Методика преподавания астрономии

---

<< Предыдущая

Содержание

Следующая >>

Внеклассное мероприятие
"Ноокосмология"

Цель проведения занятия: формирование понятий об условиях существования и путях развития земной цивилизации.

Задачи:

Общеобразовательные:

1) Обобщение, повторение и закрепление учебного материала по астрономии, физике, химии, биологии, экологии, истории и обществоведению:
- солнечно-земных и космическо-земных связях;
- основных направлениях и перспективах развития науки, техники и космонавтики;
- об актуальных глобальных проблемах современной цивилизации: энергетических, экологических, сырьевых, демографических и др.

2) Формирование системы понятий о ноокосмологии как науке:

- об основных признаках космических цивилизаций (КЦ) и главных направлениях их развития;
- об основных моделях развития цивилизации (Форрестера, Мартина, УР), ее состоянии и перспективах развития в XXI веке и отдаленном будущем;
- о привлечении астрономических знаний и средств космонавтики для выхода цивилизации из критического состояния и дальнейшего Устойчивого развития (УР).

Воспитательные: формирование научной картины мира и научного мировоззрения школьников, их экологическое и нравственное воспитание в ходе обсуждения материала о современном состоянии, путях и условиях развития земной цивилизации в ближайшем и отдаленном будущем.

Развивающие: формирование умений работать с научно-популярной и справочной литературой, готовить доклады, выступать, дискутировать, отстаивать свою точку зрения.

Ученики должны знать:

- о глобальных (энергетических, экологических, сырьевых, демографических и др.) проблемах современной цивилизации;
- ведущие положения концепции Устойчивого развития;
- основные пути и способы привлечении астрономических знаний и средств космонавтики для выхода цивилизации из критического состояния и дальнейшего Устойчивого развития;
- о предполагаемых направлениях развития космических цивилизаций.

Ученики должны уметь работать с научно-популярной и справочной литературой, готовить доклады, выступать, дискутировать, отстаивать свою точку зрения.

План занятия:

Этапы урока	Содержание	Методы изложения	Время, мин
1	Постановка проблемы	Беседа	3
2	Определение понятия "цивилизация" и условий ее существования и развития	Выступления учащихся с докладами и краткими сообщениями, обсуждение, дискуссии	35-45
3	Выяснение глобальных проблем современной цивилизации и моделей ее развития. Описание концепции Устойчивого развития
4	Обсуждение роли астрономии и космонавтики в решении глобальных проблем
5	Обсуждение путей дальнейшего развития нашей цивилизации
6	Обобщение, выводы, подведение итогов мероприятия	Выступление учителя	3

Методика проведения занятия

Современный образованный человек должен знать о проблемах, стоящих перед человечеством и о способах решения этих проблем, о дальнейших перспективах развития общественных отношений, науки и техники, всей цивилизации в целом.

Согласно мнению большинства ученых, одним из наиболее перспективных средств и способов сохранения и развития цивилизации Земли является совершенствование астрономических знаний и космонавтики для привлечения ресурсов и возможностей космического пространства для выхода человечества из энергетического и экологического кризиса.

Рассмотрение основных способов практического применения астрономических знаний и средств космонавтики для нужд людей в настоящее время и в ближайшем будущем является одной из основных задач проведения данного занятия.

Другой задачей становится рассмотрение перспектив развития человечества как космической цивилизации.

Методика проведения мероприятия аналогична проведению предыдущих внеклассных занятий. В ходе занятия реализуются межпредметные связи естественно-математических и гуманитарных школьных предметов с целью формирования знаний о современном состоянии и перспективах развития земной цивилизации с учетом прогресса соответствующих наук и техники.

В подготовке к занятию учителю и учащимся следует опираться на приведенный ниже справочный материал, сведения из курсов физики, химии, биологии, экологии, истории и обществоведения, материал уроков "Планетные тела и планетные системы", "Земля", "История Земли", "Солнечная система. Планеты Солнечной системы", "Солнечная активность", "Вселенная", "Основы космологии", многочисленные статьи в научно-популярных журналах ("Земля и Вселенная", "Наука и жизнь", Техника - молодежи" и т.д.) и соответствующую научно-популярную литературу.

Темы для докладов и сообщений сообщаются учащимся заранее, за 2 недели до проведения мероприятия. Выбор делают школьники, исходя из своих интересов. Желательно, чтобы доклады на 3-5 минут подготовило не менее 4-5 учеников, и еще столько же приготовили краткие 1-3 минутные сообщения.

Учитель должен помочь школьникам с литературой, выбором материала, составлением плана выступления. Во время урока ему следует быть готовым помочь выступающему ученику, акцентировать внимание на отдельных моментах его доклада, исправить ошибки, дополнить. Следует разрешить классу комментировать, исправлять и дополнять сообщения и доклады товарищей.

Рекомендуемые темы докладов и сообщений:

1) "Что такое цивилизация?", "Можем ли мы называть земную цивилизацию космической?" - доклады с последующей краткой дискуссией.
2) "Как мы живем и как будем жить: модели цивилизации", "Экологический кризис", "Энергетический кризис", Проблемы демографии" – доклад, сообщения.
3) "Основы концепции Устойчивого развития" – доклад.
4) "Астрономия для людей", "Космос – Земле" – доклады, сообщения.
5) "Какими мы станем: перспективы развития человечества" – доклад, 2-3 сообщения. Поскольку данный материал достаточно сложен и неоднозначен, следует поручить его разработку наиболее способным и заинтересованным ученикам.

