LICE VEČNOSTI

KOSMIČKI LETOPIS

Veliki prasak (Vikipedija)

Veliki prasak (Vikipedija)

Jedna od glavnih poteškoća u opisivanju evolucije univerzuma jeste ogromna razlika između vremenskih skala koje čovek susreće u svakodnevnom životu i onih na kojima se stvari dešavaju u svemiru. Jedan od interesantnih načina da se taj problem slikovito prebrodi jeste da se cela istorija univerzuma smesti u jednu kalendarsku godinu. U proteklih oko 14 milijardi godina dosta toga se desilo. Šta će se desiti u prvoj sekundi nove kosmičke godine zavisi od nas?

Prof. dr Dejan Stojković

Kada astronomi i kosmolozi govore o nastanku, evoluciji i budućnosti našeg univerzuma, oni se uglavnom koncentrišu na sam univerzum i objekte u njemu (galaskije, zvezde, planete…). Kada biolozi govore o nastanku, evoluciji i budućnosti života, oni se koncetrišu na žive organizme (biljke, životinje, ljude…). Ali svi živi organizmi, pa i čovek, nerazdvojni su deo univerzuma, i njihova evolucija je neraskidivo povezana sa evolucijom celog univerzuma. Ove dve evolucije moraju se posmatrati zajedno.

Jedna od glavnih poteškoća u opisivanju evolucije univerzuma jeste ogromna razlika između vremenskih skala koje čovek susreće u svakodnevnom životu i onih na kojima se stvari dešavaju u svemiru. Jedan od interesantnih načina da se taj problem slikovito prebrodi jeste da se cela istorija univerzuma smesti u jednu kalendarsku godinu.

Prema modernim kosmološkim posmatranjima, naš univerzum je star 13,7 milijardi godina. Kako kalendarska godina ima 12 meseci, onda jedan kalendarski mesec vredi nešto više od jedne milijarde godina. U toj šemi „Veliki prasak” se desio 1. januara, a sadašnji trenutak je 31. decembar iste godine.

1. januar (pre 13,7 milijardi godina)

Sve, naravno, počinje s „Velikim praskom” u kome je naš univerzum rođen. U „Velikm prasku” stvoreni su i prostor i vreme. Pitanje šta je bilo pre jednostavno nema smisla, jer ni samo vreme nije postojalo.

Neposredno posle „Velikog praska” temperatura univerzuma bila je ogromna. Pri takvoj temperaturi sve čestice su se kretale gotovo brzinom svetlosti i strukture nisu mogle da se izgrade. Ali univerzum se brzo širio, njegova gustina se smanjivala, a temperatura opadala.

5. januar (pre 13,5 milijardi godina)

Rađaju se prve zvezde. Kada se univerzum dovoljno ohladio i čestice usporile, privlačna sila gravitacije je počela da radi svoj posao. Univerzum se i dalje globalno širi, ali lokalno, tu i tamo, gravitacija pobeđuje globalnu ekspanziju i koncetriše materijal u kompaktne masivne objekte. Gravitacioni kolaps podiže temperature u centru objekta. Kad temperatura u centru dostigne desetak miliona stepeni, počinje termonuklearna fuzija i zvezda je rođena.

Prve zvezde (NASA)

15. februar (pre 13 milijardi godina)

Formira se naša galaksija (Mlečni put). Novostvorene zvezde se grupišu u zvezdana jata, a zvezdana jata u još veće struktrure koje se nazivaju galaksije. Naša galaksija sadrzi od 100-400 milijardi zvezda, a postoje mnogo veće galaksije koje sadrže nekoliko triliona zvezeda. Procenjuje se da vidljivi svemir ima preko 100 milijardi galaksija.

