразования околоземного космического пространства и Солнечной системы - от создания многочисленных орбитальных станций и крупных космических поселений вокруг Земли и вокруг Солнца ("эфирных городов" К. Э. Циолковского) до постройки искусственных биосферных систем на поверхности планетных тел (в том числе искусственно сконструированных), колец и сфер Ф. Дайсона (США) с целью возможно более полного использования энергии Солнца. Аналогичные объекты могут быть обнаружены в космосе как локальные, очень близкие к звездам источники инфракрасного (ИК-) излучения (l » 3-10 мкм), звезды с аналогичным избытком ИК-излучения и нетеплового циклотронного радиоизлучения. В настоящее время известно 98 ИК-источников с эффективной температурой 110-120 К и 280-290 К; 58из них являются неотождествленными объектами.
Требования космической экологии породили проекты поиска радиоактивных облаков отходов ВЦ в космосе.
Астроинженерная деятельность цивилизаций III типа может принимать вид и масштабы "космического чуда" - наблюдаться в форме крупномасштабных космических проектов, процессов или явлений, необъяснимых или даже невероятных с точки зрения современной науки, существование которых нарушает известные законы науки.
2. Поиск следов посещения Земли представителями ВЦ можно вести по нескольким направлениям:
а) Поиск внеземных артефактов - объектов или процессов, образование или существование которых на Земле не может быть объяснено естественными причинами. Такие объекты могут быть просто "космическим мусором", отходами жизнедеятельности ВЦ (А. и Б. Стругацкие "Пикник на обочине") или искусственно созданными системами для наблюдения за земной цивилизацией (А. Кларк "Космическая одиссея"). Наиболее перспективными районами поиска ряд ученых считает полярные районы Луны. Научные основы поиска артефактов ВЦ рассматриваются в исследованиях А.В. Архипова. По его расчетам вокруг звезд цивилизаций II типа существует "техногенная зона" и от 3% до 15% продуктов их космической деятельности рассеивается в межзвездной среде.
б) Поиск следов посещения Земли в историческом прошлом на основе изучения памятников материальной и духовной культуры;
в) Поиск следов посещения Земли в отдаленном прошлом на основе изучения генетики живых существ: некоторые современные ученые считают перспективным возможность включения информации в генетическую структуру клетки. "Биологический" канал связи способен существовать столь же долго, как и жизнь на планете, обладает высокой информационной емкостью, устойчивостью к помехам и доступен для "прочтения" лишь на высоком уровне развития местной цивилизации.
г) Изучение аномальных явлений (АЯ, НЛО), исходящее из допущения, что часть их представляет исследовательские устройства (автоматические межзвездные зонды или даже пилотируемые КЛА) ВЦ.
Следует отметить, что благодаря любителям легких сенсаций, газетной шумихи и книг и фильмов Э. Фон Денникена, А. Казанцева и т. д. научная проблема поиска следов посещения инопланетянами Земли приобрела такую скандально-дурную славу, что серьезные ученые стали стесняться своей принадлежности к данной области исследований.
3. Поиск сигналов ВЦ. Очень важен выбор оптимального диапазона электромагнитных волн, который должен иметь минимум принципиально неустранимых помех и ослаблений сигнала под действием различных факторов.
С точки зрения современной науки для поиска сигналов ВЦ с целью установления контакта оптимальным является коротковолновой участок радиодиапазона (10-4 < l < 1 м). Для цивилизации с равным или незначительно превосходящим земной уровнем развития и аналогичной техникой связи наиболее вероятны узкополостные искусственные сигналы в диапазонах l = 0,21 м (линия излучения космического водорода), l = 0,18 м (линия излучения гидроксила ОН) и l = 1,35 см (линия водяного пара Н2О), сигналы на кратных частотах или частотах, скомбинированных из основной частоты и математических постоянных, а также позывные, распределенные по широкой полосе частот с целью облегчения поиска сигнала. Высокоразвитые цивилизации II типа могут генерировать широкополостные мощные сигналы.
Еще одним направлением поиска радиосигналов ВЦ может быть радиоперехват передач с борта внеземных КЛА, находящихся в Солнечной системе.
Возможность обнаружения радиосигнала определяется отношением мощности сигнала a к мощности шума и зависит от характера сигнала. Для его обнаружения необходимо, чтобы a > 1; при a < 1 получателю нужно знать код отправителя. В последние годы в России была разработана методика поиска слабых сигналов ВЦ "под шумами" (Н.Т. Петрович).