В начале занятия при постановке проблемы учитель акцентирует внимание учащихся на важности правильной оценки состояния цивилизации и поиска выходов из экологического, энергетического, сырьевого и иных кризисов.

В ходе обсуждения первых докладов ученики формулируют определения понятий "цивилизация" и "космическая цивилизация".

Далее ученики знакомятся с современным состоянием и основными "бедами" нашей цивилизации. Обсуждаются модели ее развития. Ученики должны увидеть в реализации концепции УР единственный выход из критического положения нашей цивилизации, надежду на ее дальнейшее развитие.

Завершает занятие беседа об отдаленных перспективах эволюции нашей цивилизации.

Итогом всего занятия должны стать выводы:

1. Цивилизация Земли приобрела в ХХ веке статус космической.
2. Модель УР является наиболее перспективной для выживания и развития человечества.
3. Широкое использование ресурсов космического пространства – единственный реальный способ выхода из существующих кризисов.

Справочный материал по вопросам внеклассного занятия:

Существует довольно много определений понятия "цивилизация". Наиболее полные определения были даны современными учеными, специализирующимися в области новой науки ноокосмологии.

"Цивилизация – это общность разумных существ, использующих обмен информации, энергии, массы для выработки действий и средств, поддерживающих свою жизнь и прогрессивное развитие" (В.С. Троицкий).

"Цивилизация – высокоустойчивое состояние вещества, способного собирать, абстрактно анализировать и использовать информацию для получения качественно новой информации об окружающем и самой себе, для самосовершенствования возможностей получения новой информации и выработки сохраняющих реакций. Степень развития цивилизации определяется объемом накопленной информации, программой функционирования и производством для реализации этих функций" (Н.С. Кардашов)

Ноокосмология - комплексная наука, возникшая на стыке основных естественных, общественных и технических групп наук и использующая их знания, познавательные методы и средства для исследования эволюции космических цивилизаций, в число которых входит земное человечество. Основными проблемами ноокосмологии являются: 1) возникновение и развитие жизни, разума и космических цивилизаций на Земле и во Вселенной; 2) обнаружение и установление контакта с внеземными цивилизациями; 3) следствия контакта, влияние его на развитие цивилизаций и вопросы взаимосвязи и совместного развития космических цивилизаций (КЦ). Исследования моделей возможной эволюции КЦ ведет к получению ценной информации о проблемах, встающих перед человечеством в ходе его дальнейшего развития.

Рост научно-технических, экономических, культурных и политических связей между отдельными народами и государствами, объединение человечества в единую земную цивилизацию, возникновение глобальных проблем, эффективное решение которых невозможно без объединенных усилий всех людей земного шара, возрастание необходимости и значимости краткосрочных и долгосрочных прогнозов обусловили необходимость создания ноокосмологии как науки о ноосфере, основные положения которой были разработаны В. И. Вернадским; в их число входят: 1) глобализм подхода, рассмотрение цивилизации как целостной, органически единой системы; 2) социальный принцип поведения; 3) экологический фактор. Научными и научно-техническими предпосылками ее создания являлись успехи в развитии комплекса социологических наук - истории, экономики, социологии и т. д., естественно-математических наук - астрономии, физики, химии, биологии, математики (разработка системного анализа, синергетики, теории катастроф, термодинамики необратимых процессов и т.д.), создание космонавтики и ее растущая роль в решении глобальных проблем, появление реальных возможностей для вступления в контакт с внеземными цивилизациями.

Основные свойства Метагалактики - однородность и изотропность пространства, однородность и необратимость времени, симметричность физических законов, фундаментальность вероятностных закономерностей, "антропный принцип", наличие единых, общих законов эволюции материи на всех структурных уровнях; неопределенности, стохастичности, вероятностного характера развития, бифуркации, минимума диссипации (существования положительных обратных связей, предоставляющих в процессе эволюции преимущества более высокоорганизованным системам) обусловили направление хода эволюции - "от простого к сложному" с последовательным переходом от космологической стадии развития материи к химической и, далее, биологической стадиям. Возникновение отрицательных обратных связей привело к появлению нового важнейшего свойства материи - гомеостатичности, устойчивого поддержания параметров внутренней среды объекта при изменении внешних условий за счет обмена энергией, веществом и информацией с окружающей средой. "Информационная" эволюция обусловила не только необходимые и достаточные условия для возникновения и развития жизни на Земле, но и основные направления и темпы эволюции живых организмов. Данные современных астрономических наблюдений подтверждают возможность возникновения и широкого распространения биосфер в планетных системах звезд классов А0-К5 не только в нашей Галактике, но и, вероятно, у всех подобных звезд в других галактиках, а большое разнообразие физических условий на планетах земной группы различных звезд может привести к появлению разнообразных, в том числе непохожих на земные, форм высокоорганизованной материи.

Главной функцией биосферы является ее адаптивно-адаптирующая деятельность: органический мир не только приспосабливается к среде обитания, но и изменяет внешние условия, приспосабливая их к себе.

