Если рассмотреть эволюцию объектов во Вселенной в плане атомарной сложности от начала её рождения, от момента “Большого Взрыва” (БВ), то можно выделить космологическую, химическую и биологическую стадии эволюции. По современным представлениям Вселенная возникла ~ 13,6 млрд лет назад из точки сингулярности в результате БВ. По крайней мере, “красное смещение” галактик, открытое Хабблом, и интерпретируемое эффектом Доплера, а также открытие реликтового излучения, говорят в пользу теории “Большого Взрыва”. Точка сингулярности (сингулярное состояние) – это начальное состояние Вселенной, когда всё вещество как бы собрано в одну точку, а его плотность обращается в бесконечность. А теория БВ – это модель “горячей” Вселенной, предложенная Гамовым из предположения, что, на ранней стадии развития Вселенной, вещество и находящееся с ним в равновесии излучение имели очень высокую температуру. Теоретически это было предсказано А. Фридманом в рамках ОТО. Освободиться от точки сингулярности в космологических моделях в рамках ОТО вряд ли удастся. Но необходимо учесть, что ОТО является классической теорией. Между тем истинная теория гравитационного поля должна быть квантовой. А квантовые эффекты вблизи точки сингулярности сильно возрастают [1].

Космологические модели рассматривают эволюцию Вселенной как смену четырёх эр – адронной, лептонной, радиационной и звёздной. Продолжительность адронной эры t ~10^-4с от начала БВ, заканчивается она при температуре Т ~10¹²К, которая определяется массой самого лёгкого адрона (Е ~ mc² ~ kT). К концу этой эры плотность становится сравнима с плотностью ядерного вещества ~10¹⁷г/см³. При температуре T <10¹²К, адроны уже не могут спонтанно рождаться из кварков. Теперь излучение состоит в основном из лептонов и фотонов. По мере дальнейшего охлаждения появляются процессы 2γ → е⁺ + е^-. Это время соответствует уже лептонной эре, оно t ~1сек и к концу лептонной эры плотность ~10⁴г/см³. То есть по мере охлаждения во Вселенной преобладали вначале адроны, затем лептоны.

При дальнейшем уменьшении температуры уже не могут спонтанно рождаться лептоны и излучение состоит в основном из фотонов. Это начало радиационной эры. Конец этой эры определяется моментом, когда излучение (фотоны) существуют отдельно от вещества (адроны и лептоны). Эта эра заканчивается через ~10⁶ лет после начала БВ. Плотность вещества становится больше плотности излучения. Это соответствует уже звёздной эре, началу процессов образования протозвёзд и протогалактик в силу гравитационной неустойчивости.

Если исходить из кварковой модели адронов, то раннюю Вселенную можно рассматривать как состоящую из фотонов, лептонов, антилептонов, кварков и антикварков. При температуре, соответствующей лептонной эре (~10¹⁰К), в ранней Вселенной, состоящей из электронов, позитронов, нейтрино, антинейтрино, нейтронов, протонов и фотонов, уже могли образоваться различные ядра, включая и гелий.

При температуре порядка ~3х10⁸К, что соответствует возрасту Вселенной ~35 мин после начала БВ, процессы образования ядер прекращаются. А когда температура падает до ~3000⁰К, что соответствует возрасту Вселенной ~7х10⁵ лет, химической энергии связи становится достаточно, чтобы образовались устойчивые нейтральные атомы водорода и гелия. При такой температуре начинается рекомбинация. Ядра гелия и протоны присоединяют к себе электроны и превращаются в нейтральные атомы, образуя дозвёздный газ (70% водорода и 30% гелия) [2,3].

Итак, время появления первых нейтральных атомов примерно 10⁶ лет после начала “Большого Взрыва”. Вещество начинает доминировать над излучением. Никаких галактик и звёзд не было. Затем разворачивается грандиозная картина образования структур Вселенной – галактик, звёзд, планет. Но для того, чтобы они образовались, Вселенная должна была потерять свою пространственную однородность в силу гравитационной неустойчивости [11].

