Этапы и процессы панкосмогенеза
В своем развертывании (употребляем русское слово «развертывание» вместо латинского «эволюция», с тем чтобы не путать с его значением, принятым у эволюционистов в биологии, придерживающихся и сегодня взглядов Дарвина, Уоллеса и Геккеля) Вселенная прошла путь от начала Большого взрыва (будем исходить из наиболее признаваемой учеными версии Георгия Гамова возникновения горячей вселенной) несколько этапов и процессов, приведших к генезису (рождению) и становлению последовательно физического, химического и биологического миров. Этапы и соответствующие им процессы панкосмогенеза, о которых пойдет речь, это этапы физио-, астро-, галактике-, химио-, гелио-, гео-, геохимио-, био- и антро-погенезиса. Несмотря на очевидную разницу каждого из этих этапов, им присуща (или свойственна) одна и та же чисто физическая особенность, которой можно попытаться дать философское объяснение, видя в этой особенности единство принципов мира и происходящих в нем процессов на всех уровнях его рождения и становления. Так, каждый из названных этапов и процессов, характеризуется в начальный момент высококачественной энергией (энергией при низкой энтропии из-за высоких исходных температур, поскольку энтропия, как характеристика беспорядка, является величиной обратно пропорциональной температуре). Можно также говорить о высокой негэнт-ропийностью процесса. Негэнтролийность возникает из-за значительного перепада исходной и конечной температур, и, соответственно, большой отрицательной (обозначаемой приставкой нег и добавляемой к слову энтропия по предложению французского физика Леона Бриллюэна) величине энтропии рассматриваемого нами созидательного процесса. Поясним сказанное на ряде примеров.
Процесс физиогенеза (или образование физического мира) характеризовался с момента начала «большого взрыва», катастрофическим снижением, на 20 порядков, температуры. В результате понижения температуры качество энергии резко снизилось, что и привело сначала к образованию из неопределенного (неопределяемого) планковс-кого бульона частиц и античастиц менее чем за одну секунду протонов, электронов и фотонов, а затем, к концу 10 секунды, к синтезу первых легких элементов — водорода и гелия. Следует указать на одну впечатляющую странность процесса аннигиляции планковских частиц и античастиц, завершившегося в остатке равным числом протонов и электронов. Вот так, с первых мгновений существования физического мира, начинается то, что впоследствии в антропном принципе получит название тонких согласованностей! Пусть в первичном планковском бульоне действительно существовали известные сейчас кварки Гелл-Манна и Цвейга, из которых образованы нынешние адроны и мезоны (а также недавно теоретически предсказанные и экспериментально открытые в России в 2004 году пентакварки). Тогда для объяснения приведенного выше странного факта равенства числа протонов и электронов (надежно установленный экспериментальный факт электронейтральности мира) остается только предположить, что в этом бульоне существовали и электронные кварки, число которых было равно числу обычных адронных кварков, так как природа вряд ли могла отдать предпочтение какому-то одному из видов кварков. Таким образом, смесь всех видов кварков была электрически нейтральной и вместе с тем, каждый вид кварков должен был характеризоваться такой зарядовой асимметрией, чтобы породить одинаковую асимметрию как в числе протонов и антипротонов, так и в числе электронов и позитронов (антиэлектронов). Этот вывод приводит нас к заключению, что электроны, признаваемые сейчас бесструктурными, так же как и адроны, должны оказаться структурными образованиями, состоящими из электронных кварков, которые еще предстоит открыть.
