Петр Вита
Над небом голубым
Развитие жизни
Какие условия необходимы для существования жизни? И какие условия необходимы для развития жизни?
В первую очередь – наличие воды. Она должна находиться в жидком состоянии, хотя бы периодически. Для поддержания жизни нужны химические реакции. Большинство химических процессов с органическими соединениями протекает в жидкой фазе. Вода является универсальным растворителем для многих веществ.
Для поддержания воды в жидком состоянии нужно, чтобы температура окружающей среды не поднималась выше температуры кипения воды и не опускалась ниже точки замерзания. Критичней будет температура кипения, когда убивается всё живое и основа жизни – вода превращается в пар. Если замерзание осуществляется на непродолжительное время, то у воды есть интересное свойство, препятствующее этому процессу. В отличие от многих других веществ, вода, при замерзании и превращении в лёд расширяется и разрыхляется, а не уплотняется, как другие вещества. Её удельный вес уменьшается и лёд всплывает на поверхность, препятствуя дальнейшему охлаждению воды. Поэтому, кратковременные замерзания достаточно глубоких водоёмов для жизни не страшны.
Ну и конечно же, для существования жизни необходимы компоненты – вещества, входящие в структуру органических соединений. В первую очередь – углерод. Обычно он встречается в виде углекислого газа – CO₂. С этими компонентами, в окружающим нас пространстве, проблем нет.
Мы не будем сейчас ставить вопрос о происхождении жизни, тем более, что достоверного ответа на него пока нет. Это само по себе интересно, но в этом исследовании не нужно, исходим из того, что жизнь уже есть. Это данность. Занесена ли она извне или зародилась на Земле – неважно.
Как только для какого-либо вида жизни появляются благоприятные условия, он начинает стремительно разрастаться и заполнять собой всё окружающее пространство. Через какое-то время он начинает задавливать сам себя, поглощая всё пространство, пригодное для жизни.
Вскорости, используя механизм внешней генетической памяти – вирусы, появляются новые виды, паразитирующие на доминирующем виде. Через какое-то время уже они начинают конкурировать между собой за право кормления особями доминирующего вида.
Если паразитирующий вид слишком агрессивен, он уничтожает доминирующий вид, тем самым обрекая на гибель и себя. Маятник развития качнулся в другую сторону. Такие качания приводят к нахождению некого баланса, когда могут продолжительное время сосуществовать как доминирующие виды, так и паразитирующие, регулирующие численность доминирующего вида и не давая ему задушить самого себя.
Весь животный мир относится к паразитирующему виду. Они паразитируют как на растительном мире, так и на других видах животного мира. Основой этой пирамиды является растительный мир, производящий органические соединения из окружающей атмосферы и растворенных в воде минералах. Ему нужна только энергия и доступ к этим компонентам. Ну и благоприятные температурные условия. Большая часть растений энергию получает от солнечного света.
Продолжительное поддержание благоприятных условий приводит к образованию всё более сложных и узкоспециализированных организмов. Эти организмы более эффективно используют условия окружающей среды. Но чем сложнее организм, тем он более зависим от внешних условий. Справедливо и обратное утверждение – чем организм примитивнее, тем он устойчивее к внешним изменениям.
Как мы заметили выше, наша планета геологически активна. Это значит, что на планете периодически случаются весьма серьёзные катастрофы. Самые опасные из них – это активная вулканическая деятельность и, в частности, извержения супервулканов. Они сопровождаются отравлением окружающего пространства и продолжительному похолоданию на планете. Такие катастрофы приводят к вымиранию большей части живых организмов, в первую очередь – сложных и высокоразвитых организмов. Выживают наиболее простые и примитивные. Глубина вымирания видов растений и животных зависит от уровня свирепости очередной катастрофы.
После завершения неблагоприятной фазы катастрофы, обстановка стабилизируется, температура постепенно повышается и начинается новый цикл эволюционного развития жизни. Он не идет прежним путем, а продолжает развитие от выживших, к этому моменту, видов. У каждого цикла свои особенности. И в его продолжении появляются совершенно новые виды жизни, до этого не существовавшие.
Таким образом на нашей планете осуществляются циклы эволюции – от катастрофы к катастрофе.
Венец развития жизни
В нынешнем цикле развития жизни на Земле наиболее продвинутая ветвь по уровню развития это млекопитающие. Среди них на первую ступень можно смело отнести человека. Он не самый сильный, не самый быстрый, не имеет высокоразвитого зрения, обоняния или слуха. Но он, безусловно, самый приспособляемый вид. Он научился выживать в любых существующих условиях на Земле и постоянно увеличивает свою численность, вытесняя многие другие виды.
