Необятният космос с Карл Сейгън


Има книги, след прочитането на които оставам безмълвен за дълго време, загледан в самото книжно тяло. Единственото, което можех да кажа след това, е: “Еха!”. “Космос” на Карл Сейгън е точно такава книга. Тя за пореден път ми даде убеждение, че светът необятен, безкрайно разнообразен и непознаваем. Може би в това се състои и неговото очарование, обаяние и прелест. Ще цитирам известния български учител по физика от Казанлък Теодосий Теодосиев, от едно негово интервю преди няколко месеца: “Знанието е крайно, незнанието е безкрайно”. Карл Сейгън издава Книгата през 1980 година, като един вид книжна версия на вече нашумялата научно-популярна телевизионна поредица Космос. Луксозното българско издание на ИК “Бард” мога да определя като чудесно произведение на печатарското изкуство (не съм виждал американския оригинал за съжаление). Книгата е наситена с богат снимков материал с много и ясни обяснения. 

Самото четиво е разделено на няколко глави, разглеждащи елементарните частици, теориите за създаването на космоса, слънчевата система, звездите, планетите, галактиките, астероидите, кометите, както и история на космологичните науки и историята на живота на Земята. Изказът е разбираем и увлекателен. Сейгън (да благодаря на преводача и редакторите) се опитва със семпли примери да представи сложните неща от физиката, биологията, генетиката, химията и астрономията.

Вероятно книгата би била много подходяща за ученици от средните класове, както и всички любители на природните науки, които се захласват по светлинките в ясното нощно небе, за хора жадуващи да опознаят прашинките от безкрая. 

 

Любими (сред многото) цитати:

 

Изглежда сексът е бил изобретен преди около два милиарда години. Преди това нови форми на живот са можели да се появят само чрез натрупването на произволни мутации — подбор на промените, буква по буква, в генетичните инструкции. Еволюцията трябва да е била агонизиращо бавна. С изобретяването на секса, два организма вече могат да си разменят цели параграфи, страници и томове от своя ДНК код, като по този начин се създават нови варианти, готови за ситото на естествения подбор. Освен това организмите били селектирани по отношение на предразположеността си към секса — тези, които го намират за безинтересен, бързо изчезват от световната сцена. И това е вярно не само за микроорганизмите отпреди два милиарда години. Днес ние, хората, също имаме осезаема склонност към това да си разменяме сегменти от своята ДНК.

***

Една и съща материя изгражда както мен, така и един дъб. Ако се върнем достатъчно назад, ще открием нашия общ предшественик.

Живата клетка е толкова сложна и красива конструкция, колкото е и царството на галактиките и звездите. Изящните механизми на клетката се развиват малко по малко в продължение на четири милиарда години. Парченцата храна се превъплъщават в клетъчните машини. Това, което днес са бели кръвни телца, вчера е било спаначено пюре. Как го постига клетката? Вътре в нея се крие лабиринт, чиято изкусна архитектура поддържа собствената й структура, преобразува молекули, складира енергия и се приготвя за самовъзпроизвеждане.

***

И ако бихме могли да проникнем през някоя пора в клетъчното ядро, ще открием нещо, което прилича на експлозия във фабрика за спагети — безредно множество от гънки и нишки, които всъщност са двата вида нуклеинови киселини: ДНК, която знае какво трябва да бъде направено, и РНК, която съобщава дадените от ДНК инструкции на останалите части от клетката. Те са най-доброто, което четири милиарда години еволюция са успели да създадат, и съдържат пълния набор от инструкции за създаването на една клетка, дърво или човек. Ако бъде написана на някакъв нормален език, количеството информация в човешката ДНК ще заеме стотина дебели книжни тома. Нещо повече — ДНК молекулите знаят как да направят, с някои извънредно редки изключения, идентични копия на самите себе си. Те знаят необикновено много.

***

Човешката ДНК е стълбица с дължина един милиард нуклеотида. Повечето от възможните комбинации от нуклеотиди не носят никакъв смисъл — те биха предизвикали производството на ензими без полезни функции. Само крайно ограничен брой молекули на нуклеиновите киселини носят някаква полза за такива сложни форми на живот, каквито сме ние. Но дори при това положение броят на полезните начини, по които биха могли да бъдат свързани нуклеиновите киселини, е зашеметяващо голям — може би много по-голям от този на всички протони и електрони във Вселената.

***

Досега никога не се е случвало някой да смеси газовете и водите на примитивната Земя и в края на експеримента нещо да изпълзи от опитния съд. Най-малките известни понастоящем организми — вироидите — са съставени от под 10 000 атома. Те причиняват няколко различни заболявания по култивираните растения и вероятно са се развили сравнително неотдавна от по-сложни, а не от по-прости същества. И наистина би било трудно да си представим един още по-прост организъм, който да бъде жив в какъвто и да било смисъл на думата. Вироидите се състоят почти изцяло от нуклеинови киселини, за разлика от вирусите, които имат още и протеинова обвивка. Те са просто една-единствена нишка РНК, която има или линейна, или затворена кръгова геометрия. Въпреки миниатюрните си размери, вироидите все пак процъфтяват, тъй като са безмилостни паразити, които не се спират пред нищо. Подобно на вирусите, те просто превземат молекулярните механизми на една много по-голяма от тях и безупречно функционираща клетка и я превръщат от фабрика за производство на още клетки във фабрика за производство на още вироиди.

***

Все пак науката е само коригиращо се начинание.

***

Земята е един малък и крехък свят. Тя има нужда да бъде обичана.

