CC BY
67основные концепции
зотционныж этени
Николай Николаевич Кожевников,
доктор философских наук, профессор
Классическое определение эволюции (от лат. еуо1ийо - развертывание) - необратимый процесс исторического изменения неживого и живого. В последнем случае из многочисленных ненаправленных мутаций, формирующих элементарный эволюционный материал, естественный отбор формирует такие комбинации признаков и свойств, которые развивают адаптацию организмов к условиям внешней среды [1]. Расцвет такого подхода пришелся на XIX в., когда эволюция считалась свойством живого мира, однако в XX в. стало ясно, что неживая природа также активно эволюционирует. В настоящее время эволюцию относят ко всем основным сферам сущего: неживому, живому, душевному, духовному и даже ко всей Вселенной (универсальный эволюционизм).
Эволюция Вселенной в течение нескольких десятков минут после Большого взрыва привела к формированию предпосылок развития неорганического мира посредством образования ядер некоторых атомов. Этот
Н. Н. Кожевников
период включал в себя различные «эпохи» Вселенной. На самой ранней стадии, до момента 10"43 с, существовала «пена» из черных мини-дыр, включавшая в себя «разорванные» (не обладавшие непрерывностью) пространство и время, а также «ничто». Период времени, следующий непосредственно за моментом 10""3с, обычно называют «квантовой эпохой», когда все четыре фундаментальные физические взаимодействия были объединены. Вскоре после момента 10"43 с единое поле распалось, и из него по очереди стали выделяться все известные к настоящему времени взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое). Время между 10"35 с и 10"32 с -самое таинственное. Согласно А. Гута, Вселенная перешла в состояние «псевдовакуума» с исключительно большой энергией. Это обусловило чрезвычайно быстрое ее расширение со скоростью более высокой, чем по теории Большого взрыва (оно называется раздуванием), приведшее к образованию множества вселенных. Неко-
———
Спиральная галактика [6, стр. 24].
Планетарная туманность Улитка - газопылевая оболочка звезды, которая теперь является белым карликом. Общее розовое свечение обусловлено водородом, а сине-зеленая внутренняя часть - кислородом и азотом [6, стр. 110-111].
торые из них оказались вложенными друг в друга. Возможно, мы живем в одной из таких вселенных, другие же для нашего наблюдения недоступны.
Через 10~23 с Вселенная вступила в эпоху адронов, или тяжелых частиц, и почти полностью состояла тогда из кварков и антикварков. После того, как температура достаточно понизилась, появились мезоны, нейтроны, протоны, их античастицы и фотоны. Кроме того, могли существовать и более тяжелые частицы. Примерно через сотую долю секунды после Большого взрыва, когда температура упала до 100 млрд. градусов, Вселенная вступила в эпоху лептонов. В это время она представляла собой «густую» смесь из излучения (фотонов) и лептонов (в основном электронов, позитронов, нейтрино и антинейтрино). Кроме того, во Вселенной находились оставшиеся от эпохи адронов в небольших количествах протоны и нейтроны (примерно по одному на миллиард фотонов). В это же время произошло освобождение нейтрино, возникших вместе с антинейтрино. При достаточно высокой температуре все эти частицы были связаны между собой, но, когда температура, понижаясь, достигла определенного критического значения, произошло их разделение, и появились условия для свободного существования частиц в пространстве.
