|
Оглавление
Contents
Предисловие
Моей жене,
помощи, заботе и пониманию которой обязана появлением на свет эта работа В 2013 году исполняется 150 лет со дня рождения Владимира Ивановича Вернадского – одного из последних ученых-энциклопедистов, охватившего в своих трудах огромную область естествознания, от кристаллографии до биогеохимии, и по существу создавшего ряд новых направлений науки (радиогеологию, учение о биосфере и др.). Его могучий интеллект смело вторгался и в историю науки, и в философию. Его общественный темперамент, его боль за судьбу науки и ученых оставили о нем навсегда память как о Человеке с большой буквы. Изданные недавно полностью дневники Вернадского [Вернадский, 1921–1944] – это документы огромного исторического и историко-научного значения, оставляющие незабываемое впечатление о его необычайной творческой мощи и гражданской отваге [Урусов, 2009]. Автор этой книги, посвященной 150-летнему юбилею Вернадского, будучи одним из наследников его идей, считал своим долгом отразить современное состояние той части его исканий, которая связана с учением о симметрии. Вернадский размышлял над этими проблемами в течение 60 лет, т.е. всей своей творческой жизни, и писал в 1931 г.: "Ясно, что принцип симметрии, геометрический охват пространства-времени в науке будет играть основную роль. Его должна охватить и философия" [Вернадский, 1988]. Литература о понятии симметрии, о ее применениях в различных областях науки и искусства, написанная на разном уровне строгости – от популярных книг до сухих математических монографий, огромна. Один только обзор этого гигантского массива информации мог бы составить толстый том. Поэтому автор ни в коем случае не пытался дать еще один образец уже знакомого жанра. Моя цель была, с одной стороны, гораздо уже, а с другой – намного шире. Я попытался дать связную картину общей концепции симметрии-диссимметрии, в которой обе стороны этого понятия играли бы равноправную роль. Более того, второй половине этого понятия уделяется большее внимание, ибо именно она ответственна за эволюцию, развитие материального мира на всех масштабах – от вселенных до живых организмов и даже истории человеческих цивилизаций. В соответствии с этим замыслом книга делится на две части: в первой дано современное состояние единой концепции симметрии-диссимметрии, во второй – последовательно излагается эволюционная диссимметризация в истории Мира, от рождения нашей Вселенной до развития жизни на Земле, появления разумного существа и его планетарной роли, выразившейся в создании ноосферы. Заключение
Заканчивая эту работу, следовало бы, как это обычно делается, дать некоторые определенные выводы, например, указать на ведущее направление в изменении симметрии вместе с эволюцией Природы – ее симметризацию или диссимметризацию. Однако, неясность и нерешенность многих ключевых вопросов в развитии структуры Вселенной и даже окружающего нас наблюдаемого Мира ведет к тому, что исследователь неизбежно сталкивается с противоречиями и неопределенностями в попытках ответить на такие гносеологические вопросы. Например, сейчас наука не в состоянии ответить на один из кардинальных вопросов: стремится ли наша расширяющаяся Вселенная, начальная энтропия которой была чрезвычайно мала, к высшей симметрии однородной покоящейся сферы с максимумом энтропии, т.е. к своей "тепловой смерти"? Нельзя исключить при современном состоянии знаний, что в отдаленном будущем расширение остановится, а может быть, даже сменится сжатием, и эволюция Мира, вместе с поворотом стрелы времени, пойдет вспять, т.е. в сторону понижения симметрии. Ответить на этот вопрос космология пока еще не может, поскольку неясна роль "темной материи", которая составляет около 80% всей материи Вселенной, и особенно "темной энергии", пронизывающей пространство и ответственной за взаимное отталкивание материи, благодаря которому, вероятно, и совершается сам процесс расширения. Обращаясь к областям флуктуации и сгусткам материи – галактикам, звездам и планетам – ученый снова встречает целый ряд непростых вопросов и проблем, хотя общее направление в изменении симметрии с ходом времени здесь кажется более ясным – оно идет в сторону понижения симметрии (диссимметризации). Но