Kurts Švarcs. Cilvēks un Visums

Kurts Švarcs

Cilvēks un Visums

Kā jau “Zinātnes Vēstnesī” (nr. 15, 2015. g. 21. sept., nr 16. 2015.g. 12. okt.) bija rakstīts, Latvijas Zinātņu akadēmijā šī gada 24. septembrī ar ekskursu zinātnes vēsturē “Zinātnes sākumi un evolūcija” viesojās LZA īstenais loceklis, Lielās medaļas laureāts, šobrīd Vācijā dzīvojošais profesors KURTS ŠVARCS. Pēc redakcijas lūguma viņš atsūtīja savas pārdomas par vienu no civilizācijas pamatjautājumiem – cilvēka attiecībām ar Visumu. (Rakstu publicēs arī žurnāls “Enerģija un Pasaule”.)

1. Zvaigznes – ceļveži

Saule un zvaigznes jau no cilvēces pirmajiem soļiem bija noslēpumaini baiļu un cerību pilni. Visās senajās civilizācijās bija arī Saules kults un Saules dievs. Saules aptumsumi izraisīja bailes, un priesteri to izmantoja, lai stiprinātu reliģijas varu un autoritāti.

Zvaigznes jau akmens laikmetā kalpoja orientācijai un palīdzeja Homo sapiens apgūt visus kontinentus no Austrālijas un Āzijas līdz Amerikai. Līdz šodienai nav skaidrs, kāpēc Homo sapiens – mūsu tiešais sencis vispirms apdzīvoja tālo Austrāliju pirms aptuveni 50 tūkstoš gadiem un uz Ziemeļameriku pa Bēringa jūras šaurumu devās daudz vēlāk, pirms 18 līdz 15 tūkstoš gadiem. Austrālijas aborigēni līdz kolonizācijas sākumam 18.gadsimtā dzīvoja kā akmens laikmetā. Aborigeniem nebija pastāvīgas apmetnes, nebija rakstības un uzkrātās zināšanas no paudzes uz paaudzi tika nodotas mutiski. Tomēr aborigēniem bija daudzveidīga alu glezniecība ar dažādiem stiliem un abstrakcijas elementiem, kas saglabājušies tūkstošiem gadu līdz mūsu dienām. Aborigēni apguva Austrālijas kontinentu kopš 50 miljoniem gadu un pārvarēja garo ceļu no Āfrikas un Tuvajiem Austrumiem 40 tūkstoš gadu ilgā periodā. Neapšaubāmi – zvaigznes palīdzēja viņiem orientēties.

Daudz vēlāk, pirms trīs tūkstoš gadiem, parādījas pirmie kalendāri Ēģiptē, Babilonijā un citur. Kalendāros izmantoja planētu un zvaigžņu periodisko kustību. Sākās sistēmātiski astronomiskie novērojumi, varēja arī prognozēt Saules aptumsumu. Tomēr viss tas notika, neizprotot zvaigžņu un planētu dabu.

2. Astronomijas sākumi

Kaut arī senajā Ēģiptē un Grieķijā pazina piecas planētas, priekšstati par Visumu bija visai miglaini un neviens nezināja attālumus līdz planētām, zvaigznēm vai Saulei. Pavērsienu deva Galileo Galilejs, kas astronomijā ieveda tālskati. Galilejs bija vispusīgs un pats slīpēja lēcas un konstruēja tālskati, ar kuru 1609.gadā atklāja četrus Jupitera pavadoņus un Piena Ceļa zvaigznes. Gadu tūkstošiem Piena Ceļš bija tikai blāzmaina josla nakts debesīs. Galileja atklājumi bija zinātniskās astronomijas sākums un akceptēja Kopernika Saules sistēmas modeli.

Izmantojot tālskati, 17.gadsimta zinātnieki veica virkni atklājumu, no kuriem minēsim tikai dažus. Jau 1612.gadā vācu astronoms S. Marius atklāja Andromedas miglāju – mums tuvāko galaktiku, kuru Andromedas zvaigznajā var novērot ar neapbruņotu aci. Ka šis miglājs ir galaktika, kura atrodas 2.5 miljoni gaismas gadu attālumā no mums, noskaidroja tikai 20.gadsimta sākumā. Pirmos attāluma mērijumus līdz zvaigznēm veica vācu astronoms F. Strūve Tartu obsevatorijā tikai 1837.gadā. Gadu vēlāk vācu astronoms un matēmatiķis Fridrihs Besels precizēja mērījumus un aprēķināja attālumu līdz Gulbja zvaigznājam: zvaigzne 61 Gulbis atrodās 11.41 ± 0.02 gaismas gadus no Zemes. Gaismas gads (gg) ir attālums, ko gaisma noiet viena gada laikā (1gg = 9.461x10¹² km). Vēlāk divdesmitā gadsimtā noteica arī mūsu galaktikas Piena Ceļa izmērus (diametrs ap simts tūkstoš gaismas gadus, kas satur sevī ap 400 miljardus zvaigžņu. Atklāja jaunas galaktikas un galaktiku kopas, kuru attālums no mums ir miljardiem gaismas gadu! Uz šiem atklājumiem cilvēce gaidīja tūkstošiem gadu.

