Лекция №1.

Тема: «Возникновение жизни и биосферы, эволюция живого вещества в пределах биосферы и его переход в ноосферу».

Содержание.

Вводная часть……………………………………………………………………………………5мин

1.Происхождение Вселенной, эволюция Солнца и солнечной системы……….....25мин

2.Теория возникновения жизни и биосферы……………………………………….30мин

3.Ноосферогенез (рождение и эволюция разума). Учение В.И.Вернадского о ноосфере………………………………………………………………………………..25мин

Заключение………………………………………………………………………………5мин

Литература.

Основная:

1.Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. - М, 2002. - 378 с.

2. Безопасность жизнедеятельности. Современный комплекс проблем безопасности: Учебно методическое пособие ля образовательных учреждений.- М.,2007. - 215 с.

3. Безопасность человека: Учебно-методическое пособие для образовательных учреждений. -М, 1994. - 235 с.

Дополнительная:

1.Михайлов Л.А. Старастенко А.В. Безопасность жизнедеятельности. - Спб.₉ 2008. -

260 с.

2.Горшков. В.Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни. - М, 1995.

- 325 с.

3.МихайловЛ.А.Концепция образовательной области «Безопасность

жизнедеятельности»\\ www. russmag.ru.

Цель лекции: Изучить историю возникновение жизни и биосферы, эволюцию живого вещества в пределах биосферы и его переход в ноосферу в контексте Концепции « Человек, главная преобразующая сила Природы».

Введение.

Вопрос о возникновении жизни и биосферы, эволюции живого вещества в

пределах биосферы и его переход в ноосферу, определения места и роли человека, как главной преобразующей силы Природы, невозможно всесторонне и полно изучить без четкого понимания первопричинных процессов им предшествующих. оказывающих влияние на феномен жизни в прошлом, настоящем и будущем.

«Ибо, что можно знать о Боге, явно для них, потому что Бог явил им. Ибо невидимое Его, вечная сила Его и Божество, от создания мира через рассматривание творений видимы».

Апостол Павел.

Апостол говорит о том, что люди даже своим умом могут узнавать о Творце, Создателе, когда наблюдают благоустройство сотворенного Богом мира, красиво и гениально устроенной природы».

1.Происхождение Вселенной, эволюция Солнца и солнечной системы.

1.1. Теория возникновения Вселенной. Современная картина мира.

Не из праздного любопытства во все времена люди хотели знать, о начале времен, откуда и каким образом возник наш мир, как он устроен. Законы мироздания определяют происхождение и эволюцию Вселенной, Солнца, солнечной системы и жизни на нашей планете.

В древней культуре господствовали мифологические представления о происхождение мира. Победа христианства утвердила представления о сотворении Богом мира из ничего. С появлением науки в ее современном понимании на смену мифологическим и религиозным приходят научные представления о происхождении и устройстве Вселенной.

Примечание.

Вселенная - весь мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по тем формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Часть Вселенной, охваченная астрономическими наблюдениями, называется Метагалактикой, или нашей Вселенной. Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией.

Космология - один из разделов естествознания находящийся на стыке наук. Космология - это междисциплинарная наука, она использует достижения и методы физики, математики, философии. Предмет космологии - весь окружающий нас мегамир, вся «большая Вселенная», ее задача состоит в описании наиболее общих свойств, строения и эволюции Вселенной.

Для наших далеких предков в кажущейся форме небосвода, круговом суточном движении небесных светил шарообразность Вселенной была очевидна. В такой, ограниченной миропониманием и остротой человеческого зрения Вселенной, обязательно должен был существовать центр - как особая точка, равноудаленная от периферии.

В IV в. до н. э., с изложением своих взглядов на устройство Вселенной выступил Аристотель - величайший из ученых и философов Древней Греции. «Человек, остановивший Землю» - так называли великого древнегреческого ученого.

Аристотель является создателем первой универсальной картины (а не системы) мира. Так как уровень знаний в то время не позволял сделать математическое описание того, что видит человек, наблюдая окружающий мир. Ученый предложил именно картину мира.

Первой основополагающей идеей Аристотеля было предположение о том, что Вселенная единична. Она вечна: никогда не возникала и неуничтожима.

Второй идеей Аристотеля стала идея о том, что во Вселенной есть особая точка – центр, к которому в силу своей природы стремились тяжелые элементы, земля и вода. Из-за стремления элементов к центру мира Земля получила форму шара.

Признавая шарообразность Земли, Луны и небесных тел, Аристотель поместил в центр Вселенной Землю и сделал ее неподвижной, ведь обитель людей должна покоится в центре Вселенной. Вокруг нее по своим сферам вращались Луна, затем Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн. Вселенная, по мнению Аристотеля, имеет конечные размеры - ее как бы замыкает сфера звезд (Рис.1).

Рис.1 Стационарная геоцентрическая модель мира Аристотеля.

Благодаря высокому научному авторитету Аристотеля его учение на много веков закрепило ложное мнение, что Земля - неподвижный центр Вселенной.