Закономерным этапом эволюции живых организмов становится появление разумных существ и преобразование биосферы в ноосферу - глобальную сферу разума как высшую стадию развития биосферы. Ноосфера как органическая часть и порождение биосферы обладает не только адаптивно-адаптирующей функцией, но и приобретает новую, креативную функцию, направленную на расширение границ гомеостазиса и поиск новых экологических ниш ноосферы.

Адаптирующая деятельность сообществ разумных существ опирается на совокупность освоенных технологий; каждому уровню развития технологий соответствует социальная структура общества, обеспечивающая максимально возможную эффективность производственной деятельности (оптимальная социальная адаптация). Креативная деятельность ведет к возникновению новых эффективных технологий. Противоречия между новыми прогрессивными уровнями технологий и старыми социальными структурами общества снимаются путем глубоких социальных преобразований и становятся своеобразным внутренним двигателем эволюции ноосферы. Существование противоречий между адаптивной и креативной функциями ноосферы и необходимость их периодического разрешения путем последовательных бифуркаций превращает ноосферу в динамическую, неравновесную развивающуюся систему. Оптимальным способом разрешения проблемы бифуркаций является коэволюция (совместная эволюция) природы и социума.

Научная и производственная деятельность цивилизаций превращается в крупнейшую силу вначале планетарного, а затем и космического масштаба, оказывающую радикальное воздействие на биологические и геологические процессы родной планеты, а в перспективе - космические процессы в планетарной системе и, возможно, Галактике.

В середине ХХ века земное человечество стало космической цивилизацией.

Космические цивилизации (КЦ) - общества разумных существ, деятельность которых достигла космических масштабов.

Целью разумной деятельности КЦ является изучение, освоение и преобразование окружающего мира или самоперестройка, соответствующее своей структуры, характеристик и свойств для сохранения и повышения устойчивости своего существования и дальнейшего развития; приоритетные задачи развития могут неоднократно и значительно изменяться за время жизни КЦ. Большинство современных ученых считает, что в начале своего развития любая КЦ обязательно проходит технологическую стадию.

Эволюция КЦ носит антиэнтропийный характер и проявляет себя в усложнении и дифференциации внутренней, социальной, технологической и культурной структуры цивилизации. Способом и инструментом познания окружающего мира является наука, а практическим средством его и собственного преобразования - технология при общественном разделении труда, как одного из обязательных условий успешного освоения и использования высоких технологий.

Разработкой моделей возможного развития технологических космических цивилизаций занимались, начиная с 60-х годов ХХ века, многие ведущие ученые мира и научно-исследовательские организации ( Дж. Бернал, А. Д. Урсул, В. В. Казютинский, С. Лем, Л. В. Лесков, И. С. Шкловский, Н. С. Кардашев, С.Ф. Лихачев и другие). Для построения моделей используются: экстраполяционный метод, основанный на изучении и прогнозировании наиболее общих тенденций развития земной цивилизации и системный подход, состоящий в изучении генеральных принципов строения, функционирования и эволюции сложных самоорганизующихся систем.

В основе построения моделей лежат идеи:
- универсальности физических, химических, биологических и социальных законов, действующих во Вселенной;
- правомерности распространения выводов, полученных на основе обобщения опыта и знаний земной цивилизации, на цивилизации внеземные;
- практическим выражением основной творческой функции КЦ служит процесс их технологической эволюции, состоящий в последовательном переходе между все более высокими уровнями ее развития;
- процесс технологической эволюции цивилизаций сопровождается усложнением их внутренней структуры, увеличением потоков информации, используемой для оптимального управления их деятельностью, Возникновением большего числа новых каналов связей между структурными элементами цивилизаций, дальнейшим углублением и расширением дифференциальных и, одновременно, интегративных процессов.

Вследствие этого предполагается:

1. Процесс технологической эволюции КЦ носит в основном интенсивный характер.
2. Эволюция КЦ подчиняется универсальным законам и, как динамический процесс, подчиняется экспоненциальным законам роста.

Существует множество качественно различных состояний ноосферы, совокупность которых может быть представлена в виде многомерного фазового пространства вероятных состояний, в котором фазовые траектории описывают различные варианты эволюции ноосферы.

В простейших моделях ученые ограничиваются в качестве основных направлений перспективных научных исследований энергетикой, биологией и ЭВМ.

Рис. 89

Возникает возможность построения 3-мерного "пространства состояний КЦ" (рис. 89): где j - уровни развития основных характеристик технологической цивилизации:

j₁ - источников энергии,

j₂ - систем обработки информации и управления,

j₃ - самоорганизации разумной жизни.