Какие условия нужны для обеспечения высокой выживаемости?
В первую очередь – всеядность. Способность питаться как растительной пищей, так и пищей животного происхождения. Человек, в процессе эволюции, ушел от питания только растительной пищей и теперь всеяден.
Не так много животных на Земле обладает такой способностью. Это дает им дополнительную приспособляемость для выживания. К ним относятся крысы, еноты, кабаны, медведи. Не самые исчезающие виды.
Кроме того, человек обладает приспособленностью к инструментальной деятельности. Его руки способны выполнять много различных операций. Кроме него такой способностью владеют только обезьяны.
Но вершиной этих способностей для выживания является развитие умственной деятельности. Именно она выдвинула человека в обособленный доминирующий вид.
А в самой умственной деятельности наибольшую значимость для выживаемости имеет развитие памяти и логического мышления. Человек научился выполнять сложные действия, создавая инструменты, облегчающие ему жизнь. Он способен накапливать знания, обучать других и обучаться сам. Благодаря этому, он научился приспосабливать окружающий мир под свои требования.
Люди расселились практически по всей земной суше. Они строят дома, шьют одежду и обувь, чтобы создать микроклимат, пригодный для существования их организмов. Они заготавливают еду впрок, чтобы пережить неблагоприятные сезонные условия. Они прокладывают дороги и создают транспорт, чтобы обмениваться товаром и перемещаться самим.
В нынешнем цикле развития жизни на Земле человек – венец выживаемости.
Однако, при всей приспособляемости людей к окружающей среде, существуют границы, выход за которые обходится им всё дороже.
Любопытно отметить, что стремительное развитие технологического прогресса происходит где-то в середине климатического диапазона существования людей. Там, где благоприятные периоды существования людей периодически сменяются на не очень продолжительные неблагоприятные условия. Мягкое теплое лето сменяется на не слишком суровую и продолжительную зиму или наоборот – жаркое тяжелое лето сменяется теплой уютной зимой. У людей всегда есть стимул к развитию. Всегда есть, что изменить и приспособить под себя и есть для этого жизненный ресурс.
Чем ближе к границам этого диапазона, тем медленнее развитие прогресса человечества.
В краю вечного лета, где практически отсутствуют неблагоприятные условия, у человека просто нет стимулов к развитию. Еда есть всегда, и всегда есть возможность её добыть. Люди в этих условиях ведут наиболее примитивный образ жизни.
Другая крайность – жесткие условия выживания: арктический климат или безводные и жаркие пустыни. В этих условиях человек тратит слишком много энергии, умственной и эмоциональной, только на выживание. Потенциала для развития практически не остаётся.
Даже при огромных возможностях приспособляемости человека к климатическим условиям мы видим предел этих возможностей.
Невозможность проживания цивилизации на планетах
Подводя итог всему вышесказанному, можно сказать, что любая серьёзная катастрофа на Земле неизменно приведет к гибели человеческой цивилизации. Кроме цивилизации она унесёт и большую часть животного и растительного мира.
Катастрофа может случиться как от внешнего, так и от внутреннего воздействия. Или это будет падение крупного астероида, или катастрофическое извержения супервулкана. В любом случае такое событие приведет к уничтожению условий существования людей на очень продолжительное время.
Даже если предположить, что человечество к этому времени овладеет новыми технологиями, снимающими зависимость людей от продовольственных проблем, катастрофа будет многогранной и какая-то из граней или их совокупность окажется роковой.
На продвинутом этапе развития можно предотвратить внешние катастрофы, установив постоянное наблюдение за движением опасных объектов в окружающем пространстве. Выявив опасный объект, можно встречать его на подступах и сталкивать на безопасную орбиту движения.
Но предотвратить внутреннюю катастрофу невозможно, даже предсказав её появление. Кроме прямого уничтожающего воздействия, у неё будут и другие поражающие факторы, такие как: загрязнение и отравление воздушного пространства, несовместимого с условиями жизни, и продолжительное сильное похолодание, уничтожающее всё живое на планете. А учитывая внезапность подобных катастроф, последствия неизбежно будут фатальными.
Если человеческая цивилизация хочет жить долго, ей непременно нужно будет вовремя удрать с Земли.