Вселенная представлялась конечной и ограничивалась сферой, за пределами которой не мыслилось ничего материального, а потому не могло быть и самого пространства, поскольку оно определялось как нечто, что было (или могло быть) заполнено материей, там Аристотель помещал нематериальный, духовный мир божества, существование которого постулировалось.

За пределами материальной Вселенной не существовало и времени, которое Аристотель с гениальной простотой и четкостью определил как меру движения и связал с материей, пояснив, что «нет движения без тела физического».

В картине мира Аристотеля впервые была высказана идея взаимосвязанности свойств материи, пространства и времени.

Однако после Аристотеля некоторые ученые высказывали смелые и правильные догадки об устройстве Вселенной. Живший в III в. до н. э. Аристарх Самосский, задолго до Птолемея считал, что Земля обращается вокруг Солнца. Он считал, что Солнце - одна, из звезд, ближайшая к Земле. Именно Аристарх первым создал гелиоцентрическую систему мира, которая, к сожалению, не была детально разработана.

Эта идея была встречена крайне враждебно не только по религиозным соображениям, но и как противоречащая «здравому смыслу». Аристарха обвинили в безбожии и осудили на изгнание, а его правильные догадки были забыты.

Догматизированная в средневековой Европе, как и на арабском Востоке, аристотелевская картина мира сдерживала развитие астрономии вплоть до эпохи Галилея и Коперника.

Современная космология возникла вначале XX в. после создания релятивистской теории тяготения. Первая релятивистская ("относительная") модель, основанная на новой теории тяготения и претендующая на описание всей Вселенной, была построена А. Эйнштейном в 1917 г. Однако она описывала статическую Вселенную и, как показали астрофизические наблюдения, оказалась неверной.

Как ни странно, Эйнштейн боялся, что его теория приведёт к расширяющейся или сжимающейся вселенной. Как и многие учёные своего времени, Эйнштейн был сторонником статической Вселенной и пытался построить её модель так, чтобы Вселенная не обрушилась под собственным тяготением и не расширялась.

Он даже ради этого пошёл на изменение общей теории относительности и ввёл дополнительную космическую силу отталкивания, которая должна была уравновесить притяжение звёзд.

Рис.2 Статическая Вселенная Энштейна.

Новшеством в модели Эйнштейна было то, что его вселенная конечна но, тем не менее, всюду одинакова, иначе говоря, имеет конечные размеры, но не имеет границ. Такая модель вселенной возможна, если пространство считать искривлённым.

Двумерным аналогом такого пространства может служить сфера. Трёхмерное пространство Эйнштейна также имеет топологию сферы, оно замкнуто само на себя и удовлетворяет принципам однородности пространства, поскольку не имеет ни центра, ни краёв и равномерно заполнено галактиками (Рис. 2).

Эйнштейн, однако, не решился опровергнуть устоявшееся мнение, поскольку не был до конца уверен в безошибочности своих выводов.

В 1922-1924 гг. советским математиком А.А. Фридманом были предложены общие уравнения для описания всей Вселенной, меняющейся с течением времени. Звездные системы не могут находиться в среднем на неизменных расстояниях друг от друга. Они должны либо удаляться, либо сближаться.

Такой результат - неизбежное следствие наличия сил тяготения, которые главенствуют в космических масштабах. Вывод Фридмана означал, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься (модель пульсирующей Вселенной).

Отсюда следовал пересмотр общих представлений о Вселенной. В 1929 г. американский астроном Э. Хаббл (1889-1953) с помощью астрофизических наблюдений открыл расширение Вселенной, подтверждающее правильность выводов Фридмана.

Примечание.

Хаббла интересовал вопрос об общем строении нашего мира - Вселенной. Ещё в своей статье "Внегалактические туманности" в 1926 г. он рассматривал как возможную релятивистскую модель (от лат. relativus - "относительный") расширяющейся Вселенной голландского астронома Виллема де Ситтера. Но, не очень доверяя теоретикам и теории, Хаббл полагал, что только наблюдения могут привести к пониманию истинной природы вещей.

В моделях расширяющейся Вселенной скорость взаимного удаления галактик должна быть прямо пропорциональна расстоянию между ними. Он считал необходимым с помощью наблюдений убедиться в том, что у галактик с ростом расстояний растут и лучевые скорости. Хаббл составил список наиболее слабых галактик, которые, естественно, предполагались наиболее далёкими, и измерил их лучевые скорости. Для одной очень далёкой галактики (NGC 7616) он получил по смещениям спектральных линий в красную сторону лучевую скорость 3779 км/с. Это огромное значение сказало Хабблу о многом.

В марте 1929 г. в очередном номере "Трудов Национальной академии наук США" была опубликована статья Хаббла "Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей". Он накопил сведения о лучевых скоростях и удалённости 46 туманностей. На основе сопоставления наблюдательных данных учёный пришёл к выводу: "Далёкие галактики уходят от нас со скоростью, пропорциональной удалённости от нас. Чем дальше галактика, тем больше её скорость".