Для обмена информацией между вступившими в постоянный контакт КЦ более предпочтителен оптический диапазон электромагнитных волн, поскольку обладает высокой пропускной способностью, устойчивостью к помехам и возможностью осуществления энергосберегающих остронаправленных передач при помощи лазера. Еще более перспективными являются рентгеновские и g –диапазоны электромагнитных волн.
В ближайшем обозримом будущем создание приборов и способов регистрации нейтринного излучения, торсионного излучения и гравитационных волн представит новые возможности для поиска сигналов ВЦ.
Осуществление контакта при помощи средств связи выполняется в последовательности:
а) прием позывных ВЦ, способных привлечь внимание получателя, облегчая для него обнаружение сигнала, указывать на его искусственное происхождение (иметь необычный спектр, особенности поляризации, временные изменения и т. д.) и нести определенное минимальное количество полезной информации, ключ к передаче основного сообщения (указание на полосу частот, способ кодирования и т. д.);
б) прием основного сообщения, расшифровка, обработка и осмысление полученной информации;
в) послание ответного сигнала и вступление в двусторонний (многосторонний) контакт с ВЦ.
Контактирующие стороны должны предусматривать хотя бы минимальные информационные гарантии, что взаимодействие между ними не будет связано с серьезными потенциальными опасностями.
…Каковы на сегодняшний день результаты работы SETI? За 35 лет был зарегистрирован ряд явлений, не имеющих объяснений с точки зрения современной астрофизики или земных причин и допускающих искусственное происхождение. Это многочисленные кратковременные вспышки радиоизлучения длительностью от 0,001 до 50 секунд на частотах 390-2900 Гц, причем свыше 20 из 59 сигналов наблюдались затем повторно. В августе 1977 года астрономическая лаборатория университета Огайо (США) зарегистрировала из созвездия Стрельца узкополостной радиосигнал (l = 0,21 м) продолжительностью 37 с, отвечающий всем классическим принципам искусственности.
Отрицательных результатов поиска намного больше:
Полное отсутствие других разумных существ и, возможно, жизни в пределах Солнечной системы.
Из 53 ближайших, в радиусе 10 пк, звезд лишь 2 удовлетворяют условиям, допускающим существование планетных систем с протяженной "зоной жизни" (t Кит и e Индейца). Посланные к ним радиосообщения остались без ответа.
Хотя вблизи центра Галактики, по расчетам ученых, не менее 20000 звезд, похожих на Солнце, в планетных системах которых может существовать до 1000 ВЦ, скорость прохождения радиосигнала (27000 св. лет в один конец) делает невозможным установление двусторонней связи.
Все попытки обнаружить на Земле и в околоземном космическом пространстве следы современной или хотя бы древнейшей деятельности ВЦ, закончились неудачей, включая независимые, полномасштабные исследования НЛО (АЯ), финансировавшиеся в 60-е годы Пентагоном в США, а в 70-е годы Министерством обороны СССР.
Возник "астросоциологический парадокс", заключающийся в "большой вероятности полной цивилизации Вселенной и отсутствии в настоящее время каких-либо наблюдаемых проявлений космической деятельности разумных существ" (Н.С. Кардашев).
Современная наука не отрицает возможности существования внеземных цивилизаций, но не располагает какими-либо достоверными свидетельствами существования ВЦ.
…Несколько раз возникала "ложная тревога": были открыты новые, неизвестные науке космические объекты, процессы, явления, демонстрировавшие ученым-первооткрывателям признаки искусственности.
Открывшие нейтронные звезды-пульсары - источники импульсного радиоизлучения - английские ученые Э. Хьюиш и Дж. Белл в 1967 году несколько месяцев хранили в секрете от всего мира результаты наблюдений, пока не убедились в "естественном" происхождении таинственных сигналов. Аналогичная история произошла при открытии космических мазеров - источников когерентного радиоизлучения межзвездного гидроксила ОН и водяного пара в областях звездообразования и оболочках переменных звезд (Х. Уивер и другие, США, 1965-69 гг.).