тогда что такое взрывы сверхновых звезд, приводящие к гигантским выбросам энергии и энтропии, а также рождение предельно симметричных "черных дыр", возникающих на месте коллапсирующих звезд, – "гробницы" материи, энтропии и энергии, или "окна" в другие Вселенные (модель Мультивселенной)? Не меньше проблем и загадок связано с тайной происхождения и эволюции жизни и особенно с "отщеплением" разума и сознания от собственно человеческой плоти, которая связывает его "пуповиной" с живым, но не мыслящим существом. Достаточно указать на следующий парадокс сознания: хотя в наблюдаемом нами мире стрела времени имеет только одно направление – в будущее, в разуме человека и его научной деятельности время легко обращается вспять, вплоть до момента творения Вселенной. Личная память и такие науки, как история, археология, палеонтология и др. – это все различные способы сознания повернуть течение времени в обратном направлении, запрещенном для материального мира. На этом фоне возникает поистине драматическая диссимметрия разумной личности: краткость жизни от рождения до смерти ("есть только миг между прошлым и будущим!") и стремление сознания охватить весь мир в бесконечном времени и пространстве. Все религии человечества и те различные формы, в которые облекается вера в высший разум или высшее существо, есть ничто иное как попытки человеческого ума самым кратким и в значительной мере интуитивным путем преодолеть пропасть между эфемерностью каждой отдельной жизни "мыслящего тростника" и бесконечной протяженностью и сложностью окружающего его мира. Вообще же появление жизни на Земле и особенно сознающего самого себя и свое окружение человека представляется почти невероятным событием, исключительным даже в масштабах Вселенной. Так называемый мягкий антропный принцип предполагает, что все соотношения между мировыми физическими константами с огромной степенью точности именно таковы, чтобы где-то во Вселенной появилась сознательная жизнь. Земля оказалась именно тем крохотным островком в огромном мироздании, где это оказалось возможным. Из жесткого антропного принципа следует, что место нашей Вселенной уникально среди бесконечного множества всех других возможных Вселенных, где физические законы настроены несколько или даже существенно иначе. В контексте нашего анализа приходится сделать логический вывод о том, что наибольших масштабов упорядочение и диссимметризация материи достигает именно в истории нашей уникальной планеты Земля. В этой работе, которой я представляю на суд читателя, была сделана попытка с единых позиций, опираясь на общую концепцию симметрии (антисимметрии) и ее спутника и антипода – диссимметрии (асимметрии), охватить, может быть, слишком большое число проблем и вопросов. Однако необходимость в такой попытке, как и в повторении подобных попыток в будущем, становится императивным требованием создания когнитивного взгляда на природу во всех ее проявлениях и на всех масштабах, от космоса до элементарных частиц, от жизни организмов до мыслящего и творческого духа. Не во всех этих проблемах я чувствовал себя одинаково ориентированным, но неизбежные в такой ситуации перекосы не стали для меня серьезным препятствием, поскольку сохранялось убеждение в том, что везде можно вытянуть главную направляющую нить всего поиска – роль симметрии и ее нарушений во всех процессах и в разных областях знания, от математики до гуманитарных и общественных наук. Вторая и основная часть этой книги начинается с парадоксально антагонистичных высказываний двух научных авторитетов: в первом из них утверждается, что природа настолько сложна, что она едва ли поддается разумному пониманию (Э.Вигнер), во втором, наоборот, выражен оптимистический взгляд на простоту и красоту природы (Р.Фейнман). В этой связи стоит вспомнить и известные слова А.Эйнштейна о том, что самое непостижимое в природе – это то, что она постижима. Такова квинтэссенция веры великих ученых в рациональность и разумность мирового устройства: от взглядов отца современной астрономии Иоганна Кеплера (1571–1630), автора книги "Гармония мира" (De Harmonice Mundi, 1619) до идей Владимира Ивановича Вернадского, первая часть обобщающего философского труда которого носит название "Научная мысль как планетное явление", выражающее основное кредо его автора [Вернадский, 1988]. Я признателен академику Михаилу Александровичу Федонкину за совет превратить в книгу мой доклад о концепции симметрии-диссимметрии в живой и неживой природе [Урусов, 2008]. Я благодарен своим ученикам Н.