Все записи
02:33  /  16.07.14

7365просмотров

Шесть дней. День второй

+T -
Поделиться:

Сотворение и становление мира, описанное современной наукой. 

Читать с начала: День первый

Молодая Земля

В нашей солнечной  системе есть две группы планет: так называемые газовые гиганты (Юпитер, Сатурн) и планеты с твердой поверхностью, к которым принадлежит и Земля. Планеты второй группы отличаются обилием относительно тяжелых элементов. Элементами особенно необходимыми для образования сложных молекул, типа аминокислот, являющихся основой жизни, являются углерод, азот, кислород, фосфор и водород. В состав живых организмов входят также кальций (кости), железо (кровь) и множество других элементов, хотя и в малых количествах. Как мы видели, все они (за исключением водорода), возникли в результате термоядерных реакций, происходящих в недрах звезд. Солнце является звездой четвертого поколения, возникшей из распыленных в пространстве богатых тяжелыми элементами останков трех предыдущих поколений звезд.  

Поскольку температуры на поверхности планет много меньше звездных, это дает возможность появления более сложных форм организации вещества. Образуются различные химические соединения элементов, входящие в состав атмосферы или коры планеты (если таковая имеется), ее океанов и, в конце  концов, в состав тел живых существ. От физики мы потихоньку переходим к химии. Разница между этими дисциплинами лишь в том, что физика традиционно фокусируется на свойствах веществ, а химия уделяет больше внимания  процессам, ведущим к превращению одних веществ в другие. Грань между физикой и химией довольно размыта. Химии в традиционном ее виде нет необходимости знать многое из того, чем интересуется физика. Так, например, если химик работает с устойчивыми (т.е. не радиоактивными) веществами, он просто может забыть почти обо всем, касающемся атомного ядра. Для него это просто крохотный положительно заряженный шарик в центре каждого атома, шарик, чьи свойства раз и навсегда заданы и дают индивидуальность тому или другому элементу. Заряд шарика равен заряду электрона, помноженному на порядковый номер элемента в таблице Менделеева, его масса тоже там прописана (равна сумме масс протонов и нейтронов в ядре). И больше про ядро химику знать ничего не надо. То, как элементы соединяются между собой, то, как хитро эти реакции могут протекать, определяется электронами, которые переходят от атома к атому, по разному распределяясь по объему данного соединения. Распределение это регулируется электромагнитными силами и законами квантовой механики, в этом смысле химия есть часть физики. Хотя так называемая «Теория Всего» физиками еще не построена, но «Теория Всего, что Химику Надо Знать», давным-давно  существует. Для людей, знакомых с физикой, скажу, что эта теория включает в себя уравнение Шредингера с потенциалами, зависящими от положения ядер и электронов и опеределяющимися законом Кулона и спин-орбитальным взаимодействием. В этой теории, помимо значений зарядов ядер, задаваемых целыми числами, есть только три «свободных» (т.е. не задаваемых самой теорией) параметра: так называемая постоянная тонкой структуры, характеризующая силу электромагнитного взаимодействия, отношение массы нейтрона к массе протона (примерно единица) и отношение массы протона к массе электрона (примерно 1840). Поразительно, что теория с таким малым количеством свободных параметров может описать все невероятное многообразие процессов, происходящих в веществе! Еще более поразительно, что решения этих уравнений описывают невероятное количество устойчивых молекул практически произвольной степени сложности, вовлеченных в биохимические процессы. Я  еще вернусь к обсуждению этого вопроса, который я считаю ключевым, в подразделе, посвященном антропному принципу. 

 Вернемся на Землю. Из планет с твердой корой в Солнечной системе есть только две, где мы находим воду в жидком состоянии – наша Земля и спутник Юпитера Европа.  Вода, являясь универсальным растворителем, невероятно важна для жизни. Недаром исстари она является ее символом. У воды есть множество чудесных свойств, делающих ее воистину уникальной. 

 

Три состояния воды: твердое (лед), жидкое и газообразное (водяной пар). 