   31. avgust (pre 4,5 milijarde godina)

Forimira se Sunčev sistem. Primetna je praznina od 15. februara kada je formirana naša galaksija pa sve do 31. avgusta kada je formirana naša zvezda Sunce. Razlog je taj što je Sunce zvezda druge generacije. To znači da je Sunce nastalo od ostataka jedne vrlo masivne zvezde koja prošla svoj celokupni životni vek tokom nekoliko milijardi godina i na kraju svog životnog ciklusa je nestala u grandioznoj eksploziji. Tim činom je obezbedila materijal za formiranje Sunca i drugih objekata Sunčevog sistema. Ova činjenica je u isto vreme deprimirajuća i uzbudljiva. Deprimirajuće je znati da smo mi nastali od jednom već korišćenog materijala (kosmička reciklaža), a uzbudljiva je sama pomisao na mogućnost da su atomi od kojih mi sastavljeni nekada možda pripadali nekom intelegentnom biću na mnogo višem stepenu razvoja od nas.

7. septembar (pre 4,1 milijarde godina)

Formira se naša planeta Zemlja. Istovremeno sa formiranjem centralne zvezde (Sunca) odvija se proces formiranja planeta. Prvo se formiraju manji objekti koji se sudaraju i udružuju praveći prvo protoplanete, a zatim se protoplanete udružuju u planete. Tako su nastali i Zemlja i naš Mesec u sudaru dve protoplanete.

Rana Zemlja (Vikipedija)

17. septembar (pre 3,5 milijarde godina)

Nastaje život na Zemlji. Najstariji fosili kad dokaz pojave života datiraju od 29. septembra.

Šta je to život?   

Život očigledno ima osobinu da menja svoju okolinu. Ali to nije dovoljno za jednoznačnu definiciju. Vetar i kiša menjaju okolinu, pa ih ne smatramo živim bicima. Ono što je svojstveno živim organizmima je to što mogu da se samorepliciraju. Ta osobina života je ugrađena u samu teoriju evolucije Čarlsa Darvina koja u tri tačke može da se opise ovako:

1. Stvari koje mogu da se repliciraju, one se repliciraju;

2. Stvari koje se repliciraju efikasnije postaju brojnije od onih koje se repliciraju manje efikasno;

3. Rivalitet uvodi selekciju.

Očigledno, reproduktivna prednost jedne vrste nad drugom igra veliku ulogu u evoluciji života. Elementi reproduktivne prednosti su, na primer: brzina reprodukcije, duži reproduktivni period, sposobnost potomstva da preživi, privlačnost za suprotni pol, sposobnost za prilagođavanje promeni životne sredine…

Brzo razmnožavanje (Vikipedija)

Vrlo mala razlika u osobinama, ako joj se da dovoljno vremena, može da napravi krucijane promene u preživljavanju ili izumiranju čitavih oblika života. To se vrlo lepo može ilustrovati na primeru privlačnosti za suprotni pol. U pripovetci Teodora Susa Gajzela, pod naslovom Star-belly Sneetches, na jednom ostrvu žive stvorenja zvana Sneetches. Neki od njih imaju zvezdu na stomaku, a neki nemaju. Sneetches sa zvezdom na stomaku su privlačniji suprotnom polu i imaju 0,1odsto bolje šanse za reprodukciju. Kada se njihova beba rodi, ona takođe ima zvezdu na stomaku.

To znači da na svakih 1.000 normalnih Sneetches-a, rodi se 1001.  sa zvezdom na stomaku, što je neprimetna razlika. Ali pogledajmo kako ta razlika evoluira. Ako počnemo sa istim brojem jedinki (50%-50%), posle 10 generacija imamo 50,2 posto Sneetches-a sa zvedzom. Posle 100 generacija imamo ih 52,5 odsto, posle 1.000 generacija 73,1 postotka, a posle 10.000 generacija 99,995 procenata. To znači da posle 10.000 generacija, Sneetches bez zvezde gotovo da više ne postoji.

Šta zakoni fiizke kažu o nastanu života?

Svi smo svedoci tzv. strele vremena. Vreme teče samo u jednom smeru. Nikome još nije uspelo da okrene strelu vremena i da postane mlađi ili da natera razbijeno jaje da se spontano vrati u prvobitni oblik. Razlog za to je drugi zakon termodinamike koji kaže da u zatvorenom sistemu entropja (mera neuređenosti) spontano uvek mora da raste. Ali život je stanje materije koje je vrlo uređeno.Kako je onda život mogao da nastane spontano?