3. Visuma rašanās un evolūcija

Visuma izcelšanos, izmērus un evolūciju sāka izprast tikai 20.gadsimtā. Pirmos novērojumus par galaktiku kustību un attālumiem 1913.gadā veica amerikāņu astronoms V. Slipers (Vesto Slipher, 1875 - 1969). Viņš aprēķināja attālumu līdz Andromedas miglājam un noteica šīs galaktikas rotācijas ātrumu. Slipers arī pirmais novēroja sarkano nobīdi gslaktiku spektros, kas nozīmē, ka galaktikas attālinās no mums. Divdesmito gadu beigās sistēmātiskus novērojumus par sarkano nobīdi veica amerikāņu astronosms E. Habls (Edwin Hubble, 1889 - 1953), kas parādīja, ka galaktiku attālināšanās ātrums ir jo lielāks, jo tālāk galaktika atrodās no mums. Šie novērojumi parādīja, ka Visums nav statisks un izplešas. Tagad mēs zinām, ka galaktiku attālināšanās pēc Alberta Einšteina vispārīgās relativitātes teorijas ir laika-telpas metrikas izmaiņa – izplešas telpa un šī izplešanās notiek paātrināti. Tas bija jauns fakts, kas apstiprināja Einšteina teoriju.

Apvērsumu par Visumu un tā evolūciju veica beļģu astronoms un garīdznieks Žoržs Lemetrs (Georges Lemaitre, 1894 – 1966). Viņš pirms Edvina Habla novēroja Visuma izplešanos un konstatēja, ka galaktiku ātrumu projekcijas saplūst vienā punktā. No šiem novērojumiem Lemetrs formulēja hipotēzi, ka Visums ar miljardiem galaktiku un miljardu miljardiem zvaigžņu tālā pagātnē ir radies no mazas kncentrētas sistēmas – primārā atoma jeb singularitātes. Lemetra kritiķi šo hipotēzi nosauca par Lielo Sprādzienu (angliski Big Bang). Šodien Lemetra hipotēze ir atzīts fakts. Visums ir radies pirms 13.8 miljardiem gadu Lielā Sprādziena rezultāta. Visuma evolūcija no elementāro daļiņu plazmas līdz pirmiem atomiem ir aprakstīta teorētiski, bet visi teorijas paredzējumi ir apstiprināti ar astronomiskiem novērojumiem. Pirmās zvaigznes un pirmās galaktikas veidojās dažus simtmiljonu gadus pēc Lielā Sprādziena. Mēs zinām Visuma evolūciju un izmērus pēc Lielā Sprādziena no astronomiskiem novērojumiem, kaut arī mēs nezinām, kāpēc sprādziens notika un kas bija pirms tam!

Divdesmit pirmajā gadsimtā turpinājās straujā zinātnes attīstība, atsedzot gan paša cilvēka ģenētiku molekulārā līmenī, gan arī Visuma uzbūvi un evolūciju. Zinātne atšifrēja dzīvības izcelšanos un evolūciju uz Zemes pirms aptuveni četriem miljardiem gadu. Fiziķi pēc radioaktīvā urāna sabrukšanas noteica Saules sistēmas un Zemes vecumu (4.6 miljardi gadi). Jautājums par to, vai domājošas būtnes, līdzīgas Homo sapiens, eksistē mūsu Piena Ceļa galaktikā vai citur, ir atklāts. Lielie attālumi starp zvaigznēm un galaktikām padara iespējamos sakarus starp iespējamām civilizācijām problemātiskus. Tas jo vairāk uzliek mums par pienākumu sargāt dzīvību un Homo sapiens eksistenci uz mūsu planētas Zeme.

4. Cilvēks un mūsu planēta Zeme

Viss kļuva citāds pēc industriālās revolūcijas, kas sākas 18.gadsimta vidū, pastiprinājās 19.gadsimtā un pēc Otrā pasaules kara pārvērtās atmoenerģijas un datoru ērā. Šī industriālā revolūcija izmainīja gan pašu cilvēku un viņa dzīves veidu, gan apkārtējo pasauli. Tvaikmašīna un elektrība 19.gadsimtā izmainīja gan rūpniecību, gan pārklāja kontinentus ar dzeļceļa tīkliem un savienoja kontinentus ar tvaikoņiem un dīzeļa kuģiem. Divdesmitais gadsimts ieveda radioviļņus, atomenerģiju, pusvadītājus, datorus, internetu un daudz ko citu. Ķīmija jau deviņpadsmitajā gadsimtā pārvērta lauksaimniecību un divdesmitajā un divdesmitpirmajā gadsimtā kopā ar bioloģiju izraisīja revolūciju gan medicīnā, gan ģenētikā.