 

 

Таблица 18

Уровни технологической цивилизации

NN	Основные черты уровня развития цивилизации	Основные направления развития энергетики	Основные направления развития систем обработки информации и управления	Основные направления развития биологии
1	Начальный уровень эволюции, соответствующий современному состоянию цивилизации	Химические источники энергии: нефть, уголь, газ и т. д.	Широкое использование ЭВМ, отраслевые автоматические системы управления (АСУ)	Исследования по генетике, молекулярной биологии, биохимии, биофизике, медицине, экологии
2	Создание соответствующих социальных условий, предполагающих ликвидацию антагонистических противоречий в обществе	Ядерная и термоядерная энергетика, широкое применение космических солнечных электростанций, индустриализация космоса, вынос в космос высокотехнологических и экологически вредных производств	Глобальная система обработки информации и управления, эвристическое программирование, искусственный интеллект	Резкое улучшение условий жизни, широкое применение генной инженерии, ликвидация болезней, решение проблемы пищевых ресурсов, методы мобилизации ресурсов мозга, создание теории мозга
3	Оптимальное взаимоприспособление среды и цивилизации, переход основной части промышленности на безотходное производство, полное использование вторичных ресурсов, экологически сбалансированное производство	Химибиоэнергетика, энергопроизводственные и агропромышленные комплексы, когерентная технология	Создание единой теории самоорганизации систем, машинное конструирование экологического оптимума биосферы и ноосферы	Направленное управление генетическим кодом, симбиоз "человек-машина" с сохранением интеллекта личности
4	Переход к возникновению единого планетарного разума	Источники энергии – аннигиляция вещества и антивещества, кварковый катализ, получение сверхплотных состояний материи и сверхтяжелых ядер (параэнергетика), репликация - полностью автоматизированное и малоэнергоемкое воспроизведение любых материальных объектов, геотехнология - искусственное восстановление природных ресурсов, экоэнергетика	Когерентные методы научных исследований, машинные методы получения качественно новой информации	Постсоциальная стадия развития космической цивилизации - нообионт

Уровни развития j взаимосвязаны, описываются единой системой критериев и образуют иерархическую последовательность. При определении каждого последовательного уровня развития в целях повышения достоверности прогноза учитывается возможность решения рассматриваемых научно-технологических проблем различными путями.

Чем выше уровень j, тем более эффективно используются энергетические и материальные ресурсы, тем лучше сбалансирован характер взаимодействия цивилизаций с окружающей средой и тем выше устойчивость цивилизаций к внешним воздействиям Динамика технологической цивилизации определяется формулой:

Рис. 90

где t - время выхода цивилизации на очередной j-й уровень развития, d - коэффициент (показатель) степени, равный по оценкам ученых 50-70-х годов 5× 10^-2. Современные ученые с учетом ограниченности природных ресурсов и требований экологии полагают d » 10^-4 (рис. 90). Согласно расчетам, земная цивилизация достигнет II-го уровня технологического развития через 30000 лет, III-го уровня - через 80000 лет, IV-го уровня - 150000 лет спустя. Посттехнологический этап эволюции нашей цивилизации наступит через 272000 лет.

Процесс перестройки биосферы, гидросферы, атмосферы, литосферы и околоземного космического пространства - техногенез - представляет собой совокупность геохимических и минералогических процессов, обусловленных технической деятельностью человечества. Эволюция техносферы протекала в направлении: ручное орудие ® машина ® автоматическая линия. Размеры современных технических объектов лежат в пределах от 50 нм до 400 м; число видов технических средств - свыше 500000. Общая масса техносферы превышает 8× 10¹² тонн - втрое больше, чем масса живого вещества на Земле. В сельском хозяйстве используется свыше 50% почвенного покрова суши: из них 24000 км² под пашню и 30000 км² под пастбища скота и сенокосы.

Современные модели развития земной цивилизации - замкнутого постиндустриального общества (Форрестера) и открытого типа (Мартина) однозначно предсказывают неуклонное истощение запасов природных ресурсов при сохранении существующих тенденций развития цивилизаций.

В настоящее время лишь развитые страны производят (или могут производить) пищевые продукты, достаточные для поддержки здоровья собственного населения; в избытке продукты регулярно производят США, Австралия, Канада, ЮАР. Однако рост производства зерна жестко зависит от темпов освоения ресурсов (азотных, фосфорных, калийных удобрений и расходов энергии (рис. 91).

За счет добычи полезных ископаемых, вырубки лесов, уничтожения и снижения численности сотен видов живых существ, работы промышленных предприятий, транспорта и других видов хозяйственной деятельности людей изменяется химический состав и, отчасти, структура атмосферы, гидросферы и коры планеты, причем активность вмешательства людей в природные процессы окружающего их мира растет с каждым годом.

Обнаружено антропогенное воздействие на состояние космической погоды: работа магистральных линий электропередачи и крупных предприятий промышленности оказывает влияние на распределение радиации в околоземном космическом пространстве. Передатчики систем телекоммуникации и радионавигации, промышленные взрывы большой мощности, техногенные катастрофы и военные конфликты воздействуют на состояние не только атмосферы Земли, но и околоземного космического пространства.