Здесь она сильно напоминает птенца, недавно вылупившегося из яйца в гнезде, где-нибудь в опасном месте, скажем на земле, или вылупившихся детёнышей морской черепахи. Одно из условий их выживания – вовремя удрать из гнезда и перебраться в безопасное место.
Вопрос, где находится это безопасное место для цивилизации?
В нашей солнечной системе планет, с пригодными для проживания людей условиями, нет. А проживать на других планетах, зарываясь в грунт или в герметичных изолированных отсеках – то ещё удовольствие! К развитию не побуждает.
Есть ли планеты, пригодные для жизни, у других звёзд? Возможно. Но!
Для этого у планеты должна быть атмосфера с газовым составом, близким к земному. Такая атмосфера может удержаться у планеты от воздействия звездного ветра только если она защищена магнитным полем. А наличие магнитного поля говорит об активности планеты, что время от времени на ней случаются катастрофы, порожденные этой активностью. От чего убегаем, к тому же и возвращаемся!
Кроме того, на такой планете с большой вероятностью, может быть своя жизнь. Здесь проблема даже не в моральной стороне дела, а в том, что эта жизнь прошла свой путь эволюции и конкурентного выживания. Планета может оказаться биологически враждебной для любых форм земной жизни. Прямо, «Война миров» Г. Уэлса! Прежде чем поселиться на ней, её нужно будет полностью стерилизовать. Осилим? Наиболее опасными для нас будут не высшие формы жизни, а низшие, наиболее живучие и наименее уязвимые – бактерии и другие простейшие организмы, а также продукты их жизнедеятельности – вирусы.
Да и безумно далеко это всё. Люди слабо представляют себе расстояния даже в нашей солнечной системе. Чего уж говорить о межзвездных расстояниях.
Где будем жить
Поиски места
О космических расстояниях.
Вообразим себе лист бумаги размером 10 x 10 метров. Вообразили?
Уменьшим размер нашей солнечной системы до этого размера и изобразим её на этом листе, так, чтобы орбита последней планеты, Нептуна, касалась краев этого листа. Как наша система в таком масштабе будет выглядеть?
В центре будет находиться Солнце. Его диаметр, в этом масштабе, будет составлять 1,5 мм. Разглядеть можно.
Самая крупная планета Солнечной системы, Юпитер, будет иметь диаметр 0,16 мм. Трудно даже изобразить такую точку. Разве только тонко-тонко отточенным карандашом, едва прикоснувшись бумаги. А рассмотреть и подавно. Нужно хорошо знать, где её нужно рассматривать.
Диаметр Земли – 0,014 мм. Рассмотреть такую точку невооруженным глазом уже невозможно.
Можно только обозначить диаметры орбит планет или их расстояние от Солнца.
Диаметр земной орбиты будет составлять 33,2 см, т.е. Земля будет отстоять на 16,6 см от Солнца. Марс – на расстояние 25 см. Пояс астероидов (это такие камушки, размером от нескольких метров до нескольких километров, вращающихся вокруг Солнца, приблизительно на одной орбите) – 47 см, диаметр этой орбиты примерно 93 см. То есть, если выделить вокруг Солнца квадрат с размером стороны в 1 м, то в него поместятся кроме Солнца Меркурий, Венера, Земля, Марс и этот пояс астероидов. Орбиты планет гигантов будут находиться дальше.
Орбита Юпитера будет пролегать на расстоянии 86 см от Солнца, Сатурна – 1,58 м, Урана – 3,19 м и, наконец, Нептуна – 5 м, она будет касаться краев листа.
Современные космические аппараты, запущенные людьми, добирались до края этого листа примерно за 10 лет.
И вот в этом масштабе, до ближайшей звезды, Альфа Центавра C, расстояние 44,6 км!
Да и делать там, по всей видимости, нечего, поскольку это тройная звездная система. Если там есть планеты, то из-за постоянного перемещения их солнц, на них резко меняется освещенность и радиация, а, следовательно, и температура, что крайне неблагоприятно для жизни.
Другие «ближайшие» звезды находятся на расстояниях в два-три раза дальше и в разных направлениях.
О галактических и межгалактических расстояниях умолчим. Это выше нашего воображения.
Космос – это гигантская пустота!
Даже если вообразить, что часть человечества добралась до одной из этих звезд и нашла там благоприятные для жизни условия, то это будет означать, что оставшаяся часть человечества потеряет с ними связь навсегда.
