Początek. Jim Baggott
Читать онлайн книгу.
jednak odkrycie w CERN w lipcu 2012 roku czegoś, co bardzo mocno przypomina bozon Higgsa z Modelu Standardowego, sugeruje, że białe plamy w historii Wszechświata mogą być ograniczone jedynie do jednej bilionowej części pierwszej sekundy. Z całym szacunkiem, ale to całkiem niezły wynik.
Decydując się na przedstawienie opowieści w porządku chronologicznym, podjąłem się zadania, które pod pewnym względem jest dużym wyzwaniem. Taki schemat oznacza, że w pierwszych rozdziałach zderzymy się z dość trudnymi, wymagającymi tematami z zakresu fizyki, a ponieważ większość obserwacyjnych dowodów, które kształtują naszą wiedzę o wczesnym Wszechświecie, związana jest ze zjawiskami, jakie zaszły później w jego historii, są w mojej opowieści miejsca, gdzie będę prosił o to, aby chwilowo wstrzymać się z żądaniem przedstawienia twardych dowodów.
Rozdział 4 przenosi opowieść w czas formowania pierwszych gwiazd i galaktyk, między 300 a 550 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Piszę w nim o drobnych niejednorodnościach w rozkładzie materii, które odegrały zasadniczą rolę w kształtowaniu Wszechświata, a jak sądzimy, zostały utrwalone przez inflację kosmologiczną w wielkoskalowej strukturze Wszechświata, piszę też o tajemniczej ciemnej materii, która, jak się uważa, stanowi dziś prawie 27 procent całkowitej masy/energii Wszechświata. Rozdziały 4 i 5 zawierają szczegółowe, zgodne z aktualnym stanem wiedzy informacje na temat ewolucji gwiazd i gwiezdnej nukleosyntezy, dzięki której powstają pierwiastki od helu do żelaza. Do objaśnienia istnienia pierwiastków cięższych od żelaza potrzebne są kataklizmiczne wybuchy gwiazd supernowych.
Pojawienie się w obłokach gazowo-pyłowych, powstałych w wyniku eksplozji gwiazd, wielu różnorodnych związków chemicznych prowadzi do powstania w przestrzeni międzygwiazdowej cząsteczek, które obecnie uważamy za ważne w chemii procesów życiowych. Cząsteczki te zasiewają obłoki materii międzygwiazdowej, które stopniowo zagęszczają się i ostatecznie zapadają grawitacyjnie, aby uformować nowe gwiazdy trzeciej generacji i towarzyszące im układy planetarne. W rozdziale 6 opisuję przebiegający około 4,6 miliarda lat temu proces formowania Układu Słonecznego z ogromnego, wirującego obłoku molekularnego, który zagęszcza się i zapada. Ze znajdującego się na obrzeżach obłoku pyłu powstają pierwsze skały i metale. Materia zlepia się, pojawiają się planetozymale, z których ostatecznie formują się planety wewnętrzne.
W rozdziale 7 skupiamy uwagę na wczesnej historii Ziemi, dyferencjacji, w wyniku której tworzy się jądro, płaszcz, skorupa, ocean i atmosfera, a także czynnikach decydujących o składzie warstw powierzchniowych i temperaturze. Ziemia zyskuje naturalnego satelitę, Księżyc, w wyniku zderzenia z innym ciałem o rozmiarach planety, które otrzymało nazwę Teja. Płynny płaszcz ziemski podlega konwekcji, kontynenty zaczynają się przemieszczać. Przegrupowanie planet zewnętrznych ma swój udział w Późnym Ciężkim Bombardowaniu, w którego wyniku na powierzchnię Ziemi spada miliard miliardów ton skał i lodu. Śledzimy przemiany na planecie do momentu, gdy warunki na Ziemi stają się odpowiednie do pojawienia się życia.
Rozdział 8 zaczyna się, gdy na Ziemi panuje ciepły, wilgotny klimat, powierzchnia jest stosunkowo stabilna, skąpana w najróżniejszych związkach chemicznych, o których wiemy, że są kluczowe dla rozwoju życia, są też w głębi oceanu naturalne systemy geologiczne, które mogą pełnić funkcję fabryk zamieniających proste, nieorganiczne związki chemiczne w złożone układy biochemiczne. Znalezione skamieniałości pokazują, że prymitywne, jednokomórkowe organizmy istniały na Ziemi około 3,5 miliarda lat temu, ledwie miliard lat po jej uformowaniu. Jak przebiega abiogeneza – spontaniczne powstanie żywych organizmów z materii nieożywionej – zasadniczo pozostaje zagadką. Dysponujemy interesującymi teoriami, lecz na razie nie istnieje „model standardowy” opisujący narodziny życia.