Н.Еремину и Л.В.Шванской, которые оказали мне большую помощь в оформлении рукописи, особенно в изготовлении иллюстраций и оригинальных рисунков. Без их помощи мне трудно было бы закончить рукопись к той дате, которой она посвящена – 150-летнему юбилею Владимира Ивановича Вернадского, научным "внуком" которого я всегда себя ощущал, будучи прямым учеником ближайшего сподвижника Вернадского – академика Александра Павловича Виноградова [Урусов, 2005]. Работая над этой книгой, я часто вспоминал его девиз, обращенный к своим ученикам и сотрудникам: главное в науке – правильно поставить проблему, а решение ее рано или поздно будет найдено. Summary
The unique conception of symmetry-dissymmetry in its historical development from pioneering works of L.Paster and P.Curie in the middle of 19 century to the modern state is considered as the most important and common ground of all natural sciences. It is especially emphasized that V.I.Vernadsky attached particular significance to this conception in course of his long scientific activity. This book is devoted to the celebration of 150Íyear from the birthday of this outstanding scientist and philosopher in 2013. Among the key points of the Universe evolution – baryon asymmetry (dissymmetry) at the moment of the Big Bang, origin and movement of the time arrow from past to future and its correlation with the entropy rise, development of dissipative structures with the entropy sink and matter dissymmetrization in such cosmic formations as Galactic, stars and planets. The author considers all these events from the point of view of original generalization of the concept named as the theorem of minimum dissymmetrization. Origin of the Earth in the last one third of the Solar system existence is a new stage of matter dissymmetrization. Subsequent evolution is connected with progressive differentiation and complication of structure and composition of the Earth shells. These changes are analyzed from the position of the principle of superposition of symmetries of an object and its surroundings. In particular, this ground is used to explain the puzzling facts of violation of left-right parity in mineral and living matter i.e. origin of homochirality of life. Evolution of forms of living organisms is complemented by continuous dissymmetrization and complication from early primitive to modern representatives. Its maximum is reached when man comes and the mankind history begins together with dramatic collisions of civilizations. Noosphere – what is it: beautiful utopia or scientific prediction? Об авторе
Вадим Сергеевич УРУСОВ
Академик РАН, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой кристаллографии
и кристаллохимии геологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова. Лауреат
Государственной премии РФ в области науки и техники (2001), а также академических
премий имени А. Е. Ферсмана (1991) и имени Е. С. Федорова (2006). Заслуженный деятель
науки и техники РФ, заслуженный профессор МГУ, член Национального комитета кристаллографов
России, председатель Комиссии по кристаллохимии, рентгенографии и спектроскопии минералов
Российского минералогического общества. Автор более 500 научных работ, в том числе семи
монографий и двух учебников, соавтор открытия неокисляемости наночастиц лунного железа
и других металлов (1980), а также нескольких изобретений, защищенных авторскими свидетельствами.
В. С. Урусов известен как создатель двух новых направлений науки – энергетической
кристаллохимии и геохимии твердого тела. Долгое время руководил Ведущей научной школой
по компьютерному моделированию структуры и свойств неорганических кристаллов и минералов,
их дефектов и твердых растворов. В МГУ читает студентам курсы "Кристаллохимия"
и "Теоретическая и физическая кристаллохимия". Под его руководством защитили диссертации
более 30 кандидатов и несколько докторов наук.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||