Звезда, содержащая водород и гелий, представляет собой газовый сгусток, который сжимается под влиянием гравитации. Гравитационная энергия переходит в тепловую, и начинается разогрев центральной зоны звезды до температуры “включения” термоядерной реакции превращения водорода в гелий. Это превращение сопровождается большим выделением энергии. При этом возможны два типа реакций с участием водорода – водородный и углеродный циклы. В водородном цикле сначала образуется дейтерий, затем изотоп гелия ³He, а затем обычный гелий ⁴He.

Углерод может быть образован в результате реакции:

⁴He + ⁴He → ⁸Be + ⁴He → ¹²C + γ

Вторая часть этой реакции носит резонансный характер, что обеспечивает образование достаточного количества углерода, необходимого для формирования жизни во Вселенной.

В дальнейшем по мере эволюции звезды, её ядро достаточно обогащается тяжёлыми элементами. Процесс образования таких ядер сопровождается также и их распадом. В этом случае в наиболее благоприятных условиях находятся ядра с наибольшей удельной энергией связи. Этим объясняется повышенное содержание ядер группы железа. После полного истощения внутренних источников энергии при массе звезды, превосходящей 1.4 m_Солнца, давление не может уравновесить силу тяготения. Происходит гравитационный коллапс. В результате мы имеем вспышку Сверхновой, нейтронную звезду и газовую туманность. Из этого “праха” формируются звёзды нового поколения, более богатые тяжёлыми элементами. Ядра тяжелее железа образуются за счёт реакций радиоактивного захвата нейтронов элементами группы железа. Таким образом, звёзды фактически являются “фабриками” по производству химических элементов. Это всё этапы космологической эволюции [2,4].

Дальнейший процесс усложнения идёт через образование молекул. И неограниченный характер этого процесса обеспечен углеродом. На основе углерода могут возникать цепи молекул огромной длины. Так полимерные макромолекулы содержат до миллиона атомов, соединённых химическими связями. К ним, в частности, относятся молекулы ДНК, РНК, белки – основные “строительные материалы” всех живых организмов. ДНК – высокобиополимерное природное соединение, содержащееся в ядрах клеток живых организмов. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеиновых цепей, закрученных одна вокруг другой в спираль.

Биологическая форма движения материи является качественно более сложной. Феномен жизни идентифицируют с феноменом ДНК и её эволюционного предшественника – РНК. Оба они способны обеспечивать репликацию себе подобных молекул и за счёт сбоев в этой репликации – мутаций – обеспечить возможность естественного отбора и прогрессивную эволюцию живых организмов. Основоположником эволюционной теории в биологии является Ч.Дарвин. В соответствии с этой теорией, основным механизмом возникновения новых видов является естественный отбор. В XX-м веке эта теория была расширена, дополнена данными молекулярной биологии, генетики и получила название синтетической теории эволюции.

Теперь мы знаем, что ДНК в клеточном ядре организована в многочисленные самовоспроизводящиеся гены, способные мутировать с образованием разных аллелей, или альтернативных форм. Существуют структурные гены, в которых закодирована информация, необходимая для синтеза того или иного белка. Существуют гены-регуляторы, которые “включают” и “выключают” структурные гены. Мутации структурного гена приводят к синтезу изменённого белка, что в свою очередь ведёт к созданию отклоняющегося признака. Возможные генные мутации – это необходимое условие многообразия жизни. Эволюция путём естественного отбора происходит в два этапа. Первый этап – это создание генетической изменчивости. Второй этап – это упорядочивание этой изменчивости путём отбора. Именно этот этап естественного отбора определяет направление эволюции, повышая частоту тех генов и генных сочетаний, которые адаптированы к условиям данного времени и места.

Гены – это небольшие участки молекулы ДНК, в которых закодирована информация о строении одной молекулы белка или РНК, они несут информацию об определённом признаке или функции организма. Это структурная и функциональная единица наследственности. Геном – это вся совокупность ДНК человека, включая всю информацию, которая содержится в генах. В рамках проекта “Геном человека”: человеческий геном занимает 23 тома; ~5-8% генома остаются “непрочитанными”; генов, кодирующих белки, ~20.000. Белки – это биомолекулы, состоящие из 20 аминокислот, хотя их ~500. По какому принципу был сделан выбор – не ясно, скорее всего это определилось конкуренцией. 20 аминокислот комбинируются в уникальные последовательности – различные белки, которые необходимы для ВСЕГО и составляют ~15-20% общей массы человека.