Na sreću, naša planeta Zemlja nije zatvoreni sistem. Postoji konstantan tok energije sa Sunca prema Zemlji. To znači da Zemlja nije sistem u ravnoteži. A kada sistem nije u ravnoteži, onda on može spontano da se samoorganizuje i izgradi složene strukture, kao što su recimo, aminokiseline i peptidi potrebni za nastanak i razvoj života.

Pošto sistem u ravnotezi spontano ostaje u ravnoteži proizvoljno dugo, još je potreban odgovor na pitanje šta je to izvelo naš sistem izvan ravnoteže kako bi evolucija univerzuma i života mogla da počne. Tu imamo dva izbora, ili uticaj sa strane (što je samo druga reč za božansku intervenciju), ili opet zakone fizike.

Božanska intervencija se naučno ne može ni dokazati, ni opovrgnuti, Zato se koncentrišemo na zakone fizike. Svi fizički sistemi su podložni fluktuacijama. Male fluktuacije se dešavaju vrlo često, ako čekamo dovoljno dugo vremena, desiće se i velika fluktuacija. Jedna takva velika fluktuacija mogla je da izvede naš univerzum iz ravnoteže, stavi ga u stanje s malom entropijom (tj. stanje visoke uređenosti), i stvori početne uslove za evoluciju života.

Besmrtnost

Osnovne instrukcije prema kojima se život razvija nalaze se u genima. Geni su instrukcije kako da se razvija živi organizam. Telo je samo kontejner koji štiti gene (informaciju). Jedan isti gen se nalazi u mnogim telima, kao što se ista informacija nalazi u mnogim knjigama. Devet od deset ćelija u našim telima nisu isključivo ljudske (imaju ih drugi oblici života). Sve to samo znači da pojedine vrste ne treba posmatrati odvojeno, nego samo kao deo jednog velikog globalnog procesa.

Besmrtni geni (Vikipedija)

Geni su praktično besmrtni jer se repliciraju vrlo verno (u proseku se dešava jedna greška na svakih 10 milijardi nukleotida). Pod besmrtnošću ovde ne podrazumevamo beskonačno trajanje (čak ni sam univerzum ne traje beskonačno), nego procese koji traju mnogo duže od karakterističnih vremenskih skala. Recimo, ljudski hoks geni (koji određuju oblik tela živog bića – udovi, glava, prsti…) stari su 700 miliona godina, što je mnogo duže od životnog veka jedinke koja je evoluirala.

1. novembar (pre 2 milijarde godina)

Izmišljen je seks. To je vrlo bitan događaj u evoluciji života. Jednoćelijski organizmi se razmnožavaju prostom deobom. Ćelija roditelj i ćelija potomak su identični (recimo kao kod bakterija). Bakterije, kao i njihovi geni, besmrtne su. Ali kada su potrebne dve jedinke za razmnožavanje, potomstvo više nije identično s roditeljima. Ovim korakom evolucije gubi se besmrtnost. Individualna smrtnost je posledica seksualne reprodukcije. Ali ovim korakom život postaje raznovrsniji.

27. novembar (pre 1,3 milijarde godina)

Nastaju višećelijski organizmi. Jedna ljudska generacija traje oko 20 godina. Jedna generacija prokariota (jednoćelijski organizmi) traje oko 20 minuta. To znači da možemo smestiti 10.000 generacija u 138 dana. Razvoj koji je doveo do višećelijskih organizama trajao je 3,3 milijarde godina ili 100 triliona generacija, što samo ilustruje cinjenicuda je evolucija jednoćelijskih organizama vrlo spora.

14. decembar (pre 650 miliona  godina)

Nastaju prve životinje. I onda pre 540 miliona godina dolazi do tzv. kambrijske eksplozije – ekstremno brzog perioda evolucije. Kombinacija višećelijskih organizama i seksualne reprodukcije povećava raznovrsnost i omogućuje evoluciji da se znatno ubrza.

23-27. decembar (pre 65 miliona  godina)

Era dinosaurusa. Oni vladaju planetom Zemljom kao dominantna vrsta.

28. decembar (pre 60 miliona  godina)

Javljaju se prvi primati (naši daleki preci). Evolucija od Homo erectusa (primata koji je hodao uspravno) do Homo sapiensa (moderni čovek) trajala je dva miliona godina ili 100.000 generacija. Genom (skup svih gena) svih primata od australopitekusa do modernog čoveka je 99 odsto identičan.

