Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной
Шрифт:
Да и среди теплокровных сухопутных млекопитающих [213] мы относимся скорее к крупным видам, правда, все же не самым большим. На противоположном конце шкалы находятся самые маленькие наши родичи – карликовые белозубки, крошечные комочки меха и плоти, не достигающие и двух граммов веса. Они существуют на грани возможного – тепло, которое источают их тельца, с трудом удается компенсировать непрерывным обжорством. Однако большинство млекопитающих по размеру ближе к белозубкам, чем к нам, – настолько, что средний вес тела млекопитающего составляет 40 граммов. Наши сложноклеточные разумные организмы находятся ближе к верхней границе диапазона – крупнее нас лишь относительно немного видов млекопитающих. Вероятно, дело в эволюционном сдвиге, поскольку хорошая ниша отчасти стимулирует организм становиться больше, чтобы лучше приспосабливаться к переменам обстановки и сопротивляться хищникам.
213
Виды млекопитающих, как и птиц, рыб, насекомых и большинства
Итак, мы, бесспорно, существуем почти на верхней границе размеров, на стыке между разнообразием мелких биологических видов и относительно ограниченными вариантами крупных.
А теперь вспомним об устройстве нашей планетной системы. Мы убедились, что она во многих отношениях необычна. Наше Солнце принадлежит не к самой многочисленной разновидности звезд, наши орбиты в данный момент круглее обычных и отстоят друг от друга дальше, среди соседних планет нет супер-Земли. Если бы вы были архитектором планетных систем, то нашу систему сочли бы скорее чем-то необычным, легким отклонением от нормы. Некоторые подобные качества коренятся в том, что наша Солнечная система, в отличие от большинства других систем, избежала полномасштабной динамической перестановки. Это отнюдь не означает, что нам гарантировано безмятежное будущее: мы уже знаем, что пройдет несколько сотен миллионов лет, и в жизни нашей системы вполне может начаться более хаотичный период. А пройдет еще 5 миллиардов лет – и Солнце раздуется в старческих судорогах и довольно резко переиначит свойства своих планет. Сегодня все указывает на то, что мы живем на переломе, на какой-то границе времен, на переходе от периода юности звезд и планет к подкрадывающейся старости. То, что мы существуем именно в такие относительно спокойные времена, в ретроспективе не так уж и удивительно. Таковы и прочие обстоятельства нашего существования: мы живем в умеренных условиях, где не слишком жарко и не слишком холодно, где химическая среда не слишком агрессивная и не слишком инертная, где все не слишком быстро меняется, но и не слишком застаивается.
Кроме того, мы убедились, что астрофизически спокойная область простирается далеко за пределы нашей Галактики. С точки зрения Вселенной в целом мы существуем в период гораздо более мирный, чем бурная и жаркая юность космоса. Создание звезд повсеместно приостанавливается. Другие солнца со своими планетами формируются в темпе, составляющем менее 3 % от того, что было 8–11 миллиардов лет назад. Звезды по всей Вселенной понемногу начинают вымирать. В космологическом масштабе всего лишь 5–6 миллиардов лет назад Вселенная еще замедлялась после Большого Взрыва. Таким образом, мы опять живем в периоде мягкого перехода. Темная энергия, составляющая природу вакуума, ускоряет рост пространства и препятствует развитию относительно крупных космических структур. Но это означает, что жизнь в далеком будущем обречена на унылое одиночество во Вселенной, расшифровать которую будет все сложнее и сложнее.
Если свести все это воедино, становится ясно, что наше представление о внешнем и внутреннем космосе сильно ограниченно. Это очень узкий взгляд. И в самом деле, интуитивное отношение к случайным событиям и научное развитие статистических методов при других обстоятельствах, другом соотношении порядка и беспорядка, пространства и времени были бы иными. А то самое обстоятельство, что мы очень изолированы от всей другой жизни в космосе – в такой степени, что мы до сих пор ни разу не натыкались на нее, ни разу не замечали никаких ее проявлений, – сильнейшим образом влияет на то, какие выводы мы делаем.
Наконец, чтобы сделать полный круг и вернуться к антропной аргументации, о которой мы говорили в самом начале, – даже глубинные свойства Вселенной и те показывают, что мы находимся в тонком равновесии на самой грани. Малейший сдвиг в ту или иную сторону – и вся природа мироздания была бы иной. Стоит чуть-чуть подкорректировать относительную силу гравитации – и либо вообще не смогут возникнуть звезды и, следовательно, негде будет выковывать тяжелые элементы, либо сформируются и тут же исчезнут огромные звезды, не оставив по себе ничего, никаких потомков. Подобным же образом, стоит изменить электромагнитное взаимодействие – и химические связи между атомами станут либо слишком сильными, либо слишком слабыми, чтобы создавать молекулярные структуры в таком ассортименте, который обеспечит всю сложность мироздания.