Биохимики Холдейн и Опарин, по-видимому, первыми осознали, что предпосылкой для возникновения жизни могла явиться восстановительная атмосфера, не содержащая кислород. Ультрафиолетовое излучение Солнца поставляло энергию, способную обеспечить синтез многих органических веществ из воды, двуокиси углерода и аммиака. Это была гипотеза возникновения жизни из неживой материи в условиях первобытной Земли. Проблему происхождения живых клеток из неживого вещества можно разбить на проблемы сырья (планета + соответствующая атмосфера), мономеров (синтез биологических мономеров), полимеров (полимеризация мономеров), изоляции и репродукции. Возникновение первичной, вторичной атмосферы Земли вопросов практически не вызывает. Она состояла из водяных паров, метана, двуокиси углерода, окиси углерода, аммиака, азота и сероводорода. В этой примитивной атмосфере должны были появиться аминокислоты – для белков; сахара, фосфаты и органические основания – для нуклеиновых кислот; липиды – для мембран, и ряд других органических соединений. Опыты показали, что легче всего могли синтезироваться аминокислоты. Если для синтеза белков необходимы 20 аминокислот, то для образования нуклеиновых кислот требуются два вида сахаров (рибоза для РНК и дезоксирибоза для ДНК), фосфаты и азотистые основания. Сахара могут образовываться в результате конденсации формальдегида. Проблема синтеза мономеров не заключает в себе каких-либо фундаментальных трудностей. А с полимеризацией мономеров возникла следующая проблема. В построении цепи полимера участвуют элементы воды, избыток которой способствуют гидролизу, а не полимеризации. Конкуренция со стороны молекул воды заставила биохимиков искать механизмы, которые уменьшили бы количество воды в непосредственной близости от полимеризующихся соединений. Возникновение таких капель, обогащённых полимерами (предшественников живого, коацерватов, микросфер) изучали Опарин и Фокс. Их эксперименты показали, что основной является идея выживания в результате химического отбора, который мог существовать до появления молекул, играющих роль носителей информации. Подобные системы способны катализировать реакции, в результате которых увеличивается их масса и возрастает прочность барьера, отделяющего их от внешней среды.

Какова палеонтологическая летопись появления и развития жизни? Возраст Земли ~ 4,5 млрд лет. Возраст древних земных пород, в которых найден углерод органического происхождения ~ 3,7 млрд лет. Причём следы жизни обнаруживаются одновременно с первыми следами воды. Цепь питания древних организмов была хорошо сбалансирована. Автотрофы образовывали органические вещества из неорганических, используя или химическую энергию (хемоавтотрофы) или солнечную (фотоавтотрофы). А гетеротрофы потребляли то, что производили автотрофы. Первые живые организмы были анаэробами, т.е. не использовали кислород. Причина этого – состав древней атмосферы. Кислород, скорее всего, образовывался не за счёт бактериального фотосинтеза, а за счёт физико-химических процессов.

Примерно 2 млрд лет назад ситуация изменилась. Произошла “кислородная” революция. Стала возможной аэробная форма жизни, т.е. с использованием кислорода для дыхания. Около 1 млрд лет назад количество кислорода в атмосфере достигло современного уровня (~20%). Возникновение озонового слоя привело к уменьшению ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли. В результате практически прекратился небиологический синтез органического вещества. Биологический фотосинтез с использование видимого излучения компенсировал эту недостачу с лихвой. На Земле прочно утвердился тип жизни, зависящий от солнечной энергии. Таким образом, была подготовлена почва для биологической эволюции.

Первые организмы были способны лишь выжить в присутствии кислорода. Позднее появились клетки, которые стали активно использовать кислород для своего метаболизма, что давало им возможность извлекать больше энергии из пищевых веществ. Появились клетки, у которых генетический материал был собран в ядре и окружён мембраной. Именно такие ядерные клетки были более высоко организованы и способны к половому размножению – процессу, при помощи которого генетические вариации родительских особей могут передаваться их потомкам. Половое размножение ускорило ход эволюции. Все многоклеточные растения и животные возникли в процессе эволюции из одноклеточных.