По истечении нескольких секунд после Большого взрыва, когда температура составляла около 10 млрд. градусов, Вселенная вступила в эпоху излучения. При достижении 3 млрд. градусов лептоны быстро исчезли, испустив множество фотонов, и какое-то время Вселенная почти полностью состояла из них, но затем в результате синтеза стали образовываться первые ядра. Примерно через три минуты после начала отсчета времени, при температуре около одного миллиарда градусов, Вселенная уже достаточно остыла для того, чтобы столкнувшиеся протон и нейтрон соединились, образовав ядро дейтерия (изотоп водорода). При соударении двух ядер дейтерия образовывались ядра гелия, так что приблизи-
тельно за 200 мин около 25% вещества Вселенной превратилось в гелий. Затем в течение нескольких тысяч лет Вселенная продолжала охлаждаться и расширяться, а составлявшее ее излучение удерживало в себе ряд частиц (нейтронов, протонов, электронов, нейтрино и ядер простых атомов). Эта Вселенная была непрозрачна из-за густого светящегося тумана, и в ней почти ничего не происходило. Непрозрачность вызывалась равновесием между фотонами и веществом, так как фотоны были «привязаны» к этим частицам. Наконец, при температуре 3000 К, в результате объединения электронов и протонов, образовались атомы водорода, поэтому фотоны смогли оторваться от них. Как раньше нейтрино, тактеперь и фотоны отделились и унеслись в пространство. Вследствие этого густой туман внезапно рассеялся, и Вселенная стала прозрачной, хотя и ярко-красной, так как температура излучения была еще довольно высока (около 3000 К). Постепенно понижаясь, температура Вселенной достигла нынешнего значения в 3 К.
Затем наступила эпоха галактик, которые возникали из однородной смеси частиц и излучения с дополнением некоторого количества вещества, возникающего благодаря флуктуациям, которые появились практически сразу же после Большого взрыва. По окончании эпохи излучения флуктуации стали расти, приведя со временем к разрыву континуума частиц на отдельные части -облака. Дальше эти части дробились еще больше, до тех пор, пока не остались области размером со звезду. Они уплотнялись и образовывали так называемые протога-лактики. Затем стали загораться звезды, и галактики приобрели свой нынешний вид [2]. Существует несколько вариантов возможной эволюции Вселенной. Наиболее признанными из них являются два: Вселенная непрерывно расширяется; расширение и сжатие Вселенной сменяют друг друга.
Среди эволюционных гипотез, посвященных возникновению Солнечной системы, фундаментальными являются гипотезы И. Канта (1755) и П. Лапласа (1796), а наиболее оригинальной - О.Ю. Шмидта (1943). И Кант, и Лаплас предполагали образование планет из рассеянного вещества, поэтому часто говорят о единой гипотезе Канта-Лапласа, согласно которой Солнечная система произошла из раскаленной газовой туманности, вращавшейся вокруг центрального ядра. Под влиянием гравитационных сил туманность превратилась в огромный диск, плотность которого была неравномерной, поэтому в нем произошло расслоение на отдельные кольца, из которых затем последовательно образовались планеты и их спутники. Основная часть туманности, не остывшая до сих пор, превратилась в Солнце. Однако эта гипотеза не может объяснить все особенности Солнечной системы, например, тот факт, что, хотя масса планет в 750 раз меньше массы Солнца, в их орбитальном движении заключено более 98% общего момента количества движения всей Солнечной системы. Кроме того, трудно
объяснить медленность современного вращения Солнца вокруг своей оси (время оборота относительно Земли - 27.275 сут, относительно звезд - 25.38 сут).
Гипотеза О.Ю. Шмидта основывается на идее аккумуляции планет из холодных твердых тел, когда Солнце в своем вращении вокруг центра Галактики прошло через облако пыли, газа и другой материи. Это облако имело собственный момент количества движения. В результате его взаимодействия с моментом количества движения Солнца произошло их перераспределение, и сформировалась та планетная система, которая существует до сих пор. Но два движущихся объекта не могли обеспечить динамического равновесия, необходимого для захвата звездой облака космической пыли, поэтому О.Ю. Шмидт предположил, что когда Солнце входило в газопылевое облако, в него одновременно вошла еще одна звезда (Немезида). Такой сценарий может объяснить устойчивость осуществленного захвата в нескольких частных случаях и имеет математическое обоснование. По этой концепции планеты изначально были холодными. Разогревание произошло позже в результате их сжатия, а также поступления энергии от Солнца. Большинство ученых, принимавших участие в работе X Международного астрономического съезда (Москва, 1958 г.) пришли к выводу, что «...планеты образовались не из газовых сгущений, а путем постепенной аккумуляции твердых частиц и тел различных размеров» [3, стр. 151]. Далее эволюция шла по нескольким основным направлениям (развитие неживого, возникновение жизни, появление человека), которые включали качественные скачки, катастрофы, формирование разнообразных ее механизмов, их совершенствование, объединение и т.п.