Каждому известно, что бутылка с водой, оставленная на морозе, лопается. Все видели льдины, плавающие по поверхности воды. И то и другое объясняется тем, что вода, замерзая, расширяется, т.е. плотность льда меньше плотности воды при той же температуре. Расширение при замерзании – очень необычное и редкое свойство. Но еще удивительнее другое: начиная с 4 С плотность воды при охлаждении начинает убывать. Таким образом при 0 С (перед тем, как замерзнуть) кубический сантиметр воды легче, чем такой же объем при 4 С. Поэтому зимой самая теплая вода, как самая плотная, находится на дне, что препятствует  промерзанию водоемов до дна и способствует сохранению жизни в высоких широтах.

Схема водородных связей между молекулами воды. 

Между атомами водорода и кислорода, принадлежащими разным молекулам воды, существуют так называемые водородные связи. Особенностями водородной связи, по которым её выделяют в отдельный вид химической связи, является её не очень высокая прочность, её распространенность и важность, особенно в органических соединениях, а также некоторые побочные эффекты, связанные с малыми размерами и отсутствием дополнительных электронов у водорода. Низкая прочность водородных связей играет огромную роль в химии молекул ДНК и РНК, составляющих основу живых структур. Водородные связи, связывающие друг с другом цепочки  двойной спирали ДНК, устойчивы в определенном диапазоне температур, но могут быть легко разорваны белками-ферментами, что открывает  возможность копирования заключенной в ДНК информации молекулой mРНК.

Комментарий Сергея Любимова:

"Приведу еще парочку аномальных свойств воды, крайне важных для жизни. Например, это аномально высокая теплота испарения воды. Если бы она была такой, как у обычных жидкостей без водородных связей или с совсем слабыми водородными связями - то реки и озера летом бы высыхали, а атмосфера была бы очень сильно насыщена парами, что дополнительно провоцировало бы и парниковый эффект - сильное увеличение температуры. Т.е. мы имели бы очень высокие сезоные перепады температур и невозможность развития экосистем по крайней мере в пресных водах  да и на суше - источников пресной воды летом практически бы не было.  И забавно, что температура минимальной теплоемкости воды лежит около 36 град цельсия. При низких температурах скорость химических реакций замедляется, примерно в два раза на каждые десять градусов. Поэтому холоднокровные животные в основном активны в тепле. А при температурах существенно выше 40 градусов большинство белков денатурируется, т.е. сложные формы жизни существовать не могут. А тут заодно получается экономия - теплокровные животные тратят минимум энергии на поддержание постоянной температуры тела."

День третий >>

День четвертый и пятый >>

Комментировать Всего 48 комментариев

"все они (за исключением водорода), возникли в результате термоядерных реакций, происходящих в недрах звезд. Солнце является звездой четвертого поколения, возникшей из распыленных в пространстве богатых тяжелыми элементами останков трех предыдущих поколений звезд. "

Материал для наших тел вырабатывался в недрах звезд и посредством взрывов сверхновых...

О квантовой механике Бор говорил, что понять ее нельзя, но можно к ней привыкнуть. А вот с этим тезисом о происхождении материала наших тел строго наоборот: понять как-то могу, а привыкнуть не получается.  

***

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов, Михаил Аркадьев

Почему это кажется тебе таким странным? Впрочем, удивление есть начало философии...

Эту реплику поддерживают: Алексей Буров

Точнее- Из-Умление, Леша, простого удивления недостаточно.

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik, Алексей Буров

В тексте некорректно отобразились градусы цельсия. Максимальная плотность воды около 4 град. цельсия. Поэтому зимой на дне температура воды будет иметь близкие к четырем градусам значение. Промерзанию же до дна в большей степени препятствует низкая плотность льда. Если бы лед был плотнее воды, - а во всех известных случаях твердая фаза всегда плотнее расплава, жидкости, он бы образовывался на поверхности и падал на дно, обеспечивая конвенкцию необходимую для полного промерзания.

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik, Сергей Мурашов

Но еще удивительнее другое: начиная с 4 С плотность воды при охлаждении начинает возрастать. Таким образом при 0 С (перед тем, как замерзнуть) вода плотнее, чем при 4 С. Поэтому зимой самая теплая вод

Не уверен, что исправилось: если вода при 0 градусов плотнее, чем при +4, то внизу будет как раз вода, охлаждённая до 0, а чем выше, тем она будет теплее...