Civēces ceļš no astoņpadsmitā gadsimta līdz šodienai bija sarežģīts un grūtību pilns. Bads Eiropā deviņpadsimtajā gadsimtā, 12 stundu darbs rūpniecībā līdz Pirmajam pasaules karam, divi pasaules kari, pirmās atombumbas uz Hirosimu un Nagasaki un daudz kas cits. Pasaule arī šodien ir problēmu un pretrunu pilna, no kurām aplūkosim tikai dažas.

Neraugoties uz augsto ekonomisko attīstības līmeni Eiropā un Ziemeļamerikā, trešajā pasaulē 800 miljoni iedzīvotāju cieš badu. Papildus ap divi miljardiem pasaules iredzīvotājiem ir nepietiekams uzturs. Tas kopā sastāda ~40% no pasaules iedzīvotājiem. Tā ir viena no globālām cilvēces problēmām – šodien pasaules vadošās ekonomiskās valstis producē pārtikas produktus, kas nodrošinātu iztiku 12 miljardiem iedzīvotāju. Tomēr, reālā situācija ir savādāka.

Viena no aktuālām apkārtējās vides aizsardzības problēmām ir samazināt ogļskābās gazes izdalīšanos (CO₂) atmosfērā. CO₂gāze rodās termoelektrostacijās un daudzās rūpniecības nozarēs, un tā izmaina armosfēras caurlaidību, kas noved pie temperatūras pieaugumu, kas var izraisīt globālu katastrofu.

Otra problēma, kuru daļēji izdevās novērst, ir ozona caurums atmosfēras augstākos slāņos. Ozons ir skābekļa molekula ar trim skābekļa atomiem (O₃). Ozons absorbē ultravioleto Saules starojumu un nodrošina normālus dzīves apstākļus gan dzīvniekiem, gan augiem. Pagājušā gadsimta 70-to gadu beigās atmosfēras sastāva mērījumi parādīja drastisku ozona koncentrācijas samazināšanos. Ozona slānis atrodas stratosfērā ap 30 km augstumā un tā biezums ir ap desmit kilometru. Ozons rodās un sabrūk ultravioletā saules starojuma iespaidā. Skābekļa molēkula ultravioleto staru iespaidā sabrūk (O₂+ UV → 2O) un atbrīvotie skābekļa atomi veido ozonu (O₂+ O → O₃). Novērojumi parādija ka ozona koncentrācijas samazināšanās ir vislielāka virs Dienvidpola (Antarktika), kur ozona caurums aptvēra 27 miljonus kvadrātkilometrus – platību, kas ir lielāka par Antarktikas platību – 14 miljoni km²! Tālākie pētījumi parādīja, ka galvenais faktors ozona cauruma izveidošanā ir fluorhlorūdeņradis (CHClF₂), kuru plaši izmantoja kā šķidrumu saldēšanas iekārtās, smidzinātājos un kā šķīdinātāju. Hlora atoma (Cl) reakcijas no CHClF₂izjauc miljardiem gadu pastāvošo ozona līdzsvaru atmosfērā. Gadiem ilgā tehniskā CHClF₂izmantošana noveda pie katastrofālas situācijas, kas apdraudēja dzīvības eksistenci uz Zemes. Izrādās, ka ledusskapis virtuvē apdraudēja cilvēka eksistenci uz Zemes! Šodien ozona caurums ir manāmi samazinājies, un pēc atmosfēras fizikas speciālistu prognozes ozona caurums izzudīs 2050 gadā. Šo procesu sekmēja aizliegums izmantot tehnikā fluorhlorūdeņradi (starptautisks aizkiegums pieņemts 1987.gadā). Tagad ledusskapjos izmanto butānu (C₄H₁₀) un citus nekaitīgus šķidrumus. Problēmas aktualitāti parāda fakts, ka par šo problēmu ridinājumu trīs zinātnieki 1995.gadā saņēma Nobela prēmiju ķīmijā – Paul Crutzen (Holande), Mario Molina (Meksika) un Frank Sherwood Rowland (ASV).