Что же из этого следует? Я бы сказал, что все эти факты подталкивают нас к новому научному представлению о своем месте в космосе, к отходу и от принципа Коперника, и от антропной аргументации, – и я считаю, что не за горами тот день, когда это представление и само превратится в полноправный принцип. Пожалуй, можно назвать его космически-хаотическим принципом – золотой серединой между порядком (по-древнегречески слово «космос» как раз и означает хорошо организованную систему) и хаосом. В сущности, жизнь – а особенно жизнь, подобная земной, – всегда будет находиться на границе, на переломе между зонами, каждую из которых характеризует свой набор показателей: энергия, местоположение, масштаб, время, порядок и беспорядок. Наглядное проявление подобных показателей – стабильность или хаос планетных орбит, либо колебания климата и геофизики на планете. Стоит отойти от таких границ слишком далеко в любую из сторон – и равновесие, обеспечивающее условия для жизни, сменится неблагоприятными условиями. Жизнь, подобная нашей, требует правильной смеси ингредиентов, спокойствия
214
Концепция взаимосвязи и взаимодополнения противоположных или противодействующих сил в природе – света и тьмы, жара и холода, активного и пассивного и пр.
Близость к подобным граням оставляет простор для перемен и вариаций, однако не настолько сильных, чтобы совсем перевернуть систему с ног на голову. Очевидная иллюстрация такого принципа – понятие «Зоны обитаемости» [215] вокруг звезды, где планета оказывается в достаточно мягких условиях, которые описываются набором параметров, колеблющихся в узком диапазоне. Однако для существования жизни зона обитаемости должна быть гораздо динамичнее, она не может быть зафиксирована в пространстве или во времени. Нет – это гибкая, постоянно дрейфующая и колеблющаяся функция множества переменных, примерно как траектории, которые описывают руки и ноги актера.
215
В англоязычной литературе – «Goldilocks zone», «Зона Златовласки». – Прим. перев.
Если то, что жизнь существует только при таких обстоятельствах, – это универсальный закон, на вопрос о нашем месте в мироздании можно получить несколько интересных ответов. В отличие от строгих идей Коперника, которые подчеркивают нашу заурядность и выводят из этого обилие планет с подобными же условиями во всей Вселенной, идея, что жизнь требует изменчивого, динамичного равновесия набора параметров, значительно сужает круг возможных вариантов. С такой точки зрения вероятность зарождения жизни отличается от вероятности, выводимой из антропного принципа, который в предельном случае предсказывает не более чем единственный случай возникновения жизни во всем пространстве и времени. А новый закон, в сущности, выявляет места, где жизнь может зародиться, и потенциальную частотность ее возникновения. Он определяет фундаментальные свойства среды, необходимые для существования жизни, в пределах виртуального пространства из множества пляшущих параметров – то есть составляет карту плодородных зон.
Подобный закон жизни не обязательно предполагает, что живые существа – это какая-то особая составляющая реальности. Возможно, биология и вовсе самое сложное физическое явление во Вселенной – и не только в нашей, но и в любой другой Вселенной, где жизнь в принципе возможна. Однако это, вероятно, явление именно что незаурядное – особенно сложная природная структура, которая возникает при сочетании определенных обстоятельств на грани порядка и хаоса.
Несколько человек, изучающих биологическую Вселенную, предложили принять подобный динамический подход к концептуализации жизни как феномена, который балансирует на грани беспорядка или на краю порядка. Вспоминается один мой давний разговор с ведущим астробиологом и физиком Майклом Сторри-Ломбарди [216] , когда он сформулировал идею, что жизнь – это нечто, возникающее на грани, где бы эта грань ни появилась. Он имел в виду, что жизнь – это совокупность явлений на грани порядка и хаоса.
216
Майкл Сторри-Ломбарди. Астробиолог и инженер с медицинским дипломом, первопроходец в области применения искусственных нейронных сетей в астрономии, проводивший исследования в самых разных областях – от сжатия изображений до узоров строматолитов и исследования происхождения жизни методами биоинформатики. Сайт его института – www.kinohi.org/
Можно представить себе, что на такой грани возникает что-то вроде разности потенциалов, градиента потенциала, благодаря которому может возникнуть ток. Только этот биологический градиент многомерен, это пересечение доступной энергии, порядка-хаоса и времени.
К подобным выводам пришли и другие ученые. Физик Стюарт Кауфманн [217] из Университета штата Вермонт, изучающий природу сложности как таковую, предположил, что сложно устроенные биологические системы могут возникать спонтанно в результате совокупного действия многих простых правил и законов. Все вместе эти простые правила и особенности поведения атомов, молекул и термодинамических систем способны производить колоссальную сложность и хаос, однако из этой мешанины будут возникать неожиданные структуры и «самоорганизовываться» в нечто, по сути дела, принципиально новое. Одновременно мы начинаем выявлять качества тех мест во Вселенной, где возникают чрезвычайные обстоятельства, границы между состояниями вещества, пространства и времени – от галактик до газа, звезд и планет. Просто поразительно, как это космическое путешествие приводит в точности к одной и той же интерпретации – что эти грани и стыки и есть места, где возникает жизнь. А подобное осмысление места жизни в великой схеме мироздания прямо приводит к разрешению противоречия между убедительными, однако не нашедшими объяснения аргументами: тем, что жизнь должна встречаться в изобилии, и тем, что она, тем не менее, возникает очень редко.
217
Этот мыслитель-революционер лет двадцать назад написал прекрасную научно-популярную книгу о природе сложности и о пограничных явлениях: S. Kauffman. At Home in the Universe: The Search for the Laws of Self-Organization and Complexity. New York: Oxford University Press, 1995.