Но и это утопия, поскольку мы раньше уже поняли, что жить на планете с благоприятными условиями сколь-нибудь продолжительное время цивилизация не сможет из-за неизбежных катастроф. Следовательно, к звездам мы не полетим. По крайней мере в ближайшее, относительно развития цивилизации, время.
Значит, пристально посмотрим на нашу солнечную систему и на возможность обустроиться именно в ней.
Другие планеты нашей системы отпадают. На них либо слишком жарко, либо, чаще, слишком холодно и нет атмосферы, или она (атмосфера) слишком слаба и состоит не из того газа, который нам нужен. И чаще всего нет никакой защиты от космического излучения. А жить, зарываясь глубоко в грунт, это по крайней мере, не комфортно. Разве такой судьбы достойны люди? Планеты-гиганты, это недозревшие звезды – огромные скопления водорода, первоначальной материи Вселенной. Это вообще не про жизнь.
Следовательно, нам нужно создавать какой-то искусственный объект или объекты для удобной и комфортной жизни. Соответственно, перво-наперво, для создания таких объектов нужен легко доступный строительный материал, который не нужно будет отрывать от поверхности планет, преодолевая их силу притяжения.
Большая часть материи, находящейся в нашей системе, лежит в одной плоскости, в плоскости движения планет. В этой же плоскости будут расположены и наши объекты. Переводить материю в другие плоскости энергетически весьма затратно. Там всегда будет чувствоваться нехватка сырья. Остаемся в плоскости планет.
Из всей материи находящейся в плоскости планет наиболее доступной является материя, расположенная в поясе астероидов и кольцах планет гигантов. Достаточно роботу-доставщику выбрать необходимый объект, пришвартоваться к нему на время, разогнать его в нужном направлении и, столкнув его со стационарной орбиты, отправить в сторону текущего строительства где его уже будут ждать и ловить.
Следующими объектами разработок могут быть малые спутники других планет. Здесь уже потребуется непосредственная автоматизированная разработка материала на поверхности этих спутников и установка космических лифтов для отрыва добытого материала от притяжения этих планетоидов и вывода его в космическое пространство. Далее все также.
Несколько слов о космических лифтах. Это очень длинные направляющие из сверхпрочного материала, свисающие из удаленного космического пространства к поверхности планеты вдоль её экватора и вращающиеся вместе с ней. С одной стороны, на них действует сила притяжения планеты, а с другой, её уравновешивает ценробежная сила от раскрученности этой системы. И они висят над поверхностью планеты. По этим направляющим движется вверх и вниз некая платформа, предназначенная для вывоза любых грузов за пределы этой планеты с относительно небольшими энергозатратами. Чем тяжелее груз, тем дальше от планеты удлиняются края этих направляющих, чтобы его уравновесить. Для вывода полезного груза на орбиту нужно поднять его за пределы атмосферы и придать ему скорость не менее первой космической. Чем массивнее планета, тем выше эта скорость. Сложность в том, что при выводе груза на орбиту космическим кораблем, нет твердой опоры, предназначенной для постепенного разгона этого груза. При традиционном выводе при помощи ракет, сначала это ненадежная атмосфера, а потом вообще ничего нет, обо что можно было бы опереться. Поэтому вывод осуществляется весьма расточительным методом – на реактивной тяге, где сжигается огромное количество топлива. При использовании космического лифта всегда существует твердая опора, по которой можно, с использованием обычных электрических двигателей и невысокой скорости перемещения, добиться тех же результатов. По мере удаления от поверхности планеты автоматически растет линейная скорость вращения. На каком-то расстоянии она достигает первой космической. Груз уже не вернется на поверхность планеты.
Ну а следом очередь может дойти и до достаточно крупных планет, примерно с теми же технологиями.
Наиболее перспективным местом для строительства таких объектов мне представляется орбита пояса астероидов. Здесь уже есть материал для начала строительства таких объектов, есть от чего оттолкнуться. И не очень далеко расположены орбиты планет гигантов с их кольцами, источниками материала.
С другой стороны, не так далеко от Солнца. Можно использовать его энергию, щедро выбрасываемую в окружающее пространство.
Кроме того, если взглянуть в отдаленное будущее, Солнце, по предсказаниям ученых, должно разгораться всё сильнее и увеличиваться в размерах. По некоторым оценкам, его диаметр может достигнуть орбиты Земли, к тому времени совершенно необитаемой. Даже если и не достигнет, то планета будет полностью выжжена, однозначно. Не лучше ли сразу заложить новый дом на безопасном расстоянии.