Видимо, должно быть как-то так:

 Но еще удивительнее другое: увеличение плотности воды при охлаждении происходит лишь до температур около +4С, а при дальнейшем охлаждении плотность воды уменьшается. Таким образом при 0 С (перед тем, как замерзнуть) вода менее плотная, чем при 4 С.

Сергей, спасибо дорогой! Какие ляпы порой возникают, ужас... Я исправил. Еще раз спасибо за внимательное чтение!

Эту реплику поддерживают: Сергей Мурашов

Не за что, Алексей, приятно помочь в хорошем деле.

Приведу еще парочку аномальных свойств воды, крайне важных для жизни. Например, это аномально высокая теплота испарения воды. Если бы она была такой, как у обычных жидкостей без водородных связей или с совсем слабыми водородными связями - то реки и озера летом бы высыхали, а атмосфера была бы очень сильно насыщена парами, что дополнительно провоцировало бы и парниковый эффект - сильное увеличение температуры. Т.е. мы имели бы очень высокие сезоные перепады температур и невозможность развития экосистем по крайней мере в пресных водах  да и на суше - источников пресной воды летом практически бы не было.  И забавно, что температура минимальной теплоемкости воды лежит около 36 град цельсия. При низких температурах скорость химических реакций замедляется, примерно в два раза на каждые десять градусов. Поэтому холоднокровные животные в основном активны в тепле. А при температурах существенно выше 40 градусов большинство белков денатурируется, т.е. сложные формы жизни существовать не могут. А тут заодно получается экономия - теплокровные животные тратят минимум энергии на поддержание постоянной температуры тела. Но разумеется, все это случайные совпадения, и никакого плана ни у кого существовать не могло ) А то, что вероятность таких совпадений ничтожно мала - так на то мультиверс есть )))

Эту реплику поддерживают: Сергей Мурашов, Алексей Буров

Не буди наших дракончиков, Серж :)

Впрочем, с мультиверсом все равно не понятно, откуда беруться законы для мультверса. Не из головы же Линде.   

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik, Сергей Любимов

Замечательно, Сережа! 

Я поставил этот комментарий под твоим именем в основной текст, поскольку неподписанная публика не может читать комментарии.

"Но разумеется, все это случайные совпадения, и никакого плана ни у кого существовать не могло ) А то, что вероятность таких совпадений ничтожно мала - так на то мультиверс есть )))" Про мультиверс еще будет разговор. Впрочем, несостоятельность его привлечения для объяснения имеющегося порядка вещей уже обсуждалась здесь Алешей Буровым, да и мной, кажется, тоже.

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов, Алексей Буров

Но разумеется, все это случайные совпадения, и никакого плана ни у кого существовать не могло

Ну или не случайные - так как во всех прочих случаях, во всех остальных вселенных с их другими наборами условий, никакая жизнь не возникла... Ну или возникла - но такая, которую мы себе и в страшном сне не можем вообразить... :)

тут минимум два предположения - бесконечное число иных вселенных и непрерывность законов физики и законов более высокого уровня.

Эту реплику поддерживают: Сергей Мурашов

Сережа, этой теме будет посвящен следующий пост. Думаю, поставлю его утром по московскому времени.

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов, Сергей Мурашов

Интересно, а как вода появилась на спутнике Юпитера Европе? и второй вопрос: на картине Молодая Земля показано солнце, явно большего размера, к которому мы привыкли. Это вольная фантазия художника или есть внятное объяснение? 

Ира, прекрасные вопросы! В химическом образовании воды нет никакой тайны, как только есть водород и кислород и подходящие температурные условия (не слишком жарко, чтобы все не испарилось) они прореагируют и дадут воду.

Вопрос в том, как она умудряется остаться в жидком состоянии на Европе? Считается, что за счет приливных сил Юпитера, он как бы мнет Европу, как мнут в руке резиновый мячик,  и таким образом разогревает ее. Кстати, Европа уже попала в кино, я смотрел недавно фантастический фильм о том, как туда отправилась земная эскпедиция и их там всех, само собой, сожрали европейские чудовища. Не ходите дети, в Африку гулять...