Среди моделей эволюции неживой природы можно отметить «каталитическую гипотезу»: образование планет и синтез первичных органических соединений. В химии известна автокаталитическая реакция Бутлерова (1864) - синтез различных Сахаров из формальдегидов слабощелочных водных растворов в присутствии ионов кальция. Она является аналогом процесса естественного отбора на химической стадии эволюции. Подобные реакции связывают эволюцию в мире неживого и живого [4]. Эволюцию в сфере, подготавливающей переход из неживого в живое, исследовали И. Пригожин, Г. Хакен, М. Эйген, М. Шустер, В. Эбелинг, А. Энгель, Р. Файстель и другие.
Среди основных концепций возникновения жизни на Земле (во Вселенной) следует выделить, прежде всего, следующие три [4].
1. Креационизм, согласно которому жизнь была создана сверхъестественным существом (существами) в определенный момент (промежуток) времени.
2. Концепция панспермии, которая говорито возмож-
ности переноса жизни в космическом пространстве с одной планеты на другую («заражение» Земли жизнью из космоса).
3. Самопроизвольное возникновение жизни из неживого вещества (неоднократное). Так, Л.С. Миллер (1953) доказал возможность абиогенного (не происходящего от живого) синтеза органических соединений. Пропуская электрические разряды через смесь нагретых газов (водорода, паров воды, аммиака, метана), он получил набор аминокислот, формирующих белки, а также органические кислоты.
Среди фактов, доказывающих эволюцию в мире живого, следует отметить следующие:
- данные палеонтологии: а) ископаемые переходные формы организмов, сочетающие в себе признаки более старых и более молодых групп; б) палеонтологические ряды ископаемых форм, эволюционно связанные друг с другом;
- данные биогеографии, которые позволили установить, что чем дальше друг от друга отстоят изолированные участки суши, тем сильнее различия в биологических видах, обитающих на них. В некоторых частях плане-
Темная туманность Конская Голова - плотное пылевое облако, поглощающее свет, идущий от расположенного позади него светящегося газа [6, стр. 63].
ты как на поверхности суши, так и в водных глубинах найдены реликты (живые ископаемые): гаттерия (отряд клю-воголовых, внешне напоминает ящерицу); кистеперая рыба (латимерия); гинкговые растения;
- данные морфологии и анатомии, доказывающие родство сравниваемых таксономических групп. К этим фактам относится существование рудиментарных органов, которые выполняли важные функции у предковых форм (ушные мышцы, копчик, слепая кишка - у челове-
ка), а также атавизмы - возвращение рудиментарных органов к размерам предковыхформ;
- данные эмбриологии, обосновывающие два основных утверждения: а) зародышевое сходство на основе закона К. Бэра; б) принцип рекапитуляции Ч. Дарвина и Э. Геккеля, разработанный далее А.Н. Северцовым (1939);
- данные систематики, выявляющие наличие переходных форм, например, между растениями и животными -эвглена зеленая.
Доказательства эволюции встречаются также в экологии, генетике, селекции, молекулярной биологии и т.п.