Итак, палеонтологическая летопись позволяет говорить о следующем:

- жизнь на Земле имела начало во времени;

- в земных слоях зафиксированы основные этапы появления живого;

- развитие живого идет от простого к сложному;

- на вершине живой материи находится вид Homo Sapiens – Человек разумный.

Эволюционная история животных и растений предстаёт в виде ряда биологических реакций на возможности, представляемые средой. Вымирание представляет собой меру того, сколь успешно эволюция сумела справиться с адаптированием организмов к данным условиям среды. С исчезновением определённых условий исчезают и адаптированные к ним организмы. Отбор получает возможность развивать новые типы организмов. Причём исчезающие группы замещаются не совершенно новыми группами, а ветвями, отходящими от сохранившихся линий. Т.о. эволюционная история живой материи связана с физической историей Земли. Она является её отображением.

Мы рассмотрели вкратце классическую общепринятую “теорию” эволюции материи во Вселенной от точки сингулярности до появления первой клетки. Конечно, назвать её строго научной теорией нельзя, ибо она содержит ещё много “тёмных пятен”. Но принять её за основу можно, ибо всё изложено с учётом фактов, исследований, экспериментов, опытов. Открытым остаётся вопрос о природе точки сингулярности, которая скорее всего связана с проблемой высокоэнергетического физического вакуума. Возможности самопроизвольного возникновения жизни оценены Янгом: “Камень преткновения в наших попытках понять происхождение жизни – невозможность представить себе те процессы, которые являются промежуточными между химической эволюцией и возникновением первой самовоспроизводящей и метаболизирующей единицы, которая называется клеткой”. В вестнике РАН [7] Пармон рассматривает пребиотическую фазу зарождения жизни и возможную химическую предысторию появления молекул РНК. То есть, речь идёт о мостике, соединяющем химическую и биологическую эволюции; о зарождении биологической эволюции в недрах химической. По его мнению, в таких системах, содержащих конкурирующие автокатализаторы, неизбежно возникает феномен “естественного отбора”, который приводит их к “прогрессивной эволюции”, что соответствует наличию прототипа биологической памяти. Эволюция автокаталитических систем с естественным отбором за счёт химических мутаций необратима. Эти мутации могли инициироваться воздействиями на систему УФ-излучения и электрических разрядов в прото-атмосфере Земли. Такими абиогенными автокаталитическими системами, которые могли бы дать старт для пребиотического естественного отбора, могут быть реакции синтеза моносахаридных структур в водных растворах формальдегида. Такая химическая эволюция автокаталитических систем в условиях Земли могла привести к появлению первых РНК, а затем и ДНК.

На вершине биологической стадии эволюции находится человек – многоклеточная структура, которая обеспечивает комфортные условия для синтеза и функционирования высокобиополимерных молекул ДНК, РНК и белков; существо, обладающее высокоразвитой структурой головного мозга, разумом, сознанием и интеллектом. По атомарной сложности человек является лидером. Геном человека объединяет около 3,5 миллиардов пар нуклеотидов. Анализ ДНК разных видов позволил построить филогенетическое древо, которое отражает родственные связи между различными организмами и эволюционные преобразования.

Палеонтологические данные свидетельствуют о том, что человекообразные существа ответвились от других приматов ~ 4 млн лет назад. Сам же Homo Sapiens возник всего лишь ~ 100 000 лет назад. На протяжении большей части последнего миллиона лет эволюция человека как биологическая, так и технологическая, протекала медленно. Лишь примерно ~ 40 000 лет назад скорость эволюции резко возросла. Возможно, что биологической основой этого явился язык, сочетание речи и познавательных способностей.