Про солнце: Вы обращали внимание, что диски солнца и луны над горизонтом кажутся больше, чем когда мы их набльдаем высоко на небе? Кстати, удивительным образом Солнце и Луна на нашем небосводе имеют один и тот же угловой размер (поэтому возможны солнечные затмения). 

а почему они кажутся больше у горизонта? Я что-то об этом читала, но это мне показалось неубедительным.

Говорят, что когда солнце или луна высоко в небе, их не с чем сравнить и оттого они кажутся меньше, чем когда они близко к горизонту. 

Эту реплику поддерживают: Ира Зорькина

Именно что говорят. Ни у психологов, ни у естественников на этот вопрос ответа нет. А ведь вопросу этому много сотен лет!

"Есть многое на свете, друг Горацио, что и не снилось нашим мудрецам". Написал старина Шекспир в 16м веке и не устарело! Бывает же такое...

чего только этим мудрецам не снилось!

Это как со старожилами. "Старожилы не упомнят...". Если суммировать всё, чего они не упомнят, то получится,что старожилы это люди, которые ничего не помнят! :-)

Любите, ой любите Вы конвенциальные тексты, Алексей! И относитесь к ним с непререкаемым пиэтетом :) Очень Вам хочется доказать, что эти тексты непогрешимы.

Ира, творения гениев действительно "непогрешимы", хотя совсем не в том смысле, как таблица умножения. Они нам эталон, стандарт, на который всему последующему надо равняться. 

Ой, Алексей, вот Вы и попались! Давайте определяйте "гения"!

Ира, не всему в жизни можно дать определение поскольку цепочка определений должна где то обрываться.  Есть первоначальные понятия, которые не определяются, а определяют. 

если первоначальные понятия не определяются, а определяют, то неизбежно получается логический порочный круг -- определение через определяемое.

Но хотелось бы всё-таки посмотреть эту цепочку, включающую "гения". ХОтя бы пару звеньев -- одно перед, другое после

Круга как раз не получается. Есть первоначальные понятия, которые не определяются, а определяют все остальное. Добро, истина, красота. Мудрость. Гений. Интуитивно данные понятия, через которые определяется все остальное. 

ага. Интуитивно. А если Ваша интуиция не совпадает с моей? И сравнить-то невозможно, поскольку не определяются! Не вербализуются то есть. А если слова не использовать, а только чувства (интуицию), то взаимопонимание в принципе невозможно.

И "добро", и "истина", и "красота" ... ну всё же это абсолютно субъективные понятия! И "гения" туда же

Тогда увы, Ира, ничем не могу помочь. 

Шучу, конечно. Поскольку все эти понятия имеют совершенно фундаментальное для нас значение, а с другой стороны, кажутся субъективными, то должен, по моему, быть какой то последний, высший арбитраж, который их всех определяет. Я долго спорил об этом с Мишей Аркадьевым. Ну не может так быть, чтобы вопрос о гениальности Пушкина не имел определенного ответа. И не может он решаться большинством голосов, сам Пушкин был с таким подходом не согласен.

"сам Пушкин был с таким подходом не согласен"

С каким именно подходом Пушкин был несогласен? Что НЕ определяется большиством голосов или что ДА определяется?

В любом случае, уже имеем первый порочный круг: "Пушкин = гений", и "гений = тому, с чем согласен Пушкин" :-)

первоначальные понятия существуют. Это физические ощущения в первую очередь. И удовольствие или неудовольствие,  как реакция на них. Холод, жара, тепло. Кислый-сладкий-горький-солёный. Боль и тактильные ощущения. Удушье. Учащенное сердцебиение, вызванное самыми разными рефлексами. Ну, и дальше в таком же духе.

"добро" -- это то, что не причиняет мне боли, а наоборот, даёт ощущение удовольствия.

У людей еще есть понятия "справедливости", и это во многом врожденное. А "гений" -- это тот, кто может то, чего я еще не могу. Колесо изобрести, например. Ну, или велосипед.

Алексей, это ты сказал? Можно тебя цитировать? Теперь понятно, почему с одними людьми у нас позникает понимание, а с другими - нет: все мы исходим из одних и тех же определений, но когда “цепочка” обрывается, то понимание возникает на другом уровне, или не возникает. У меня нет термина, чтобы “определить” этот уровень, но он и есть самый главный.