В процессе развития живого ключевыми природными системами являются популяция (качественный этап процесса эволюции живого) и вид (наименьшая неделимая генетически закрытая система в живой природе). Выделяют три элементарных эволюционных фактора: 1) мутационный процесс - изменение наследственных свойств организмов, возникающих естественным путем или создаваемых искусственными средствами; 2) изоляция (возникновение любых барьеров, ограничивающих панмиксию) - фактор-усилитель генетических различий между группами особей; 3) популяционные волны, которые как бы подставляют под действие естественного отбора редкие мутации, увеличивая их концентрацию, или устраняют уже довольно обычные варианты.
Среди основных законов эволюции выделим:
- «правило прогрессирующей специализации» Ш. Деларе (1876), согласно которому группа, вставшая на путь специализации, в дальнейшем развитии будет все больше ее углублять;
- «правило необратимости» Л. Долло - эволюция есть процесс необратимый, и организм не может вернуться к прежнему уровню организации, в котором уже находились его предки;
- «принцип гомеостаза» - поддержание постоянства внутренней среды организма, обеспечивающее способность организма ксаморегуляции.
Основанием эволюционных учений являются концепции Ж. Ламарка и Ч. Дарвина. В своей «Философии зоологии» (1809) Ламарк сформулировал два закона. Первый гласит, что во всяком животном, не достигшем предела своего развития, более частое и постоянное действие какого-либо органа приводит к усиленному развитию последнего, тогда как постоянное бездействие органа ослабляет его и, в конце концов, он исчезает. Из второго закона следует, что организмы приобретают, под влиянием преобладающего употребления, или утрачивают, вследствие постоянного неупотребления, опреде-
ленные органы, и это в дальнейшем сохраняется в потомстве, если только приобретенные изменения являются общими для обеих родительских особей.
В теории Ч. Дарвина (1859) могут быть выделены три принципа.
1. Изменчивость является неотъемлемым свойством живого.
2. Внутреннее противоречие, существующее в живой природе: с одной стороны, все виды организмов имеют тенденцию к размножению в геометрической прогрессии, с другой стороны, зрелыми особями становится незначительная часть потомства.
3. Естественный отбор - основной принцип теории Дарвина.
Все последующие эволюционные теории, признающие принцип «естественного отбора», называются «неодарвинистскими». Важнейшим направлением дальнейшего развития дарвинизма является синтетическая теория эволюции, разработанная в 30-40-х годах XX столетия С.С. Четвериковым, Р. Фишером, С. Райтом, Дж. Хол-дейном. В ней на основе дарвинизма объединены биологические концепции того времени: генетико-экологическое изучение структуры популяции, модели борьбы за существование и естественного отбора.
Развитием ламаркизма может считаться номогенез Л.С. Берга (1922) на основе параллельных рядов форм животных, растений (Н.И. Вавилов, 1920, Э. Кон, 1968). Главным законом этой теории является «автономический ортогенез», действующий центростремительно и независимо от внешней среды. Все живое, считал Берг, представляет собой ценность и призвано осуществлять идею добра. Он утверждал, что наука, философия, искусство - три равноправные стороны духовной деятельности человека. Следует упомянуть также о теориях прерывистого равновесия, сальтатоционизма, телеогенезе. Первая из них, развиваемая Н. Элдреджом и С. Гулдом, предполагает чередование фаз продолжительного застоя с быстрыми скачкообразными периодами формообразования. Вторая основана на внезапном возникновении новых видов в результате крупных мутаций (А. Зюсс, А. Кулликер, 1860-1870) и имеет антидарвиновскую направленность. Телеогенез основан на том, что всякое развитие в мире является осуществлением заранее предустановленных целей.
