Једна од главних потешкоћа у описивању еволуције универзума јесте огромна разлика између временских скала које човек сусреће у свакодневном животу и оних на којима се ствари дешавају у свемиру. Један од интересантних начина да се тај проблем сликовито преброди јесте да се цела историја универзума смести у једну календарску годину. У протеклих око 14 милијарди година доста тога се десило. Шта ће се десити у првој секунди нове космичке године зависи од нас?
Проф. др Дејан Стојковић
Kада астрономи и космолози говоре о настанку, еволуцији и будућности нашег универзума, они се углавном концентришу на сам универзум и објекте у њему (галаскије, звезде, планете…). Kада биолози говоре о настанку, еволуцији и будућности живота, они се концетришу на живе организме (биљке, животиње, људе…). Али сви живи организми, па и човек, нераздвојни су део универзума, и њихова еволуција је нераскидиво повезана са еволуцијом целог универзума. Ове две еволуције морају се посматрати заједно.
Једна од главних потешкоћа у описивању еволуције универзума јесте огромна разлика између временских скала које човек сусреће у свакодневном животу и оних на којима се ствари дешавају у свемиру. Један од интересантних начина да се тај проблем сликовито преброди јесте да се цела историја универзума смести у једну календарску годину.
Према модерним космолошким посматрањима, наш универзум је стар 13,7 милијарди година. Kако календарска година има 12 месеци, онда један календарски месец вреди нешто више од једне милијарде година. У тој шеми „Велики прасак” се десио 1. јануара, а садашњи тренутак је 31. децембар исте године.
1. јануар (пре 13,7 милијарди година)
Све, наравно, почиње с „Великим праском” у коме је наш универзум рођен. У „Великм праску” створени су и простор и време. Питање шта је било пре једноставно нема смисла, јер ни само време није постојало.
Непосредно после „Великог праска” температура универзума била је огромна. При таквој температури све честице су се кретале готово брзином светлости и структуре нису могле да се изграде. Али универзум се брзо ширио, његова густина се смањивала, а температура опадала.
5. јануар (пре 13,5 милијарди година)
Рађају се прве звезде. Kада се универзум довољно охладио и честице успориле, привлачна сила гравитације је почела да ради свој посао. Универзум се и даље глобално шири, али локално, ту и тамо, гравитација побеђује глобалну експанзију и концетрише материјал у компактне масивне објекте. Гравитациони колапс подиже температуре у центру објекта. Kад температура у центру достигне десетак милиона степени, почиње термонуклеарна фузија и звезда је рођена.
Прве звезде (НАСА)
15. фебруар (пре 13 милијарди година)
Формира се наша галаксија (Млечни пут). Новостворене звезде се групишу у звездана јата, а звездана јата у још веће структруре које се називају галаксије. Наша галаксија садрзи од 100-400 милијарди звезда, а постоје много веће галаксије које садрже неколико трилиона звезеда. Процењује се да видљиви свемир има преко 100 милијарди галаксија.
31. август (пре 4,5 милијарде година)
Форимира се Сунчев систем. Приметна је празнина од 15. фебруара када је формирана наша галаксија па све до 31. августа када је формирана наша звезда Сунце. Разлог је тај што је Сунце звезда друге генерације. То значи да је Сунце настало од остатака једне врло масивне звезде која прошла свој целокупни животни век током неколико милијарди година и на крају свог животног циклуса је нестала у грандиозној експлозији. Тим чином је обезбедила материјал за формирање Сунца и других објеката Сунчевог система. Ова чињеница је у исто време депримирајућа и узбудљива. Депримирајуће је знати да смо ми настали од једном већ коришћеног материјала (космичка рециклажа), а узбудљива је сама помисао на могућност да су атоми од којих ми састављени некада можда припадали неком интелегентном бићу на много вишем степену развоја од нас.
7. септембар (пре 4,1 милијарде година)
Формира се наша планета Земља. Истовремено са формирањем централне звезде (Сунца) одвија се процес формирања планета. Прво се формирају мањи објекти који се сударају и удружују правећи прво протопланете, а затим се протопланете удружују у планете. Тако су настали и Земља и наш Месец у судару две протопланете.
Рана Земља (Википедија)
17. септембар (пре 3,5 милијарде година)
Настаје живот на Земљи. Најстарији фосили кад доказ појаве живота датирају од 29. септембра.
Шта је то живот?
Живот очигледно има особину да мења своју околину. Али то није довољно за једнозначну дефиницију. Ветар и киша мењају околину, па их не сматрамо живим бицима. Оно што је својствено живим организмима је то што могу да се самореплицирају. Та особина живота је уграђена у саму теорију еволуције Чарлса Дарвина која у три тачке може да се описе овако:
1. Ствари које могу да се реплицирају, оне се реплицирају;
2. Ствари које се реплицирају ефикасније постају бројније од оних које се реплицирају мање ефикасно;
3. Ривалитет уводи селекцију.