Галя, я просто высказал довольно распространенную точку зрения, ничего оригинального. С этого рассуждения начинается "День один". Каждое рассуждение начинается с чего то, что человек считает самоочевидным. Однако, при этом часто забывают, что очевидное для одного может быть не очевидно для других. Поэтому очень важно быть максимально ясным по отношению к своей исходной точке. Ее можно и нужно, если это честный разговор, показать, но доказать нельзя. 

Все ж это несколько противоречит тезису об ОЧЕ-видности, который и лежит в основании декартовской (и кантовской) стратегии. Очевидность должна быть априорной, универсальной, всеобщей, иначе это никакая не очевидность, а одна из возможных фикций. Фикций в серьезном смысле слова, как у Файхингера, позицию которого ты вряд ли принимаешь:

О принципе "как если бы"/"Als Ob"- выражение Канта/. Автор книги "Философия "Как если бы" /Philosophie des Als Ob. Berlin, 1911/ - Ханс Файхингер /Vaihinger/ - нем. философ /1852-1933/.

Излагаю тебе информацию о нем в словаре "Современная западная философия".М.,1991.С.313.: преподавал в Страсбургском ун-те, а также в ун-те Галле. Получил известность как исследователь кантовской философии. Основал журнал "Kant-Studien" и Кантовское общество / Kant-Gesellschaft/. Особой популярностью пользовался его комментарий к "Критике чистого разума". Разработал концепцию фикционализма, основу которого составляет положение Канта о том, что "идеи разума" /т.е., такие идеи, предметы которых не даются в возможном опыте. Вещи, так сказать, предельные: бессмертие души, мир в целом (вселенная), Бог/ должны рассматриваться так, "как если бы"/als ob/ их предметы существовали. Согласно Файхингеру рациональное мышление не способно полностью охватить непосредственно переживаемую реальность /т. е. как я понимаю, речь идет о мире как целом / поэтому познание должно ориентироваться лишь на практическую применимость выводов /последняя понимается широко/. Для этого достаточно рассматривать результаты познания "как если бы" они были истинными, т.е. как фикции. Фикция, по Файхингеру, - это "измышление" /Erdichtung/, оправданное с точки зрения определенных целей, способствующее возрастанию интенсивности жизни, развитию познания и пр. Он различает фикции, гипотезы и догмы. Догмы это то, истинность чего некритически принимается как нечто самоочевидное. Цель познания он видит в превращении догм сначала в гипотезы - т.е. в предположения о реальности, а затем в фикции, т.е. в то, что сознательно мыслится как нереальное, т.к. доступа к подлинной и целокупной реальности у нас нет. 

Миша, я по своему опыту ориентировался на систему аксиом. Начинаем с системы аксиом, которые принимаются без доказательства, как нечто самоочевидное. Универсальны ли аксиомы геометрии, например? Найдутся люди, которые будут их отрицать, особенно, если эти аксиомы не сформулированы совершенно ясно.

Леша, аксиомы геометрии здесь не очень подходят как пример, так как переходы от одного типа геометрии к другой - это ведь предельные переходы? Геометрия расширяет репертуар, к тому же, если не ошибаюсь, топология все возмоные типы геометрий унифицирует.

Но дело же не в этом, а в том, что сам тезис очевидности с самого его появления в НАУЧНОМ и философском конетксте, а не бытовом,  претендует на универсальность, всеобщность, иначе речь не об очевидности, а о чем то другом. Декарта и всех после него, включая Эйнштейна, волновала всеобщая значимость очевидности и усмотрения (интуиции). Иначе не имело смысла городить научный огород. 

Эту реплику поддерживают: Алексей Буров

Миша, но ты же понимаешь, что на практике эта "всеобщность" никогда не достигается. Как это работает? Например, в "День один" я сформулировал постулаты естественных наук. Это своего рода вера. Веришь в это и ты ученый, не веришь, ну тогда строй свое здание, как это делали твои постмодернисты. На них почему то универсальность научных постулатов не распространялась. 

Мое мнение, что максимум, чего можно достичь, это сделать свою веру ясной, прояснить свое кредо. Тогда, м.б. она станет очевидной другому человеку. А может и не станет. 