Таким образом, величайшим достижением современной космологии стала модель расширяющейся Вселенной, названная теорией «Большого взрыва» (Рис. 3).

Рис. 3 Модель расширяющейся Вселенной (Теория «Большого взрыва»).

Все вещество в Космосе в какой-то начальный момент было сдавлено буквально ни в что, спрессовано в одну-единственную точку. Оно имело фантастически огромную плотность, ее практически невозможно себе представить, она выражается числом, в котором после единицы стоят 96 нулей, и столь же невообразимо высокую температуру. Астрономы назвали такое состояние «сингулярностью».

В силу каких-то причин это удивительное равновесие было внезапно разрушено действием гравитационных сил — трудно даже вообразить, какими они должны были быть при бесконечно огромной плотности «первовещества»! Этому моменту ученые дали название «Большой взрыв». Вселенная начала расширяться. Нагретое вещество «светилось», испускало электромагнитные волны.

Возможность существования остаточного или реликтового излучения «Большого взрыва» в инфракрасном диапазоне, как доказательство этой теории была предсказана американским физиком Джорджем Гамовым в середине 40-х гг. XX в. ( 1904 - 1968, занимался проблемами возникновения Вселенной и происхождения химических элементов).

Выполненные им расчеты позволили считать, что вещество Вселенной в первые секунды своего существования было очень «горячим».

Гамов предположил, что излучение в инфракрасном диапазоне, должно наблюдаться и в современную эпоху в виде радиоволн, и даже предсказал температуру этого излучения, примерно 5 - 6 К.

Современная астрономия на вопрос о том, существуют ли доказательства гипотезы горячей Вселенной и Большого взрыва, может дать утвердительный ответ.

В 1965 г. было сделано открытие, которое, как считают ученые, прямо подтверждает то, что вещество Вселенной после «Большого взрыва» было очень горячим.

В 1965 г. американские ученые-радиоинженеры Арно Пензиас и Роберт Уилсон зарегистрировали космическое излучение, которое нельзя было приписать никакому известному тогда космическому источнику. Астрономы пришли к выводу, что это излучение, имеющее температуру около 3 К, реликт (от лат. «остаток», отсюда и название излучения «реликтовое») тех далеких времен, когда Вселенная была фантастически горяча.

О расширяющейся Вселенной (а ее структурными единицами являются галактики) свидетельствует и красное смещение длин волн света, испускаемых галактиками в связи с их удалением от наблюдателя, согласно эффекта Доплера. Это открытие В.М. Слайфера и Э.П. Хаббла (американских астрономов) не потеряло в свое значение и в наше время.

Современные астрономические наблюдения свидетельствуют о том, что началом Вселенной, приблизительно 13,5 миллиардов лет назад, был гигантский огненный шар, раскаленный и плотный. Его состав весьма прост. Этот огненный шар был настолько раскален, что состоял лишь из свободных элементарных частиц, которые стремительно двигались, сталкиваясь друг с другом. На протяжении нескольких миллиардов лет после "большого взрыва" простейшее бесформенное вещество постепенно превращалось в атомы. С возникновением атомов водорода начинается звездная эра - эра частиц, точнее говоря, эра протонов и электронов.

Вселенная вступает в звездную эру в форме водородного газа с огромным количеством световых и ультрафиолетовых фотонов (Фотон - это элементарное возмущение электромагнитного поля). Водородный газ расширялся в различных частях Вселенной с разной скоростью. Неодинаковой была также и его плотность. Он образовывал огромные сгустки, во много миллионов световых лет. Масса таких космических водородных сгустков была в сотни тысяч, а то и в миллионы раз больше, чем масса нашей теперешней Галактики.

Расширение газа внутри сгустков шло медленнее, чем расширение разреженного водорода между самими сгущениями. Колоссальные водородные сгущения - зародыши сверхгалактик и скоплений галактик - медленно вращались.

Внутри их образовывались вихри, похожие на водовороты. Их диаметр достигал примерно ста тысяч световых лет. Мы называем эти системы протогалактиками, т.е.

зародышами галактик. Несмотря на свои невероятные размеры, вихри протогалактик были всего лишь ничтожной частью сверхгалактик и по размеру не превышали

одну тысячную сверхгалактики. Сила гравитации образовывала из этих вихрей системы звезд, которые мы называем галактиками. Некоторые из галактик до сих пор напоминают нам гигантское завихрение.

Позднее из отдельных участков с помощью собственного притяжения образовались сверхгалактики и скопления галактик.

Итак, крупнейшие структурные единицы Вселенной – сверхгалактики, являются результатом неравномерного распределения водорода, которое происходило на ранних этапах истории Вселенной.

Газ и пыль распределены в галактике неравномерно, облаками — есть облака, где плотность рассеянной материи в сотни и тысячи раз выше средней. Там и рождаются новые звезды, причем рождаются выводками, почти одновременно по галактическому масштабу времени — за считанные миллионы лет или даже сотни тысяч лет (Рис 4).