Теперь об астро- и галактикогенезе. Возникший всего за 10 секунд физический мир оставался непрозрачным (по причине того, что фотоны переизлучались возникшими водородом и гелием) примерно в течение одного миллиона лет (но не менее 400-700 тысяч лет). Температура рождающегося мира по прошествии этого времени снизилась еще на 10 порядков (т. е. в 10 миллиардов раз) и составила всего около 3000 К (температура указана в единицах абсолютной шкалы температур Кельвина К). Этот момент оказался благоприятным для отрыва излучения или света (фотонов) от водорода и гелия. Среда (тогда это вся Вселенная) сделалась прозрачной (наступила эпоха рекомбинации), а начавший свое путешествие в разрастающемся мире свет стал остывать и воспринимается нами сейчас как реликтовое (древнее) излучение, с температурой к настоящему времени всего 2,73 К. Еще через один миллиард лет температура снизилась до 30 К, качество энергии стало низким, энтропийность чрезвычайно высокой, что способствовало началу процесса слипания атомов в легкие частицы (так называемые протоземали), вызвавшего сначала образование звезд и, в итоге, образование галактик (одним словом — космогенез). Еще раз напомним, что физический мир образовался в ничтожные мгновения. Эти мгновения ничтожны по нашим часам, но очень и очень продолжительны по физическим часам элементарных частиц, для которых характерны времена в миллиардные доли миллиардных долей секунды. Физический мир стабилен с тех пор (установлено, что протон живет не менее чем 1032 лет, и оно, это время, на 22 порядка превосходит время, прошедшее от момента «большого взрыва», не подвергался никаким изменениям. Космический мир (Вселенная, точнее, Метагалактика) образовался в течение первых миллиардов лет и, с тех пор, также неизменен, по крайней мере, в структурном отношении.
Химиогенез, образование тяжелых химических элементов, как известно, совершается в недрах звезд. Но это оказывается возможным, если на 7-9 порядков повысится от первоначальной (от 30 К) в их недрах температура, на столько же порядков возрастет качество энтропии (понизятся абсолютные ее значения), только тогда становятся возможными реакции термоядерного синтеза, сначала легких химических элементов (начиная с лития), а затем и следующих элементов, вплоть до элементов группы железа, имеющих атомные номера 26, 27, 28. Остальные же элементы (для существования жизни в том варианте, который нам известен, нужен полный перечень периодической системы элементов Д. И. Менделеева) могут образоваться либо при взрывах новых, либо сверхновых звезд. Это совершается при процессах с еще более высококачественной энергетикой, чем в рядовых звездах, в процессах, масштабно близких по качеству к качеству Большого взрыва (своеобразное возвращение к порождающему Вселенную началу). Так возникает и становится химический мир и далее не изменяется, хотя сам по себе этот процесс не прекращается никогда (об этом свидетельствует открытие, предсказанное советским астрофизиком Виктором Амбарцумяном в 50-х годах прошлого века, молодых горячих галактик и отдельных горячих звезд в нашей Галактике — Млечном Пути). Однако химический мир остается стабильным, новые химические элементы не появляются, и, как свидетельствует спектральный состав вещества звезд и галактик, во всей Вселенной они эквивалентны (тождественны) друг другу.
В раскрытии тайн и сущности антропного принципа важное место занимает рождение Солнечной системы и одной из ее планет — Земли, без которых невозможно появление совершенно конкретного вида жизни, единственно известного нам. Как осуществлялся наш конкретный гелиогенез, пока точно сказать невозможно (и вряд ли мы когда-нибудь об этом узнаем). Скорее всего, на месте нашего Солнца когда-то была некая большая звезда, которая взорвалась (в пределах 10 миллиардов лет назад) как сверхновая. В противном случае, трудно разумно объяснить наличие в недрах нашей Земли (и на других планетах и их спутниках) сверхтяжелых элементов, включая радиоактивные уран, торий и др.
Следующим по временному ряду является геогенез, в результате которого образовалась наша Земля. В ней проистекли все те процессы, в первую очередь геохимические, согласно учению Владимира Вернадского, которые, в конечном итоге, предопределили наличие в земной коре месторождений полезных ископаемых, жизнь без которых была бы, наверное, весьма проблематична. Месторождения, без сомнения, обязаны своим существованием биогенезу (жизни организмов) и, одно без другого, существовать не могут.