Эту реплику поддерживают: Галина Галкина

Леша, дорогой, причем здесь "на практике"? Ну, конечно, на то и практика, которая всегда приблизительна. Речь о том, что когда мы используем понятие "очевидность" не следует забывать, что вся наука и философия выросла на ней, причем именно в ее универсальном понимании.  Ради признания отдельных и равноправных "кредо" человек бы в науке и пальцем бы не пошевелил, не так ли?  я к тому, что ссылаться на относительность и субъективнгсть очевидности несколько противоречиво. Я только про понятие "очевидность". Если очевидности разные, какая это, на фиг, научная , разумная очевидность? Так, point of view . Или я не прав? Как выбраться из этого парадокса? 

Вот я и говорю, Миша, что выбраться из этого парадокса человечеству не удалось. То, что очевидно Эйнштейну, отрицает твой Лакан. Эйнштейн говорит: природа управляется универсальными законами, которые действуют везде и действуют одинаково. А Лакан и Деррида говорят ничего подобного, у нас свои законы гравитации, т.к. при демократии и мультикультурализме все кредо равноправны. И пальцем не шевелят.

Самое забавное, что некоторые требуют доказательств) Но по опыту знаю, что в этом случае лучше отстраниться. С некоторыми людьми невозможно не только спорить, но и дискутировать. Им лучше сразу сказать: "Ты прав", и самоудалиться. Но это, наверное, другая тема - взаимопонимание при том, что у каждого свое очевидное. 

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik

Знаете, Галина, если бы люди следовали Вашим рекомендациям, не было бы ни диалогов (споров) Сократа-Платона, не было бы перипатетиков, не было бы дискуссий (иногда доходящих до дуэлей) в средневековых университетах, не было бы диалогов Кеплера и Галилея, не было бы жарких продолжительных споров Лейбница и Ньютона, Гегеля и Шеллинга, Эйншейна и Бора, и так далее. То есть вообще бы не было бы ни философии, ни познания, ни тех компьютеров, на которых мы сейчас пишем,ни тем более мировой Сети, благодаря которой мы ведем сейчас обсуждение. Другими словами, сидели мы бы все сейчас в пещерах, твердили бы вождю "ты прав", и самоудалялись только на охоту с каменными ножами. 

Эту реплику поддерживают: Сергей Мурашов

Михаил, 

я человек университетский (диплом и диссертация на журфаке МГУ), и обожаю дискутировать. Но это академические дискуссии, или научные, вообщем, философские. Но я имела ввиду взаимоотношения с людьми, с которыми ты повязан, однако, у каждого из вас свое очевидное. Это, скорее всего, внутрисемейные отношения, то есть, наверное, из другой “оперы” - философии взаимоотношений (психологии). Но согласитесь, что в реальной жизни мы чаще сталкиваемся именно на уровне неакадемического общения.

Но здесь то мы обсуждаем проблемы знания и проблемы философской и научной реальности и истины :)

Согласна, что меня понесло)) Видимо, сказывается привычка применять теорию на практике) Спасибо за ваши чудесные ответы!

Миша, все правильно, но с другой стороны, вспомни, что знаменитые сократические диалоги, в которых пытались определить такие понятия, как мужество, не достигали этой цели. А чем кончился спор о "справедливости"? Проектом тоталитарного государства. Тем не менее мы продолжаем спорить, конечно, и это замечательно. 

Эту реплику поддерживают: Михаил Аркадьев

С некоторыми людьми невозможно не только спорить, но и дискутировать. Им лучше сразу сказать: "Ты прав", и самоудалиться.

Видимо, такой подход и вызвал к жизни всяких разных нынешних псевдо-историков и прочих псевдо-учёных, дискутировать с которыми настоящие специалисты посчитали ниже своего достонства, и в результате вчистую уступили мошенникам всю массовую аудиторию: обыватель, естественно, клюнул на красивые байки, отвернувшись от "скукоты", предлагаемой настоящей наукой...

Собственно, в этом же, наверное, и причина нынешнего крымнаша: дискутировать с обывателем не хотелось, а власть оказалась не столь щепетильна, и нашла с ним общий язык, безальтернативно предложив обывателю свою версию происходящего...