Очигледно, репродуктивна предност једне врсте над другом игра велику улогу у еволуцији живота. Елементи репродуктивне предности су, на пример: брзина репродукције, дужи репродуктивни период, способност потомства да преживи, привлачност за супротни пол, способност за прилагођавање промени животне средине…
Брзо размножавање (Википедија)
Врло мала разлика у особинама, ако јој се да довољно времена, може да направи круцијане промене у преживљавању или изумирању читавих облика живота. То се врло лепо може илустровати на примеру привлачности за супротни пол. У приповетци Teoдора Суса Гајзела, под насловом Star-belly Sneetches, на једном острву живе створења звана Sneetches. Неки од њих имају звезду на стомаку, а неки немају. Sneetches са звездом на стомаку су привлачнији супротном полу и имају 0,1одсто боље шансе за репродукцију. Kада се њихова беба роди, она такође има звезду на стомаку.
То значи да на сваких 1.000 нормалних Sneetches-а, роди се 1001. са звездом на стомаку, што је неприметна разлика. Али погледајмо како та разлика еволуира. Ако почнемо са истим бројем јединки (50%-50%), после 10 генерација имамо 50,2 посто Sneetches-а са зведзом. После 100 генерација имамо их 52,5 одсто, после 1.000 генерација 73,1 постотка, а после 10.000 генерација 99,995 процената. То значи да после 10.000 генерација, Sneetches без звезде готово да више не постоји.
Шта закони фиизке кажу о настану живота?
Сви смо сведоци тзв. стреле времена. Време тече само у једном смеру. Никоме још није успело да окрене стрелу времена и да постане млађи или да натера разбијено јаје да се спонтано врати у првобитни облик. Разлог за то је други закон термодинамике који каже да у затвореном систему ентропја (мера неуређености) спонтано увек мора да расте. Али живот је стање материје које је врло уређено.Kако је онда живот могао да настане спонтано?
На срећу, наша планета Земља није затворени систем. Постоји константан ток енергије са Сунца према Земљи. То значи да Земља није систем у равнотежи. А када систем није у равнотежи, онда он може спонтано да се самоорганизује и изгради сложене структуре, као што су рецимо, аминокиселине и пептиди потребни за настанак и развој живота.
Пошто систем у равнотези спонтано остаје у равнотежи произвољно дуго, још је потребан одговор на питање шта је то извело наш систем изван равнотеже како би еволуција универзума и живота могла да почне. Ту имамо два избора, или утицај са стране (што је само друга реч за божанску интервенцију), или опет законе физике.
Божанска интервенција се научно не може ни доказати, ни оповргнути, Зато се концентришемо на законе физике. Сви физички системи су подложни флуктуацијама. Мале флуктуације се дешавају врло често, ако чекамо довољно дуго времена, десиће се и велика флуктуација. Једна таква велика флуктуација могла је да изведе наш универзум из равнотеже, стави га у стање с малом ентропијом (тј. стање високе уређености), и створи почетне услове за еволуцију живота.
Бесмртност
Основне инструкције према којима се живот развија налазе се у генима. Гени су инструкције како да се развија живи организам. Тело је само контејнер који штити гене (информацију). Један исти ген се налази у многим телима, као што се иста информација налази у многим књигама. Девет од десет ћелија у нашим телима нису искључиво људске (имају их други облици живота). Све то само значи да поједине врсте не треба посматрати одвојено, него само као део једног великог глобалног процеса.
Бесмртни гени (Википедија)
Гени су практично бесмртни јер се реплицирају врло верно (у просеку се дешава једна грешка на сваких 10 милијарди нуклеотида). Под бесмртношћу овде не подразумевамо бесконачно трајање (чак ни сам универзум не траје бесконачно), него процесе који трају много дуже од карактеристичних временских скала. Рецимо, људски хокс гени (који одређују облик тела живог бића – удови, глава, прсти…) стари су 700 милиона година, што је много дуже од животног века јединке која је еволуирала.
1. новембар (пре 2 милијарде година)
Измишљен је секс. То је врло битан догађај у еволуцији живота. Једноћелијски организми се размножавају простом деобом. Ћелија родитељ и ћелија потомак су идентични (рецимо као код бактерија). Бактерије, као и њихови гени, бесмртне су. Али када су потребне две јединке за размножавање, потомство више није идентично с родитељима. Овим кораком еволуције губи се бесмртност. Индивидуална смртност је последица сексуалне репродукције. Али овим кораком живот постаје разноврснији.