В ходе геогенеза, так же, как и при всех других выше отмеченных генезисах, первоначально повышается качество энергии среды (газово-пылевого облака, например, если принять небулярную гипотезу происхождения Земли и других планет), т. е. исходно, холодная или даже сверххолодная среда (но никак не среда в состоянии плазмы), по стандартному сценарию для всех планетных тел, в результате процессов организации или самоорганизации, в недрах своих начинает разогреваться до нескольких тысяч градусов. Высокую температуру, температуру несколько сот градусов, принимают также наружные слои (сферы) планеты и, пока эти слои не остынут до нескольких десятков градусов (по Цельсию), солнечная энергия не вносит существенного, а главное определяющего, не-гэнтропийного вклада, в земной энергетический баланс и, тем самым, в будущий, наиболее для нас важный, процесс биогенеза. Для конкретного биогенеза, а затем и антропогенеза, наступает, можно сказать, контрольное время в развитии. В самом деле, пока температура поверхности планеты продолжает составлять сотни градусов (по Цельсию), получаемая от нагретого до нескольких тысяч градусов Солнца негэнтропия весьма низка. Это не способствует началу осуществления биогенеза, для которого, наверное, существует некоторая критическая величина этой самой негэнтропии (нечто аналогичное началу цепной реакции деления ядер при достижении веществом некоторой критической массы или соответствующей критичной плотности потока нейтронов в нем, факт, установленный экспериментально и используемый в ядерных технологиях). Такие некритичные условия на Земле существовали, по крайней мере, первые 500 миллионов лет, с момента ее образования, после чего, с началом появления (формирования) вторичной (существующей до сей поры) атмосферы, средняя по планете температура наружных слоев, фактически поверхности Земли и приповерхностной атмосферы, постепенно, а может, резко, снизилась до 300 К и жизнь на Земле стала возможной, в первую очередь, лишь благодаря достигшей своей критичности негэнтропии солнечного излучения.
В биогенезе, сложнейшем из сложнейших процессов, мы сознательно отмечаем пока только одну энерго-энтро-пийную сторону, оставляя без внимания химико-биологические аспекты, содержащие специфическую конкретику процесса, рассматриваемую в соответствующих науках.
Сфера жизни на Земле — это высочайше, непревзойденно упорядоченная структура, которая «питается» не-гэнтропией. Действительно, предположив, что в среднем энергия на Земле не накапливается, мы должны констатировать большую разницу потоков энтропии от Солнца и Земли в окружающее космическое пространство, с положительным балансом в пользу Земли. ЗеМля выбрасывает энтропии больше, чем получает от Солнца, что, кстати, только одно это весьма убедительно обосновывает Гайя-гипотезу Джеймса Лавлока и Линн Маргулис о живой Земле. Похожее явление объясняет происхождение так называемых ячеек Бенара, упорядоченных гексагональных структур, возникающих в тонком слое подогреваемого масла, при достижении в процессе подогрева определенных критических отношений между теплопроводностью и конвекцией. Итак, Земля получает высококачественную энергию от Солнца, перерабатывает ее, что сопровождается ростом энтропии из-за понижающейся температуры, и выбрасывает всю пришедшую энергию вместе с наработанной энтропией, повышая энтропию окружающего космического пространства. Именно это обстоятельство, этот механизм распоряжения энтропией обеспечивает жизнедеятельность на Земле. Постоянство негэнтропийного баланса Земли в обозримые интервалы времени, по-видимому, и лежит в основе открытого Вернадским закона сохранения биомассы на Земле. То, что предложено и описано, никак не объясняет сам феномен жизни, а указывает лишь на необходимость выполнения определенных критических условий, при которых она может появиться. Кстати, как показывают исследования микробиологов и палеонтологов, жизнь на Земле появилась сразу, внезапно, вдруг, как только появились, по нашему мнению, подходящие критичные негэнтропийные условия, что произошло более чем 4 миллиарда лет тому назад. Причина внезапного появления жизни будет указана несколько ниже. В проблеме же появления человека, носителя разума, надо, как и во всех предшествующих ему процессах, искать, как минимум, отмеченные выше критичные условия энергетического и энтропийного характера, которые имеют и вселенский, и галактический, и солнечный (звездный) масштабы, которые в нашем случае оказались тонко согласованными.
Теперь мы готовы рассмотреть и сам антропный принцип, который призван объяснить причину появления разума и его единственно известного нам носителя — человека.