Kopš 1945.gada augusta, kad pirmās ASV atombumbas tika nomestas uz japāņu pilsētām Hirosimu un Nagasaki, kas momentāni iznīcināja vairāk neka 200000 iedzīvotājus, sagrāva pilsētas centrus vairāku kilometru radiusā un prasīja vēl lielāku skaitu upurus no staru slimības, pasaule dzīvo ar atomkara draudiem. Pirmo atombumbu sprādziena jauda bija ekvivalenta 10 līdz 20 kilotonnu trinitrotoluola (TNT) sprādzienam. Šodien atombumbu sprādzienu jauda ir desmit līdz simts reižu lielāka un ūdeņražu bumbām pat tūkstošiem reižu lielāka. Kaut gan Apvienoto Nāciju Organizācija 1968.gadā apstiprināja līgumu par kodolieroču neizplatīšanu un atomenerģijas izmantošanu tikai miera vajadzībām, un šo līgumu parakstījusi 191 valsts, kopējais kodolieroču potenciāls ir ļoti liels, pietiekams, lai simts reizes iznīcinātu visu dzīvo uz Zemes! Aptuveni 90% no kodolieroču lādiņiem pieder ASV un Krievijas Federācijai. Kodolvalstis Indija, Pakistāna un Izraēla nav parakstījuši 1968.gada Apvienoto Nāciju līgumu. Bažas ir arī par atomieroču nokļūšanu teroristu rokās. Arī negadījumi ar atomieročiem var izraisīt katastrofu. Piemēram, kopš 1949.gada reģistrēti vairāk nekā 50 nelaimes gadījumi ar atomzemūdenēm, laimīgā kārtā bez sprādzieniem. Potenciālās atomieroču briesmas pasaulē eksistē.

Globalizācija sekmēja ekonomisko attīstību vadošās pasaules valstīs, un pirmā četrniekā pēc nacionālā kopprodukta ierindojās ASV, Ķīna, Japāna un Vācija. Globalizācija un ekonomiskā attīstība nevarēja samazināt trešās pasaules nabadzību, lokālos karus un citas globālās pretrunas. Neraugoties uz augsto nacionālo kopproduktu minētajās valstīs, starpība starp bagātiem un mēreniem pilsoņiem attīstītās valstīs pieaug. Aplūkosim to ar piemēru no Vācijas. Privātā kapitāla apjoms Vācijā 12x10¹² € ir salīdzināms ar visas Eiropas Savienības ekonomisko kopprodukciju! Tomēr šī kapitāla sadalījums pa iedzīvotāju slāņiem ir ļoti nevienmērīgs: 10% iedzīvotāju rokās ir 2/3 kopīgā kapitāla un 50% iedzīvotāju rokās ir tikai 1% no šī kapitāla. Beidzamos desmit gados šī atšķirība ir pieaugusi, kas deformē sociālo līdzsvaru sabiedrībā.

Šogad Nobela prēmija ekononomikā piešķirta profesoram Angusam Dītonam (Angus Deaton). Dītons dzimis Edinburgā (Skotija) un ir elitārās Prinstonas universitātes (ASV) profesors. Nobela prēmijas komitēja formulēja Dītona zinātniskos nopelnus kā mēģinājumu likvidēt sociālās pretrunas un nevienlīdzību ar patēriņa regulāciju pasaules ekonomiskā sistēmā. Tieši tas ir nepieciešams šodienas pasaulei un globalizācijai!

Literatūra

[1] Der neue Fischer Weltalmanach 2016, Fischer Taschenbuch, S. Fischer Verlag, Frankfurt (M)

[2] Hans M. Kristensen, Robert S. Norris „Worldwide deployments of nuclear weapons, 2014“, Bulletin of the Atomic Scientists 2014, doi: 10.1177/009 6340214547619

[3] Hans M. Kristensen, Robert S. Norris „Russian nuclear forces, 2015“,Bulletin of the Atomic Scientists 2015, doi: 10.1177/009 6340215581363

[4] Markus M. Grabka und Christian Westermeier „Anhaltend hohe Vermögensungleichheit in Deutschland“. In: DIW, Wochenbericht 9/2014, S. 151-164

Austrālijas aborigēnu glezniecība Kakadu nacionālā parkā: Mimi-gars, kas nes laimi medniekiem	Maiju un acteku Saules akmens kalendārs, kas iekalts 25 tonnas smagā bazalta bluķī 3.6 m diametrā ir viens no vecākiem pasaules kalendāriem. Kalendārs veidots neatkarīgi no Eiropas un Āzijas civilizācijām un ir viens no precīzākiem antīkiem kalendāriem
NASA astrofiziķi nesen ar kosmisko teleskopu atklāja galaktiku Abell 2744, kas izveidojās agrīnā Visumā aptuveni 500 miljonus gadu pēc Lielā Sprādziena. Starojums, kuru mēs šodien uztveram, tika izstsrots pirms 13 miljardiem gadu	Andromedas miglājs ir tuvākā galaktika mūsu Piena Ceļam 2.5 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes. Gaisma no Andromedas miglāja, ko uztveram šodien, tika izstarota pirms 2.5 miljoniem gadu, kad uz Zemes Homo erectus „izgudroja“ akmens ķīli