По современным представлениям, люди произошли от гоминидов. Это высшие приматы, которые включают человекообразных обезьян (гориллы, шимпанзе, орангутанги) и самого человека разумного. Двигаясь по ветви млекопитающих филогенетического дерева, мы обнаруживаем, что ДНК человека и шимпанзе различаются в среднем 10-20-ю нуклеотидами из 1000. То есть генетическое сходство 99%. Однако наши нервные системы развиваются совершенно по-разному. Эти различия мешают использовать их в экспериментах. Исследования показали, что многие гены, управляющие работой мозга, функционируют в наших нейронах совсем не так, как они работают в нейронах шимпанзе. Открытие этого набора генов, возможно, позволит ответить на вопрос, что именно отличает человека от шимпанзе, как эти различия могли появиться за столь короткий срок эволюции и как человек приобрёл способность говорить и мыслить. Генетическое сходство у людей составляет 99.9%. Очевидно, что эволюционный ход определяется скоростью мутационного процесса. Можно рассматривать мультирегиональную и монофилетическую гипотезы происхождения человека, но в плане эволюции материи во Вселенной – это не принципиально [8,9,10].

Таким образом, Вселенная является целостной единой системой. В ходе её развития и эволюции происходит рост разнообразия и сложности материальных образований. В результате эволюции материи во Вселенной от начала “Большого Взрыва” на определённом этапе появляется живая материя, живое вещество в водно-углеродной форме. Оно служит основой для появления разума и человека. В биологии эволюционная теория Дарвина занимает особое место, но её нельзя считать алгоритмом, с помощью которого можно управлять развитием любой формы жизни и в любой точке Вселенной. Здесь, как в математике, важны условия и необходимые, и достаточные. Да, репликатор, или что-то (вместо биологических генов), способное создавать свои копии, необходим, и мутации всегда появятся как “ошибки” в копиях [12]. Но, многое о чём пишет Лазарев в этой статье, не согласуется с нейрофизиологией, с физическими принципами работы мозга, с его биохимией [13]. Кроме того, мы не знаем – что такое жизнь, хотя и существует несколько её определений. Говоря о теории Дарвина, мы предполагаем биологическую форму жизни в водно-углеродной форме, к которой принадлежим сами! Это единственная известная нам форма жизни. А отличие “живых” молекул от “неживых” состоит в их киральности (хиральности), которая связана с их симметрией – асимметрией. Именно переход от кирально нечистых “неживых” молекул к кирально чистым “живым” молекулам и связан с феноменом жизни в биологии в водно-углеродной форме. А проблема симметрии – асимметрии является одной из важнейших, ибо она связана с законами сохранения. Поэтому говорить о любой форме жизни, не зная, что такое жизнь, и в любой области Вселенной, не корректно. Хотя все признают, что для понимания феномена человека и его эволюции, эволюционной теории Дарвина и синтетической теории эволюции недостаточно. Возможно, что существуют и другие формы жизни?! Тем не менее, Антропный принцип демонстрирует тонкую настройку Вселенной на возникновение нашей формы жизни (человека), отдавая тем самым предпочтение своей сильной версии, а не слабой. Сложности работы нашего репликатора продемонстрируем на примере работы молекулы ДНК.

Известно, что генетические процессы воспроизводят белки в клетках. Любое ментальное событие практически мгновенно запускает этот сложный алгоритм. Синтез белка происходит по следующей схеме. Код его молекулы переносится с молекулы ДНК на молекулу РНК и затем доставляется в рибосомы, где происходит синтез белка из последовательности аминокислот. Перенос кода происходит следующим образом: вначале молекула ДНК раскручивается и освобождает отдельные участки для доступного считывания с них кода; далее ферменты разделяют двойную спираль и переносят код с неё на спираль информационной (матричной) молекулы иРНК (мРНК). Факторов, определяющих этот процесс, около миллиона. Но это только первичная информация о структуре белка. Дальше сама иРНК начинает себя редактировать. В результате саморедактирования создаётся молекулой РНК информационный код белка перед его синтезом. В высшей степени удивительно, но нервная клетка точно знает какая форма необходима для синтеза нового белка, чтобы отреагировать на изменения, возникающие с ходом мысли в перестраиваемых нейронных сетях. Исследования по программе ENCODE показали, что в этих процессах участвуют около 4 млн различных “переключателей”. По отредактированному коду происходит, на основе комбинации аминокислот, синтез конечной формы белка, необходимого для перестройки нейронов с целью дальнейшей передачи мысли. Если заблокировать синтез белков, то память о данном событии стирается [13].