Использование энергии людьми возрастает; в начале 80-х годов оно составляло 2,6 - 3 × 10²⁰ Дж: 6× 10¹⁰ Дж в год на душу населения, что эквивалентно сжиганию 10 тонн угля. Запасы угля, нефти и природного газа на планете огромны (из них на территории бывшего Советского Союза 32,5% газа, 24% нефти и 43% мировых запасов угля), но не беспредельны: так, потребление нефти возрастает в среднем на 8,5% в год, причем из скважин выкачивается по техническим причинам лишь до 40% нефти. Альтернативой является широкое применения ядерной энергии: уже в 1980 году на Земле работало 186 атомных электростанций в 20 странах общей мощностью 1,1× 10¹¹ Вт вырабатывали 7,6% мировой электроэнергии. (45,5% электроэнергии США, 28% - Европы и 11,8% - Японии); однако абсолютно безопасных АЭС не существует. К.П.Д. использования энергии воды наиболее высок в Северной Америке - до 75,2%, Европе и Азии - до 44,6%. Однако срок действия существующих гидроэлектростанций ограничен и определяется скоростью отложения речных осадков: так, водохранилища гигантской Асуанской ГЭС к 2025 году на 50% затянет илом. К 2000 году в США использование воды достигнет 81% всего речного стока, свыше 8% всех дождевых осадков, выпадающих на территории страны (0,42× 10¹⁵ л).

Предполагается, что к началу ХХI века скорость нарастания углекислого газа в атмосфере превзойдет его естественную убыль, среднегодовые температуры повысятся на 1,5 ⁰С, усиливая глобальное потепление "нового климатического оптимума" и повышая уровень Мирового океана на 68 м, что вызовет затопление огромных территорий, на которых расположены десятки столиц и крупнейших городов планеты. Увеличивается абсолютная и относительная влажность воздуха, изменяется распределение осадков по районам Земли и временам года. Эти и многие другие формы воздействия цивилизации на все природные оболочки Земли не могут не вызвать тревоги за будущее человечества.

2000-й год обещает для всего земного человечества максимальный уровень жизненного развития, в дальнейшем ситуация станет ухудшаться.

Общая несбалансированная растущая перенаселенность земного шара с ростом производства и потреблением энергии, в отсутствие безотходных технологий при замкнутом характере развития цивилизации уже к 2020 году приведет к серии усиливающихся ресурсных и экологических катастроф с необратимыми последствиями.

2050-й год станет переломным. Загрязнение окружающей среды будет максимально возможным и, по модели Форрестера, станет в дальнейшем уменьшаться по причине прогрессирующего снижения уровня производства и к 2200 году с самым низким уровнем жизни человечества ситуация стабилизируется - деградировавшая цивилизация будет неспособна использовать оставшиеся природные ресурсы, выживших людей ждет примитивное существование при очень низком уровне жизни.

По модели Мартина, загрязнение окружающего мира можно приостановить еще до 2050 года включением в оборот внутри земной среды ресурсов околоземного космического пространства и к 2070 году прекратить совсем при вынесении основного объема промышленного производства за пределы Земли: жизненный уровень населения стабилизируется к 2100-2150 гг., а затем снова начнет повышаться.

В 1992 году конференция ООН по окружающей среде и развитию, в которой приняли участие ведущие ученые 179 стран мира, исходя из необходимости решительного перехода от современного индустриально-потребительского общества к постиндустриальной ноосферной цивилизации с гармонически сбалансированным развитием общества и окружающей природной среды рекомендовала мировому сообществу модель устойчивого развития (УР) земной цивилизации на ХХI столетие.

Или все страны мира сообща перейдут на модель УР, или человечество деградирует и, возможно, погибнет.

Устойчивое развитие предполагает выживание и неопределенно-долгое развитие цивилизации в сочетании сохранения и устойчивости окружающей среды (биосферы).

В настоящее время уже поздно, невозможно перейти на наиболее эффективные пути УР: нереально перевести весь мир на китайскую систему планирования семьи, требовать от жителей США и Западной Европы добровольного отказа от высоких доходов и материально-общественных стандартов жизни и т.д.; включение человека в биосферные циклы требует уменьшения населения и энергопотребления в 10 раз. Развитые страны могут попытаться идти оптимальным путем управляемого процесса УР, недальновидных будут подгонять различные бедствия и негативные реакции стран, затронутых глобальным характером катастроф.

В России правительственный проект перехода на УР был подготовлен в 1994-95 гг., но о конкретных шагах в печати не сообщалось.

В число задач экологической безопасности входят:
- переориентация системы воспитания, образования, мировоззрения, культуры, морали, искусства, науки и техники на цели обеспечения планетарной экологической безопасности;
- международное сотрудничество для научного обеспечения планетарной экологической безопасности;
- уменьшение антропогенного давления на биосферу с целью ее сохранения и развития;
- устойчивое освоение природных ресурсов при эффективной взаимосвязи экономики и экологии с полным и достоверным экологическим контролем.

Одним из средств выживания человечества является совершенствование астрономических знаний и космонавтики для привлечения ресурсов и возможностей космического пространства для выхода человечества из энергетического и экологического кризиса.

Задачи земной экологии требуют астрономических наблюдений и наблюдений из космоса не только за Землей, но и за Солнцем и ближним космосом. По мере своего развития современная технологическая цивилизация становится все более уязвимой к действию космических факторов.

Солнечная активность оказывает воздействие не только на магнитосферу, атмосферу и биосферу Земли, но и на технику, созданную людьми. В годы активного солнца:

- ухудшается связь в коротковолновом, высокочастотном и ультравысокочастотном диапазонах, телефонная и телеграфная связь, особенно в освещенном солнцем полушарии и во время ионосферных бурь;
- искажаются данные геомагнитных съемок;
- происходят сбои и катастрофы в энергетических сетях;
- усиливается коррозия магистральных трубопроводов;
- уменьшается срок эксплуатации ИСЗ из-за усиления торможения в верхних слоях разбухающей атмосферы (так, 15.07.2000 г. вышла из строя космическая рентгеновская обсерватория ASCA (Япония).