31. decembar

Čovek zauzma poslednji dan u godni u našem kosmičkom kalendaru. Sada već moramo da pređemo na sate:

22 sata i 30 minuta prvi ljudi,

pa na minute:

23 sata 59 minuta poljoprivreda,

pa na sekunde:

23 sata 59 minuta i 56 sekundi Rimsko carstvo,

23 sata 59 minuta 59 sekundi  Renesansa, moderna nauka, danas,

00,00,00 Nova kosmička godina.

Svaka osoba za koju smo ikada čuli, svi kraljevi, bitke, ratovi, celokupna ljudska istorija stane u poslednjih nekoliko sekundi kosmičkog kalendara.

Evolucija ideja

Ljudska vrsta ima jedinstvenu sposobnost da širi informaciju bez gena: preko ideja i koncepata. Nova forma evolucije: Ideje mogu da evoluiraju nezavisno od svog tvorca ili biološkog domaćina. Replikatori prvi put ne moraju biti biološke jedinice. Fundamentalna jedinica evolucije nije sam replikator, nego informacija koju replikator sadrži. Naše ideje, koncepti i ostvarenja mogu da putuju prema zvezdama i bez nas! A možda smo i mi samo nečija ideja?

U proteklih oko 14 milijardi godina dosta toga se desilo. Šta će se desiti u prvoj sekundi nove kosmičke godine zavisi od nas. U svakom slučaju, Nova kosmička godina će doći s nama ili bez nas.

Šta nas dalje čeka?

Za 3 milijarde godina:

Mlečni put (naša galaksija) i Andromeda će se sudariti i spojiti u jednu galaksiju. Mlečni put ima nekoliko stotina milijardi zvezda, a Andromeda ima više od trilion zvezda.

Za 5 milijardi godina:

Sunce postaje „crveni džin”. Izvor energije koji pokrece Sunce su termonuklearne reakcije (fuzija vodonika u helijum) koje se odvijaju u centru Sunca. Za sada su te reakcije stabilne. Ali u jednom trentku postaće nestabilne, oslobađaće se više energije nego što je potrebno da bi se gravitacija držala u ravnoteži, i Sunce će se naglo povećati u zapremini. Površina Sunca biće toliko blizu Zemljine orbite da će svi okeani na Zemlji ispariti, a povrsina Zemlje biće spaljena. Pod tim uslovima, bilo koji oblik života slican našim ne bi mogao da opstane.

Za 100 milijardi godina:

Svemir se širi i to sve brže i brže. Regioni koju su nekada bili povezani biće izbaceni van horizontal. Više neće biti (ni vizuelnog) kontakta između njih. Za 100 milijardi godina ceo vidljivi svemir biće samo jedna galaksija (nastala sjedinjavanjem Mlečnog puta i Andromede). Sve ostalo biće nam nedostupno izvan horizonta.

Za 10100 godina:

Temperatura u celom svemiru biće izjednačena i termodinamička ravnoteža uspostavljena. Više neće postojati tok energije s jednog mesta na drugo. U ravnoteži se ništa ne dešava. Ne postoje uslovi ni za kakav oblik života.

Sve dok nas neko ponovo ne izvede izvan ravnoteže. Ili božanska intervencija ili opet zakoni fizike?

Kraj univerzuma (Vikipedija)

Epilog

Ljudska moć apstraktnog logičkog mišljenja, premda izgleda kao da nema granica, ipak se pokazuje jedva doraslom graditeljskoj sposobnosti Prirode, koja izgleda kao da se služi logikom daleko superiornijom od naše.

Sa druge strane, stičući razum i svest na nivou našeg intelekta, Priroda se susreće sa samom sobom. Da li je to zatvaranje nekog kruga kojeg još uvek nismo u stanju da sagledamo. 

Prof. dr Branko Lalović

Predavanje prof. dr Dejana Stpjkovića „Kratka istorija univerzuma”, održano na Kolarcu, možete preuzeti OVDE.

O autoru

Stanko Stojiljković

Ostavite komentar