Интересным и открытым остаётся вопрос о будущем человека и человечества, как биологической ветви. Ведь биологическая эволюция и мутационный процесс продолжаются. С развитием цивилизации жизнеспособность человеческого общества возрастает, а естественный отбор ослабляется. Вряд ли человек является существом, завершающим триумф эволюции. Кроме того, за последние годы наблюдается колоссальное увеличение информационного потока (~ 30% ежегодно). Возникает вопрос об информационной “вместимости” нашего мозга в будущем. Потребуются новые либо методы фильтрации информации, либо технологии. В качестве информации к размышлению, приведу график зависимости атомарной сложности материальных объектов Вселенной от времени и график, отражающий зависимость сложности систем от температуры, при которой они существуют [14].

Первый демонстрирует резкое ускорение эволюции материи при переходе от космологической к химической и биологической стадиям. Из второго следует, что по мере увеличения атомарной сложности систем температурный “коридор” их существования резко сужается, а для человека он почти равен нулю. Отсюда напрашивается вывод – чем сложнее геном объекта, тем больше ужесточаются все условия гомеостаза, необходимые для его жизнедеятельности.

Авторы работы [14] считают, что информационное движение материи связано с уменьшением числа букв в алфавите, с помощью которого пишется программа системы. Так всё множество текстов для молекулы пишется с использованием числа букв, равного числу химических элементов в периодической таблице. А для биологической стадии это – число нуклеотидов в молекулах РНК, ДНК. Число букв в летописи природы со временем уменьшается. Чем меньше букв, тем текст менее неопределёнен и легче восстанавливается. Поэтому с целью преодоления названных трудностей, они не исключают следующий дальнейший ход эволюции:

Кривая зависимости атомарной сложности от времени (эволюционная кривая) примет форму импульса. Космологическая, химическая и биологическая стадии эволюции составят восходящую ветвь этого импульса, а последующая – постбиологическая стадия – нисходящую. Речь идёт о возможном искусственном происхождении нового генома, программа которого может быть создана человеком; о возможном создании им самоорганизующихся искусственных информационных систем; о симбиозе машинной и человеческой цивилизаций.

1. Физика космоса. – М.: Советская энциклопедия, 1976.
2. Пенионжкевич Ю.Э., Ядерная астрофизика, Соросовский образовательный журнал, N10, 1998.
3. Бухбиндер И.Л., Фундаментальные взаимодействия, Соросовский образовательный журнал, N5, 1997.
4. Дягилев Ф.М., Концепции современного естествознания. – М.: ИМПЭ, 1998.
5. Новиков И.Д., Инфляционная модель ранней Вселенной, Вестник РАН, том 71, N10, с.886, 2001.
6. Девис П., Суперсила. – М.: МИР, 1989.
7. Пармон В.Н., Пребиотическая фаза зарождения жизни, Вестник РАН, том 72, N11, с.976, 2002.
8. Животовский Л., Хуснутдинова Э., Генетическая история человечества, В мире науки, N7, с.82, 2003.
9. Муравник Г.Л., Проблема появления жизни на Земле в научном и богословском аспектах, Сб. Христианство и наука, с. 285, М., 2004.
10. Майр Э., Айала Ф., Дикерсон Р., …, Эволюция, М., Мир, 1981.
11. Милованов В.Н., Страшинский Ч.С., Гравитационная неустойчивость и образование структурных элементов, Сб. ИНЭКА, N8, с.136, г.Наб.Челны, 2006г.
12. Георгий Лазарев, Мы – не хозяева своего разума: кто на самом деле эволюционировал внутри человека // “Академия Тринитаризма”, М., Эл № 77-6567, публ.29854, 01.02.2026.
13. В.Н. Милованов, Мозг и сознание (Нейрофизиология и физика) // “Академия Тринитаризма”, М., Эл. № 77-6567, публ.27695, 12.03.2022.
14. Нусино М.Д., Маро В.И., Гомо сапиенс – вершина или этап?, с.41-50, Новое в жизни, науке, технике. Серия космонавтика, астрономия. 11/1988, Вселенная и разум, Сб. статей, Изд. Знание, М., 1988г.