Слабо защищены от мощных проявлений солнечной активности электронные и компьютерные системы и сети, системы навигации, системы управления и контроля атомных станций и военных объектов.

В 1999 году была разработана "шкала космической погоды" – первая попытка систематического исследования всего комплекса явлений солнечно-земных связей, потенциально опасных для земной цивилизации. Выделяются 3 категории явлений: геомагнитные бури, радиационные бури и нарушения радиосвязи. Каждая категория разделяется на 5 уровней: незначительный (1 балл); умеренный (2 балла); сильный (3 балла); очень сильный (4 балла) и экстремальный (5 баллов). Наиболее опасны экстремальные геомагнитные бури, приводящие к полному выходу из строя сетей электропитания, появлению сильных токов в трубопроводах и практически полному прекращению радиосвязи на всех частотах. Экстремальные радиационные бури приводят к опасному облучению космонавтов, экипажей и пассажиров высотных самолетов.

...В настоящее время на Земле 88% всей энергии человечество получает за счет сжигания природного углеродного топлива (ежегодно сжигается 4 млрд. тонн угля, 3,5 млрд. тонн нефти, десятки триллионов кубометров газа, древесина, торф и т. д.), загрязняющего окружающую среду на 60%.

Разработан ряд способов применения космических технологий для нужд земной энергетики:

1. Орбитальные отражатели-рефлекторы для освещения отдельных полярных районов (эксперименты в России ведутся с 1993 года).

2. Орбитальные солнечные электростанции: проекты разработаны в России, США, Западной Европе и Японии. Проект КСЭ 2000-го года предусматривает вывод на экваториальную орбиту экспериментальной японской станции мощностью 10 МВт. В первой половине XXI века США планирует создание 60 КСЭ мощностью 5 ГВт каждая с передачей энергии на Землю в виде микроволнового луча. Существующие солнечные батареи имеют К.П.Д. около 30%.

3. Создание термоядерных электростанций, использующих энергию реакции изотопов водорода ²Н (дейтерия) и гелия ³Не: ²Н + ³Не ® ⁴Не + р , основными продуктами которой являются a -частицы ⁴Не и протоны р, обладающих преимуществами высокого (до 70 %) К.П.Д. при отсутствии радиоактивных отходов, остаточной радиоактивности и невозможности ядерной катастрофы, требует разработки внеземных месторождений топлива, поскольку на всей Земле запасы изотопа ³Не оцениваются в 500 кг. Для полного обеспечения современных потребностей в энергии России и США нужно ежегодно "сжигать" 50-60 тонн ³Не, которые можно было бы собрать с участка Луны площадью около 3000 км².

В покрывающем всю лунную поверхность 3-метровом слое лунного реголита скопилось около 1 млрд. тонн ³Не. Для одной термоядерной электростанции мощностью 500 МВт требуется 50 кг изотопа в год. Из 100 тонн грунта при его дегазации при нагревании до 700 ⁰С выделяется до 1,5 г ³Не. Практически добыча ценного изотопа может осуществляться автоматическими самоходными "луноходами" с роторными ковшами и камерами для нагревания и сепарации газов; источником энергии могут быть солнечные установки. Стоимость 1 тонны изотопа с добычей и доставкой на Землю составит около 1 млрд. долларов. В настоящее время на развитие энергетики в США ежегодно тратится 40 млрд. долларов, тогда как работа всех термоядерных электростанций США будет стоить 25 млрд. долларов в год.

4. Удаление с Земли в космос высокоактивных отходов, составляющих около 0,1% всех радиоактивных отходов (изотопов Am, Cm, Zr, I и других, с периодом полураспада свыше 1000 лет), а также высокотоксичных отходов химической промышленности. Рассматривалось в проектах П. Л. Капицы (1959 г., СССР), Шлессинджера (1972 г., США) и разрабатывалось в СССР и США в 1987-88 гг. Авторы проектов исходили из положений: 1) биосфера не может ассимилировать все РАО, произведенные человечеством; 2) наша планета ограничена, а космос безграничен - и предлагали сбрасывать РАО на Юпитер, Солнце или за пределы Солнечной системы. В настоящее время наиболее реально распыление отходов в космосе вдоль гелиоцентрических орбит между Землей и Марсом (а ~ 1,2 а. е.). Наиболее важным вопросом остается проблема безопасности ракетоносителя-"могильника": в 1964 году американский спутник "Транзит" с радиоизотопной энергетической установкой взорвался в атмосфере, втрое увеличив содержание плутония-238 в воздушной среде всей Земли; в 1978 году на Канаду упал советский ИСЗ "Космос-954" с ядерной энергетической установкой (реактором) на борту. В настоящее время самыми надежными в мире являются российские РН "Протон".

...Анализ различных моделей эволюции ноосферы приводит к выводам:

1. Вероятность эволюции вдоль различных фазовых траекторий различна.
2. Продолжительность технологической фазы эволюции КЦ не превышает (в разных моделях) 10³-10⁵ лет.
3. Практически отсутствуют цивилизации с экстенсивным характером развития, определяемым неограниченным ростом потребления энергии и материальных ресурсов.