Антропогенез. В современной классификационной таксономической системе человека можно обозначить следующим образом: тип хордовых, подтип позвоночных, класс млекопитающих, подкласс плацентарных, отряд приматов, семейство людей, род человека, вид разумный. Первым появился Homo habilis - «человекуме-
лый» (2 млн. лет назад), затем Homo faber - «человек прямоходящий» (1.5 млн. лет назад) и Homo sapiens - «человек разумный» (кроманьонец и современный человек). Эволюция человека проходила по следующим наиболее важным ступеням: австралопитек - жил 3 млн. лет назад, использовал грубо обитые камни, не умел пользоваться огнем (масса - 50 кг, объем мозга - 500-670 см3); питекантроп - жил 500 тыс. лет назад, использовал ножи, рубила, скребки, сверла (объем мозга - 900 см3); синантроп - жил 400 тыс. лет назад, использовал огонь и сосуды, обладал слабо развитой членораздельной речью (объем мозга - 1000 см3). Далее, по-видимому, развивались две ветви (вида): неандерталец и кроманьонский человек. Неандерталец - жил 40-200 тыс. лет назад, носил одежду из шкур, строил жилища, охотился на мамонтов, хоронил предков (объем мозга - 12001400 см3). Кроманьонец-жил 15-70 тыс. лет назад, имел расовые различия (объем мозга - свыше 1400 см3). В последние годы ученые обосновали факт мировой войны между этими видами (30-40 тыс. лет назад), в которой неандертальцы были в основном истреблены. Они тяготели кдуховности (создавали мифы, хранили память о предках), но были менее общительны, чем кроманьонцы. Последние неандертальцы вымерли 20 тыс. лет назад в Пиренеях и горах Далмации.
Из остального животного мира человека выделяют отличительные особенности: умение производить орудия труда для сознательного воздействия на окружающую среду, вертикальное расположение тела и прямо-хождение, высокая степень развития руки, членораздельная речь, большой объем черепа и высокая степень развития головного мозга, отсутствие волосяного покрова.
Идеи универсального эволюционизма развивали П. Тейяр де Шарден, П. Девис, С. Вайнберг, Ф. Капра, Э.Янч, H.H. Моисеев, В.В. Казютинский и многие другие. Наиболее полная формулировка этих идей принадлежит H.H. Моисееву [5].
1. Вселенная - единая саморазвивающаяся система, что позволяет интерпретировать все процессы развития в качестве составляющих единого мирового эволюционного процесса.
2. Во всех процессах, имеющих место во Вселенной, неизбежно присутствуют случайные факторы, которые обеспечивают некоторую неопределенность их развития.
3. Во Вселенной определяющей тенденцией является наследственность: настоящее и будущее зависят от прошлого.
4. В мире доминируют законы, основывающиеся на принципах отбора. Они выделяют из возможных виртуальных, мысленных состояний некоторое множество допустимых.
5. Принципы отбора допускают существование бифуркационных состояний, из которых даже в отсутствие стохастических факторов возможен переход материального объекта на множество новых уровней организации, то есть направленность дальнейшей эволюции оказывается непредсказуемой.
Литература
1. Биологический энциклопедический словарь. - М.: Сов. энциклопедия, 1989. - 864 с.
2. Паркер Б. Мечта Эйнштейна: В поисках единой теории строения Вселенной / Пер. с англ. - СПб.: Амфора, 2001.-333 с.
3. Данилова В. С., Кожевников Н. Н. Основные концепции современного естествознания. - М.: Аспект Пресс, 2001.-256 с.
4. Пармон В. Н. Механизм воспроизводства органических молекул // Материалы научной сессии Общего собрания СО РАН и СО РАМН. - Наука в Сибири, 2003. -№47-48. -С. 2-3.
5. Моисеев Н. Н. Расставание с простотой. - М.: АГРАФ, 1998.-480 с.
6. Оксфордская иллюстрированная энциклопедия. В 9 томах. Т. 8. Вселенная / Пер. с англ. - М.: Издательский Дом «ИНФРА-М», Издательство «Весь Мир», 2000. -196 с.
АФШВ МЯЮОЫУМЫСЯЕЯ
Я молюсь за то, чтобы различия умножались, чтобы появилось столько же форм мысли, сколько есть человеческих существ. Вихри и водовороты образуются только в живом потоке. Лишь столкновение мыслей рождает мысль.
Вивекананда