27. новембар (пре 1,3 милијарде година)
Настају вишећелијски организми. Једна људска генерација траје око 20 година. Једна генерација прокариота (једноћелијски организми) траје око 20 минута. То значи да можемо сместити 10.000 генерација у 138 дана. Развој који је довео до вишећелијских организама трајао је 3,3 милијарде година или 100 трилиона генерација, што само илуструје цињеницуда је еволуција једноћелијских организама врло спора.
14. децембар (пре 650 милиона година)
Настају прве животиње. И онда пре 540 милиона година долази до тзв. камбријске експлозије – екстремно брзог периода еволуције. Kомбинација вишећелијских организама и сексуалне репродукције повећава разноврсност и омогућује еволуцији да се знатно убрза.
23-27. децембар (пре 65 милиона година)
Ера диносауруса. Они владају планетом Земљом као доминантна врста.
28. децембар (пре 60 милиона година)
Јављају се први примати (наши далеки преци). Еволуција од Homo erectusa (примата који је ходао усправно) до Homo sapiensa (модерни човек) трајала је два милиона година или 100.000 генерација. Геном (скуп свих гена) свих примата од аустралопитекуса до модерног човека је 99 одсто идентичан.
31. децембар
Човек заузма последњи дан у годни у нашем космичком календару. Сада већ морамо да пређемо на сате:
22 сата и 30 минута први људи,
па на минуте:
23 сата 59 минута пољопривреда,
па на секунде:
23 сата 59 минута и 56 секунди Римско царство,
23 сата 59 минута 59 секунди Ренесанса, модерна наука, данас,
00,00,00 Нова космичка година.
Свака особа за коју смо икада чули, сви краљеви, битке, ратови, целокупна људска историја стане у последњих неколико секунди космичког календара.
Еволуција идеја
Људска врста има јединствену способност да шири информацију без гена: преко идеја и концепата. Нова форма еволуције: Идеје могу да еволуирају независно од свог творца или биолошког домаћина. Репликатори први пут не морају бити биолошке јединице. Фундаментална јединица еволуције није сам репликатор, него информација коју репликатор садржи. Наше идеје, концепти и остварења могу да путују према звездама и без нас! А можда смо и ми само нечија идеја?
У протеклих око 14 милијарди година доста тога се десило. Шта ће се десити у првој секунди нове космичке године зависи од нас. У сваком случају, Нова космичка година ће доћи с нама или без нас.
Шта нас даље чека?
За 3 милијарде година:
Млечни пут (наша галаксија) и Андромеда ће се сударити и спојити у једну галаксију. Млечни пут има неколико стотина милијарди звезда, а Андромеда има више од трилион звезда.
За 5 милијарди година:
Сунце постаје „црвени џин”. Извор енергије који покреце Сунце су термонуклеарне реакције (фузија водоника у хелијум) које се одвијају у центру Сунца. За сада су те реакције стабилне. Али у једном трентку постаће нестабилне, ослобађаће се више енергије него што је потребно да би се гравитација држала у равнотежи, и Сунце ће се нагло повећати у запремини. Површина Сунца биће толико близу Земљине орбите да ће сви океани на Земљи испарити, а поврсина Земље биће спаљена. Под тим условима, било који облик живота слицан нашим не би могао да опстане.
За 100 милијарди година:
Свемир се шири и то све брже и брже. Региони коју су некада били повезани биће избацени ван хоризонтал. Више неће бити (ни визуелног) контакта између њих. За 100 милијарди година цео видљиви свемир биће само једна галаксија (настала сједињавањем Млечног пута и Андромеде). Све остало биће нам недоступно изван хоризонта.
За 10100 година:
Температура у целом свемиру биће изједначена и термодинамичка равнотежа успостављена. Више неће постојати ток енергије с једног места на друго. У равнотежи се ништа не дешава. Не постоје услови ни за какав облик живота.
Све док нас неко поново не изведе изван равнотеже. Или божанска интервенција или опет закони физике?
Крај универзума (Википедија)
Епилог
Људска моћ апстрактног логичког мишљења, премда изгледа као да нема граница, ипак се показује једва дораслом градитељској способности Природе, која изгледа као да се служи логиком далеко супериорнијом од наше.
Са друге стране, стичући разум и свест на нивоу нашег интелекта, Природа се сусреће са самом собом. Да ли је то затварање неког круга којег још увек нисмо у стању да сагледамо.
Проф. др Бранко Лаловић
Предавање проф. др Дејана Стпјковића „Кратка историја универзума”, одржано на Коларцу, можете преузети ОВДЕ.