Академик Н.С. Кардашев предложил классифицировать КЦ по уровням их энергопотребления:

1. Космические цивилизации I типа обладают технологическим уровнем, близким к современному земному с энергопотреблением на уровне планетарного, до 10¹¹кВт.
2. Космические цивилизации II типа, овладевшие (целиком использующие в своих целях) энергией своей звезды, до 4× 10²³ кВт.
3. Космические цивилизации III типа, овладевшие энергией в масштабах Галактики, свыше 10³³ кВт.

Хотя уровни энергопотребления теоретически не ограничены, КЦ III типа в нашей Галактике и ее ближайших окрестностях, по-видимому, отсутствуют, поскольку их существование неизбежно должно обуславливать "космические чудеса". Различные ученые объясняют отсутствие III типа тем, что они еще не успели возникнуть в Галактике; или что деятельность КЦ III типа носит качественно иной, принципиально невообразимый нами характер, не наблюдаемый современными научными приборами или лишенный критерия искусственности. Ряд ученых предполагает, что КЦ III и даже II типа не могут возникнуть в силу многочисленных причин, некоторые из которых перечислены выше, а другие неизвестны. Наконец, некоторые ученые считают человечество единственной космической цивилизацией Галактики.

Классификация сценариев развития космических цивилизаций была предложена С. Лемом в конце 60-х годов:

1. КЦ развиваются неограниченно, без каких либо внутренних ограничений на масштабы деятельности и уровень энергопотребления, становятся суперцивилизациями III типа. Возникают очень редко, но являются долговечными, практически все развиваются по технологическому пути, приводящему к астроинженерной деятельности.

Сторонниками данного сценария являлись Н. С. Кардашев, И. С. Шкловский (в молодости) и другие ученые. Противники - сам С. Лем и большинство современных ученых - полагают, что существование таких КЦ невозможно ввиду "необходимости обмена массой и информацией при ограниченности скорости обмена"; сдерживание роста энергопотребления определяется требованиями "охраны среды обитания от энергетического загрязнения и нарушения экологических требований"; экспоненциальное развитие технологических КЦ возможно лишь ограниченное время - до 10⁴ лет - и заканчивается на стадии освоения своей планетной системы.

2. "Цивилизации возникают в космосе часто, но время их жизни весьма ограничено" - такова точка зрения С. фон Хорнера, Ф. Уоршевски, И. С. Шкловского (к старости) и немногочисленной группы ученых; другие считают невозможным допустить неспособность КЦ решить свои глобальные проблемы как нарушение закона развития любой цивилизации.

3. "Цивилизации возникают в космосе часто и являются долговечными, но развиваются неортоэволюционно" - максимальный уровень энергопотребления соответствует КЦ II типа; фаза развития, характеризующаяся экстенсивным ростом параметров цивилизаций по экспоненциальному закону, кратковременна и сменяется фазой (этапом) посттехнологического развития (В. С. Троицкий и большинство ученых). С течением времени цивилизация периодически переходит к все новым и новым, более эффективным технологическим процессам, обеспечивающим поддержание равновесия с окружающей средой и соответственно перестраивает свою внутреннюю структуру: космическая деятельность ноосферы носит когерентный, экологически сбалансированный характер. Рост количественных показателей (энергопотребления и т. д.) происходит в степени, не нарушающей основных условий эволюции. По расчетам Л.В. Лескова и других ученых, КЦ обладают высокой устойчивостью по отношению к возмущающим факторам как внешним, так и внутренним: фатальная неизбежность гибели ноосферы отсутствует, вероятность гибели КЦ в результате космических катастроф пренебрежимо мала.

Предполагается, что дальнейшая управляемая эволюция (автоэволюция) вида Homo Sapiens будет протекать по основным направлениям:

1. "Реабилитация" - ликвидация болезней, исправление дефектов генетического кода, биохимическая стимуляция ("повышение КПД" мозга) и т. д.
2. "Компьютеризация" - создание искусственных органов (в том числе органов чувств, расширяющих восприятие внешнего мира - например, органов зрения, позволяющих человеку видеть мир во всем диапазоне длин электромагнитных волн, от радио- до g -излучения), человеко-машинных систем, взаимосвязи человек-компьютер, обогащающей индивидуальную память непосредственно из банка информации, включая алгоритмы решения новых задач творческого характера, сомышление с машиной, новые формы обучения и др.
3. "Модернизация" - приспособление человека к жизни в другой среде, вплоть до создания автотрофных существ.

По мнению автора, вышеперечисленные этапы-направления эволюции вида являются не столько одновременными, сколько последовательно необходимыми. Этап полномасштабных исследований Солнечной системы затянется на сотни лет, а за ним неизбежно последует этап освоения Солнечной системы, невозможный без проведения крупномасштабных астроинженерных работ или (и) коренной модернизации вида Homo Sapiens. Космическая экспансия человечества наталкивается на проблему расселения (колонизации) планет: пригодными для этого в Солнечной системе являются Венера, Марс и, возможно, Луна и другие крупнейшие планетоиды. Вышеперечисленные пути "переделки" планет займут десятки или даже сотни тысяч лет (при этом родившиеся на Луне и Марсе жить и даже посещать Землю все равно не смогут, поскольку их костно-мышечный аппарат сформируется в условиях пониженной гравитации). Что легче: полностью или хотя бы частично менять основные физико-химические характеристики космических тел или искусственно создать новый вид разумных существ, способных обитать на поверхности данного космического тела без его существенной переделки?