***

Термоядрените реакции, подобни на тези във водородните бомби, поддържат Слънцето в условията на една ограничена и непрекъсната експлозия, при която всяка секунда 400 млн. тона (4 x 1014 грама) водород се превръщат в хелий.

***

Азотът в нашата ДНК, калцият в зъбите ни, желязото в кръвта ни, въглеродът в ябълковите сладкиши — всички те са били създадени във вътрешността на загиващи звезди. Направени сме от звездна материя.

***

Откриването на Големия взрив и отдалечаването на галактиките става благодарение на едно обикновено природно явление, наречено Доплеров ефект. То е нещо обичайно за физиката на звука. Представете си следната ситуация: шофьорът на кола, която минава край нас, надува клаксона. Вътре в колата шофьорът чува равномерен звук с постоянна височина на тона. Отвън обаче ние чуваме характерна промяна в тази височина. За нас звукът на клаксона се спуска от високи към ниски честоти. Спортна кола, която развива 200 километра в час, се движи с почти една пета от скоростта на звука. Звукът представлява последователност от вълни, които се разпространяват във въздуха с редуващи се гребени и падини. Колкото по-близо една до друга са вълните, толкова по-висока е честотата или тонът; колкото по-раздалечени са, толкова по-нисък е тонът. Ако колата се отдалечава от нас, тя разтегля звуковите вълни, като — от наша гледна точка — ги измества към по-нисък тон и издава характерния звук, който всички познаваме. Ако колата идва към нас, звуковите вълни се събират, честотата се повишава и ние чуваме висок вой. Ако знаем каква е принципната височина на тона на клаксона (докато колата е в покой), бихме могли да познаем нейната скорост със завързани очи — само по промяната във височината на тона.

Светлината също представлява вълна. За разлика от звука, тя може да пътува без проблеми и във вакуум. Съответно Доплеровият ефект е в сила и при нея. Ако — вместо звук — автомобилът по някаква причина изпуска отпред и отзад лъчи чиста жълта светлина, нейната честота би се повишила леко, когато колата приближава, и би се намалила, ако тя се отдалечава. При обикновени скорости ефектът не би бил доловим. Ако обаче колата се движи със скорост, близка до тази на светлината, ние бихме могли да видим как цветът на светлината се променя към по-висока честота (т.е. към синьо), когато колата се приближава към нас, и съответно към по-ниски честоти (т.е. към червено), когато тя се отдалечава. Обект, който се приближава към нас с много висока скорост, се вижда с отместен към синьо цвят на спектралните линии. Обект, който се отдалечава от нас с много висока скорост, има отместени към червено спектрални линии. Тази промяна към червено, която се наблюдава в спектралните линии на далечните галактики и се интерпретира като Доплеров ефект, е ключът към космологията.

***

Един вирус се нуждае от 10 000 бита, които приблизително се равняват на количеството информация на тази страница. Вирусната информация обаче е проста, изключително компактна и невероятно ефикасна. Четенето й изисква много голямо внимание. Това са инструкциите, необходими на вируса, за да зарази друг организъм и да започне да се възпроизвежда в него — единствените неща, на които е способен. Бактериите използват около един милион бита информация, т.е. около 100 печатни страници. Една бактерия има да прави много повече неща, отколкото един вирус. За разлика от вирусите, те не са същински паразити, а трябва да си изкарват прехраната с труд. Ето защо свободно плуващата едноклетъчна амеба е много по-сложна; тъй като в нейната ДНК има четиристотин милиона бита информация, за създаването на друга амеба ще бъдат необходими близо 80 тома от по 500 страници.

Един кит — или един човек — има нужда от около пет милиарда бита. Това са 5 х 109 бита информация, които се съдържат в нашата енциклопедия на живота — в ядрото на всяка наша клетка. Ако тази информация се запише — например на английски — тя би запълнила хиляда тома. Всяка една от вашите сто билиона клетки съдържа пълната библиотека с инструкции, необходими за създаването на която и да било ваша част. Всяка клетка във вашето тяло се е получила чрез последователни деления, започнали от една-единствена клетка — оплодената яйцеклетка, създадена от родителите ви. Всеки път, когато тази клетка се е деляла — при всичките многобройни ембрионални етапи, по които се е стигнало до вашето създаване — първоначалният набор от генетични инструкции се е копирал с изключително голяма точност. Сега клетките на черния ви дроб разполагат с невлезли в употреба знания за това, как да се направят клетките на вашите кости. Обратното също е вярно. Генетичната библиотека съдържа всичко, което тялото ви умее да прави само. Древната информация е записана с изчерпателни, внимателни, разточителни подробности — как да се смеем, как да кихаме, как да вървим, как да разпознаваме форми, как да се възпроизвеждаме, как да усвоим енергията на една ябълка. Ако се изразят на езика на химията, инструкциите за първите етапи на разграждане на захарите в една ябълка биха изглеждали като схемата на предходните две страници.

Стефан Станчев

гр. София, 12.06.2020

Вашият коментар

Попълнете полетата по-долу или кликнете върху икона, за да влезете:

WordPress.com лого

В момента коментирате, използвайки вашия профил WordPress.com. Излизане /  Промяна )

Google photo

В момента коментирате, използвайки вашия профил Google. Излизане /  Промяна )

Twitter picture

В момента коментирате, използвайки вашия профил Twitter. Излизане /  Промяна )

Facebook photo

В момента коментирате, използвайки вашия профил Facebook. Излизане /  Промяна )

Connecting to %s