Niezależnie od tego, jak do abiogenezy doszło, wiemy, że podstawowe struktury biologiczne, które pojawiły się mniej więcej 3,5 miliarda lat temu, stanowią szablon powielany potem we wszystkich formach życia. W rozdziale 9 opisuję, jak wczesne organizmy jednokomórkowe wykorzystały fotosyntezę do terraformowania planety, wypompowując do atmosfery tlen jako produkt uboczny tego procesu. Obecność tlenu otwiera przed ewolucją nowe możliwości eksperymentowania. Niektóre organizmy jednokomórkowe łączą się teraz ze sobą, aby utworzyć złożone komórki, a kolejne fuzje prowadzą do powstania coraz większych i większych stworzeń wielokomórkowych. Po upływie 2,8 miliarda lat, wypełnionych ewolucyjnymi przemianami, pojawiają się pierwsze prymitywne zwierzęta.
Opowieść o wydarzeniach z ostatnich 540 milionów lat to pieśń lodu i ognia. Rozdział 10 pokazuje gwałtowne wahania warunków środowiska, przeplatanie się surowych epok lodowych z zabójczymi erupcjami wulkanów, urozmaiconych przez co najmniej jedno uderzenie asteroidy. Życie utrzymuje się, zarówno w oceanach, jak i na lądzie. Ewolucja napędza okresy szalonej dywersyfikacji, najróżniejsze gatunki zwierząt powstają tylko po to, aby za chwilę zostać okrutnie zmiecione przez serię masowych wymierań o zasięgu globalnym. W jednej z takich katastrof, do której doszło 252 miliony lat temu, nazywanej „wielkim wymieraniem permskim”, zginęło 95 procent wszystkich zwierząt morskich i znaczna liczba gatunków zwierząt lądowych. Jednak po każdym wymieraniu następuje ewolucyjna „radiacja”, zapełniająca wyczyszczone niemal do imentu nisze ekologiczne. Na popiołach wielkiego wymierania permskiego rodzi się epoka dinozaurów, których panowanie na Ziemi trwa do chwili, gdy i one zostają zmiecione przez uderzenie asteroidy 66 milionów lat temu.
Pośród stworzeń, które przetrwały tę ostatnią katastrofę, znajdują się małe ssaki. W rozdziale 11 opisuję ewolucyjną radiację, która teraz następuje, zwracając szczególną uwagę na naczelne. W miarę postępującej dywersyfikacji gatunku linia ewolucyjna naczelnych rozgałęzia się, prawie jak gałęzie drzewa. Pierwsza gałąź to wyrakowate, następne gałęzie zajmują małpy Nowego Świata, małpy Starego Świata, gibonowate, orangutany i goryle. Na koniec, 5–7 milionów lat temu, od pnia odłącza się gałąź szympansów, a w rodzinie człowiekowatych wyróżnia się podrodzina Homininae.
Śledzenie genealogii współczesnych ludzi od tego punktu jest bardzo problematyczne i obciążone sporami. Zapis kopalny stanowi wsparcie linii, która zaczyna się 4–7 milionów lat temu i przez rodzaj Australopithecus, datowany na 2–4 miliony lat temu, dociera 2 miliony lat temu do wczesnych przedstawicieli rodzaju Homo. Należący do tej rodziny gatunek Homo sapiens pojawia się w Afryce 200 000 lat temu.
Nie można mieć wątpliwości, że tym, co wyróżnia ludzi na tle innych gatunków, jest ludzka świadomość. Zdolność abstrakcyjnego myślenia, kreatywna wyobraźnia i rozwój inteligencji pozwoliły człowiekowi zerwać okowy teraźniejszości i stanowią fundament szybkiego wzrostu populacji na planecie do dzisiejszej wartości 7,2 miliarda. Rozdział 12 jest próbą opisania, jak powstała i ewoluowała świadomość, jej podstaw genetycznych oraz bliskich powiązań z rozwojem mowy i społeczeństwa.
W tabeli 1 przedstawiłem „linię czasu stworzenia świata”. Lista pokazuje momenty powstania poszczególnych składników, od przestrzeni, czasu i energii, aż do ludzkiej świadomości, w odniesieniu do teraźniejszości (2015) oraz do chwili „zero”, czyli Wielkiego Wybuchu. Chcąc umieścić te kamienie milowe w perspektywie, którą zwykli śmiertelnicy mogą pojąć, dokonałem rzutowania całej linii czasu od Wielkiego Wybuchu do chwili obecnej na pojedynczy, hipotetyczny, dwudziestoczterogodzinny „dzień stworzenia”.
TABELA 1. Linia czasu stworzenia świata
| Rozdział | Powstanie... | Czas mierzony od teraźniejszości (2015)* | Czas mierzony od Wielkiego Wybuchu | Czas rzutowany na pojedynczy „dzień stworzenia” |
| 1 | przestrzeń, czas i energia | 13,8 Ga | 0 | północ |
| 2 | masa |