"Существует реальная опасность, что SETI может быть использован как военная часть национальных космических исследований" - считает американский ученый А. Е. Гудман. Выводы ученых, исследовавшие в 60-70-е годы НЛО (АЯ), были засекречены 20 лет. Даже в наше время установление контакта с ВЦ каким-либо одним государством привело бы к росту международной напряженности, а в годы "холодной войны" могло привести к вооруженному конфликту (Ч. Айтматов "И дольше века длится день").
В 1989 году Международный институт космического права и Академия астронавтики разработали "Декларацию принципов действий, последующих за обнаружением внеземной цивилизации". Цель принятия документа - "обеспечение высоких стандартов, научной ответственности и достоверности информации":
"§ 1. Первооткрыватель ... должен проверить, что наиболее правдоподобным объяснением ... является существование внеземного разума, а не какой-либо природный или антропогенный феномен.
§ 2. ...Стороны этой декларации не должны разглашать публично информацию до выяснения надежности существования внеземного разума. Первооткрыватель должен проинформировать свои национальные власти.
...Декларация запрещает первооткрывателю посылать ответный сигнал ВЦ до проведения надлежащих международных консультаций...".
К настоящему времени сформировалось понимание всей серьезности и трудности решения проблемы SETI как с научно-технической, так и с других точек зрения. Так, например, мощность всенаправленного радиомаяка для установки первоначального контакта с ВЦ, удаленных до расстояния в 1000 св. лет, должна составлять 1018 Вт, а его масса 0,2М; или 5ћ 1019 тонн; по экологическим соображениям его следует удалить далеко за пределы планетной системы.
При одновременной работе множества передатчиков их излучение перекрывается, становится широкополосным и протяженным во времени.
Несовпадение эпох технического уровня цивилизаций: Характерная шкала технологического уровня цивилизации Земли (около 200 лет) в 10 миллионов раз меньше промежутка времени, которое прошло от возможного возникновения самых ранних цивилизаций Галактики (2 миллиарда лет), а по мнению Н.С. Кардашева, первые цивилизации Метагалактики могли возникнуть уже через 6 миллиардов лет после "Большого Взрыва".
Автономные КЦ на технологической стадии развития не могут позволить себе создание дорогостоящих и энергоемких проектов космических радиомаяков и организации межзвездных экспедиций.
Будут ли ВЦ стремиться установить контакт с нестабильными и агрессивными цивилизациями, к каким принадлежит человечество?
Существует критическая величина численного состава Метацивилизации (n ~ 103), превышение которого ведет к резкому снижению эффективности их совместного развития: устоявшейся Метацивилизации ВЦ новые контакты не только не нужны, но и противопоказаны.
Поиск ВЦ продолжается: к настоящему времени исследована лишь 10-17 части объема потенциального местонахождения цивилизаций Галактики. На исследования SETI в США ежегодно расходуется 12-14 миллионов долларов. В СССР и России с 1989 г. реализуется программа поиска радиосигналов ВЦ "Зодиак". Исследования ведутся в диапазоне длин радиоволн 1.38, 2.7, 3.9, 7.6, 13.0, 21.0, 31.0 см с использованием радиотелескопа РАТАН-600 и в оптическом диапазоне при помощи –метрового БТА. К 2000 г. было обследовано 35 солнцеподобных звезд, в т.ч. 5 звезд с планетными системами. Четыре наиболее перспективных объекта (W252 и др.) исследуются при помощи сети крупнейших радиотелескопов мира в рамках программы VLBI. Поиск оптических сигналов ВЦ ведется при помощи уникального комплекса аппаратуры САО (Россия). Поиск астроинженерных сооружений ВЦ ведут ученые АКЦ ФИАН (М.Ю. Тимофеев, В.Г. Промыслов и др.) под руководством академика Н.С. Кардашова. С 1999 г. в рамках международной программы "Cosmic Call" ("Космический зов") при помощи планетарного радиолокатора (Россия) к ближайшим звездам классов F5-K5 посылаются радиосообщения, содержащие информацию о земной цивилизации и участниках проекта.
| << Предыдущая |
|
Публикации с ключевыми словами:
методика преподавания - преподавание астрономии - наблюдения - лабораторные работы - практические работы - учебная программа - учебные пособия - лекции - педагогический эксперимент - дидактика - контрольные работы - задача
Публикации со словами: методика преподавания - преподавание астрономии - наблюдения - лабораторные работы - практические работы - учебная программа - учебные пособия - лекции - педагогический эксперимент - дидактика - контрольные работы - задача | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