Уход от гравитации
В окружающей нас Вселенной основная господствующая сила, это гравитация. Самая дальнодействующая сила. Все остальные силы, известные в физике, действуют на более коротких расстояниях. Под действием гравитации создаются планеты. Под действием гравитации зажигаются звезды. От чудовищного давления в их ядре начинаются термоядерные реакции. В результате этих реакций синтезируются новые виды материи, поддерживается и усиливается колоссальное давление и выделяется огромное количество энергии, выбрасываемой в окружающее пространство. Под действием гравитации возникает всё движение во Вселенной. Под действием гравитации возникают самые жуткие объекты Вселенной – «черные дыры». Черные дыры, это бывшие очень массивные звезды, закончивших свою жизнь грандиозным взрывом и сжатием своего ядра до такого сверхплотного состояния, что его собственная гравитация не позволяет ничему оторваться от него. Даже свет не может вырваться из этой ловушки. Объект становится невидимым со стороны. Какие бы реакции не происходили внутри этой черной дыры, вовне ничего не выбрасывается. Она может только поглощать материю. Масса такой дыры может составлять миллионы или даже миллиарды масс нашего Солнца. При размерах в несколько километров в диаметре, она способна удержать вокруг себя сотни миллиардов звезд галактики. Это пожиратели материи Вселенной.
Действие гравитации сказалось и на развитии жизни на Земле. Если в водной среде живой объект может находиться во взвешенном состоянии – в состоянии невесомости, то на суше не учитывать действие гравитации невозможно. Все органы движения сухопутных живых существ формировались с учетом влияния гравитации и противодействия ему. Поиск и перераспределение необходимых для жизнедеятельности веществ осуществляется с её учетом. Растения ищут воду и растворенные в ней минералы внизу в почве и вытягивают их капиллярами вверх. Стебли растений растут вверх к Солнцу, преодолевая силу притяжения. Их структура достаточно прочна, чтобы противостоять той же гравитации и давлению воздуха, возникающему опять же из-за её воздействия. Вся структура тела человека сформировалась под воздействием гравитации. Мы двигаемся, сидим, лежим с учетом воздействия её силы. Без неё эти простые действия становятся невозможными или весьма затруднительными. Даже давление крови в теле организма распределено с учетом гравитации. Космонавты и астронавты, попав на орбиту Земли в состояние невесомости, испытывают сильный дискомфорт или даже болезненные приступы от перераспределения давления крови. Больше крови приливает к голове и у человека возникает ощущение, что его поставили на голову. Человек не может долго жить без гравитации, в его организме происходят необратимые изменения.
Чтобы предоставить необходимую для жизни человека гравитацию нужно сосредоточить в одном месте очень большое количество материи. А большое количество материи, из-за возросшего внутреннего давления, приведет, опять же, к разогреву внутренних слоев этой материи и запустит внутреннюю активность, от которой мы хотим избавиться.
Можно ли уйти от гравитации, заменив её чем-нибудь другим?
Согласно классической механики, масса любого тела проявляет себя двояким образом. Она может быть гравитационной и инерционной. В первом случае она показывает меру своей способности притягиваться к другой массе под действием силы гравитации. Во втором – способность оказывать сопротивление воздействию любой силы. Согласно принципу эквивалентности сил гравитации и инерции, локально невозможно отличить, какая сила действует на конкретное тело – гравитационная сила или сила инерции. Следовательно, можно заменить силу гравитации центростремительной силой во вращательном движении с тем же самым эффектом: человек не заметит разницы, какая сила на него действует.
Если взять достаточно большой цилиндрический объект, поместить туда на внутреннюю поверхность наблюдателя и раскрутить этот объект, то наблюдатель, вовлеченный в это движение, не сможет определить, что прижимает его к стенке цилиндра и какая сила на него действует: гравитационная или центробежная (относительно этой системы отсчета).
Воздействие такой силы широко известно. На её основе создано много аттракционов с движущимися внутри сферы мотоциклистами или велосипедистами, переворотов в петле на большой скорости движущихся кабинок или качелей.
Вот этот эффект и будет интересовать нас больше всего. На его основе будем строить новый дом. Благо, для такого строительства не потребуется большого количества материалов. Вращение всегда присутствовало в жизни человека. Вращается Земля, вращается Луна вокруг Земли и вокруг своей оси, вращается Земля вокруг Солнца.