...Помимо вышеназванных, следствиями автоэволюции могут стать:
- периодическая перестройка индивидуальных качеств личности и ее внешнего вида; программируемое переформирование в соответствии с интересами и запросами личности и требованиями общества;
- конструирование синтетической личности;
- объединение 2-х и более личностей в одном теле; распространение личностного потенциала на 2 и более тела; телетаксия - подключение к мозгу индивида соматического дублера.

Предпосылки и пути к осуществлению этих задач уже разрабатываются.

Фантастической, но многообещающей представляется идея-мечта Н. Ф. Федорова: восстановление личностей, оставивших богатое творческое наследие, вплоть до "воскрешения умерших" - всех, кто жил когда-либо на Земле.

Выход на качественно более высокие, новые уровни развития ноосферы предполагает:

1. Решение проблемы сохранения личности, понимаемой в динамике, на неопределенно долгое время (личное бессмертие).

2. Максимальное раскрытие творческих способностей индивидуумов при одновременном диффузном размывании межличностных границ в социуме и высокой степени интеграции коллективного интеллекта - выход на неоунитарную стадию эволюции ноосферы.

В 1996 г. В.А. Лефевр разработал математическую модель произвольной разумной высокоразвитой системы, обладающей субъективным внутренним миром и способностью его многократного отражения, самосознания.

Психологическая деятельность разумного существа может быть описана при помощи аналогии с определенным образом организованной системой взаимосвязанных тепловых машин, каждой из которых соответствует один из "образов себя" рефлектирующего сознания. Интенсивность переживаний, связанных с данным "образом себя", соответствует производимой машинами работе, мощность которых определяется количеством циклов за единицу времени. Частотные свойства психологической деятельности сопоставимы с частотными характеристиками системы машин: они соответствуют частотам натуральных интервалов музыкального ряда. По мнению В.А. Лефевра "Набор натуральных интервалов может играть роль отличительного признака, позволяющего выделять системы разумной жизни, анализируя радиоволны, оптические спектры и другие источники информации из космического пространства".

Некоторые математические закономерности, свойственные высокоорганизованной системе проявляются, по мнению Ю.Н. Ефремова и В.А Лефевра, в излучении отдельных космических объектов (рентгеновский источник МХВ 1730-335, SS 433 и т.д., переменность излучения которых может быть управляемой, связанной с деятельностью ВЦ). В рамках своей гипотезы ученые допускают даже теоретическую возможность существования небелковых разумных объектов ("космических магнитных плазмоидов, обладающих психикой и способностью испытывать внутренние переживания и проецировать их вовне в виде систем пропорций") и преобразования (самопреобразования) космической Сверхцивилизацией черной дыры типа Керра в Сверхразумное существо, Сверхличность, аналогом тела которой является черная дыра, аналогом мозга необъятной информационной емкости - горизонт черной дыры. Субъективный мир Сверхличности сосредоточен, замкнут во внутреннем пространстве черной дыры и не имеет статуса реальности для внешнего наблюдателя, однако имеет связь с черными дырами других Мини-Вселенных. Срок "жизни" этой способной не только к саморазвитию, но и саморепродукции ("рождению" других черных дыр) Сверхличности равна продолжительности существования черной дыры: до 10¹⁰ лет!

По мнению С. Лема областями существования Гиперцивилизации становятся отдельные метагалактики или даже Мини-Вселенные. Способные изменять законы физики Гиперцивилизации взаимодействуют фактом своего существования, при отсутствии коммуникаций (поскольку любой материальный сигнал из области обитания любой Гиперцивилизации не может проникнуть в соседние области). Результатом "бесконтактного" взаимодействия Гиперцивилизаций становится Мини-Вселенная (Вселенная), иерархическая по уровням физических законов и структуре, расширяющаяся с некоторой постоянной скоростью.

Рис. 92. Возможные пути развития космических цивилизаций

<< Предыдущая

Содержание

Следующая >>

Публикации с ключевыми словами: методика преподавания - преподавание астрономии - наблюдения - лабораторные работы - практические работы - учебная программа - учебные пособия - лекции - педагогический эксперимент - дидактика - контрольные работы - задача Публикации со словами: методика преподавания - преподавание астрономии - наблюдения - лабораторные работы - практические работы - учебная программа - учебные пособия - лекции - педагогический эксперимент - дидактика - контрольные работы - задача

См. также: Иллюзия одинаковых цветов Очные курсы дополнительного образования "Астрономия в современной школе" Загадочные зелёные пятна в облаках Астероидно-кометная опасность – грозит ли нам "Армагеддон" ? Лекторий Планетария открывает двери Syfy Poehali Party в Политехническом музее Исследование кометы 2010 года по наблюдениям с космической орбитальной обсерватории SOHO. Все публикации на ту же тему >>