Это всё квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего
Шрифт:
Именно в той ранней фазе возникли фундаментальные силы – гравитационная, электромагнитная и ядерные – и на сцену вышли первые частицы.
Эти частицы подчинялись тем же самым законам квантовой механики, о которых мы говорили все это время. Согласно картине Эверетта, они размазывались в соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга и в конце концов оказывались во множестве мест одновременно. Затем эти размазанные частицы давали начало новым ответвлениям мультивселенной, а там уже размазывались снова и порождали следующие ответвления. Очень скоро вселенная превратилась в колоссальную мультивселенную, где в разных параллельных временных линиях воплощались все мыслимые
А поскольку весь этот цирк с размазыванием и ответвлениями начался в те времена, когда крошечные отклонения в поведении частиц могли в дальнейшем привести к масштабным последствиям для структуры и распределения галактик, мультивселенная содержит огромное (потенциально бесконечное) количество ответвлений с разными вариантами устройства космоса.
Хотя почти все эти вселенные-ответвления обладают чертами нашей – в них рано или поздно появляются звезды, планеты, галактики и так далее, – конкретные звезды и планеты там могут быть совсем не такими, как у нас. В подавляющем большинстве вселенных не будет сколько-нибудь узнаваемого Млечного Пути, не говоря уже о Солнце, Земле и убийце Джеффри Эпштейна.
Но найдутся среди этих вселенных и совсем невообразимые. Например, частицы Солнечной системы, в принципе, могут сложиться в рельеф морщин на лбу Гордона Рамзи (в соответствующем масштабе), и где-то существует ответвление мультивселенной, которое пошло по этому пути.
Но что еще удивительнее: если абсолютно неодушевленные атомы в принципе способны соединиться так, чтобы создать молекулу, которая навострится воспроизводить саму себя, значит, это тоже где-то да произойдет.
Именно так появились мы.
От физики к биологии
Как же перейти от безжизненной кучки атомов к человеческой цивилизации, низкоуглеводным диетам и автоматическому обзвону?
Вероятно, все началось с очень специфической структуры – самовоспроизводящейся молекулы. Это была молекула, чья форма и структура заставляли ее организовывать окружающее вещество в копии самой себя.
Если вам представляется, что странноватое это занятие для молекулы, что ж, так и есть! Подавляющее большинство молекул не умеют сами себя воспроизводить. Но некоторые так делают, и об одной из них вы, вероятно, хоть краем уха слышали.
В середине 2000-х на медицинском небосклоне взошла новая звезда – коровье бешенство, болезнь, из-за которой модно было беспокоиться. Считалось, что ее вызывает особая белковая молекула неправильной формы под названием «прион». Прион умеет делать один фокус – он обожает перестраивать нормальные белковые молекулы, превращая их в собственные копии. А копии затем повторяют процесс, что нередко приводит к смертельным заболеваниям.
В природе встречаются и другие примеры самовоспроизведения, однако самовоспроизводиться, перестраивая уже существующие белки, – совсем не то, что создавать новые самовоспроизводящиеся молекулы с нуля, и никто не имеет ни малейшего представления, как осуществился этот гораздо более сложный процесс. И все же догадки строить никто не запрещал, и химикам удалось доказать, что самовоспроизводящиеся молекулы могут-таки возникать. Для этого ученые смешали компоненты, которые (уверены они процентов на двадцать) существовали на нашей планете в те времена, когда зародилась жизнь.
Впрочем, как бы первая самовоспроизводящаяся молекула ни появилась, она создавала свои копии, которые обычно были тождественны оригиналу. Но время от времени случались ошибки – и копия получалась дефектной. Большинство
Однако очень редко самовоспроизводящаяся молекула порождала копию, которая копировала себя даже лучше, чем оригинал. Эта новая молекула в конце концов вытесняла изначальную, победив в конкуренции, и заполоняла все вокруг своими дефектными копиями, причем некоторые из них самовоспроизводились еще лучше. И этот цикл продолжался, пока в какой-то момент одна такая молекула не проникла внутрь своего рода мыльного пузырька – и возникло что-то вроде первой клетки.
Так была запущена эволюция – процесс, который идет уже миллиарды лет и порождает все более сложные и конкурентоспособные самовоспроизводящиеся структуры. Вскоре это были уже не молекулы или примитивные клетки, а амебы, арахис и люди. Сегодня в их число входят также вирусы и мемы про отвлекшегося бойфренда, которые используют нас как средство для собственного воспроизведения. Целая иерархия самовоспроизводящихся структур.
Во всяком случае, примерно таков консенсус среди геологов и прочих специалистов по наукам о Земле, а также эволюционных биологов и других ученых, которым приходится повторять ответ на вопрос, кто они по профессии, как минимум дважды, прежде чем его поймут. Но насколько это правдоподобно?
Неизвестно. В 1950-х годах двое умников – ученый по фамилии Миллер и нобелевский лауреат по фамилии Юри – провели эксперимент: они смешали кучу неорганических соединений и поместили в устройство, которое должно было воссоздавать условия, существовавшие на Земле в период возникновения жизни. Их экспериментальная установка породила несколько классных молекул. В дальнейшем и в других экспериментах были получены похожие результаты, а еще – азотистые основания, что важно, поскольку это строительные блоки для РНК, а многие считают, что РНК – верный кандидат на титул первой самовоспроизводящейся молекулы. Итак, сегодня принято говорить, что органические предшественники жизни, вероятно, возникают в неорганической среде довольно часто.
Однако одно дело – показать, что строительные блоки жизни способны спонтанно возникать, и совсем другое – показать, что они склонны собираться в крайне специфические структуры, необходимые для создания самовоспроизводящихся молекул. А поскольку мы до сих пор не знаем, какими были первые самовоспроизводящиеся молекулы или какие молекулы имели шанс выжить в условиях ранней Земли, мы не можем оценить, насколько вероятна или невероятна была их спонтанная сборка из этих строительных блоков. Следовательно, у нас нет возможности узнать, насколько вероятно было зарождение жизни на Земле или где бы то ни было.
Мы понимаем, что шансы вряд ли были очень высоки. Если бы жизнь зарождалась легко и просто, следовало бы ожидать, что во вселенной она кишмя кишит. Но, по всей видимости, это не так. Тогда насколько низкими могут быть шансы?
Если теория Эверетта верна, они, похоже, гораздо ниже, чем вы думаете.
От биологии к физике
Все наши знания по химии, биологии и физике указывают на то, что переход от неживых частиц на поверхности древней Земли к первой клетке был, похоже, почти невозможен. Для этого требовалась череда квантовых совпадений настолько длинная и маловероятная, что, даже если учесть количество планет и звезд во вселенной, такого просто ни разу не должно было случиться.