Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее
Шрифт:
Но попробуем обсудить отклонения от прогнозов на более высоком уровне, когда дело не сводится к действию в каких-то областях Вселенной еще неизвестных законов физики.
Можно ставить вопрос шире: универсальна ли наша физика, не следует ли вообразить себе совсем иные ее варианты?
В такой постановке проблема выглядит фантастично, гораздо фантастичней любых межгалактических полетов. При всем том, она очень интересна и глубока и, как мы убедимся вскоре, в какой-то степени уже существует.
Чтобы конкретно почувствовать ситуацию многих физик, начнем издалека.
Нетрудно уловить, например, ситуацию многих биологий. Можно полагать, что в несколько иных условиях в итоге первого миллиарда лет эволюции на Земле мог бы закрепиться иной генетический код. Планета, где жизнь развивается на той же белково-нуклеиновой основе, но с несколько иным кодом, дала бы нам пример
Можно представить себе и принципиально иной вариант биохимического реактора, где в основу жизни заложены иные молекулярные блоки. Наглядный пример на эту тему строится путем замены двухвалентного иона кислорода аминовой группой NH. Это сразу меняет вид обоих пиримидиновых оснований ДНК - цитозина и тимина. Соответственно, подставив вместо одновалентного гидроксила ОН амин NH2, получим качественно новый аналог пуринового основания - гуанина. Незатронутым остается только второе пуриновое основание ДНК - аденин. Такие же замены ведут к новой структуре белков группа СООН в аминокислотах переходит в группу CNHNH2. Таким образом выстраиваются сколь угодно сложные бескислородные "белково-нуклеиновые" комплексы. Не видно причин, по которым на аминовой основе не могли бы возникнуть весьма сложные формы жизни*. Другой очевидный вариант фтористый аналог белково-нуклеиновых комплексов, где фтор замещает кислород, а плавиковая кислота (HF) - обычную воду. Оценить характер сложных организмов, возникших на аминовой или фтористой основе, очень трудно, ясно только, что такие существа в биологическом отношении были бы полностью изолированы от нас, хотя возможности информационного Контакта оставались бы достаточно широкими. Учет многих биохимий заметно увеличивает шансы встретить жизнь и разум во Вселенной, хотя речь идет об уже довольно далеких от нас эволюционных ветвях. Классификация организмов теперь не могла бы вестись чисто биологическим путем, однако важно, что для них существует единая химическая основа на атомно-молекулярном уровне.
*Роль воды играл бы здесь аммиак.
Поверить в то, что известные нам законы строения химических соединений могут привести к очень далеким по свойствам биологическим системам, не так уж трудно. Тем более развесистая эволюционная крона должна получаться на уровне, скажем, технологически развитых социальных структур. Во всем этом нет ничего слишком необычного. Земные образцы метаболизма и репродукции живых организмов не обязательно наилучшие и тем более единственно возможные во Вселенной. Соответственно с их относительностью мы можем допускать и совершенно нереализуемые в земных условиях пути социализации. Кое-что в этом смысле выдвинуто фантастами - мы имеем в виду, прежде всего, лемовский Солярис и хойловское Черное облако как примеры социальных структур с практически неиндивидуализированными элементами*. Естественно допустить, что далекие ветви социализации связаны с совершенно иными типами передачи небиологической наследственной информации, то есть их система обучения и науки может резко отличаться от известной нам, совершенно иной характер может носить и их технологическая активность.
* Я не уверен, что такие структуры следует рассматривать как самые мощные формы разума. Скорее всего, будущая теория очень сложных систем выведет какой-то оптимальный вариант или набор вариантов с определенным балансом между уровнями социализации и индивидуализации. Разумеется, этот баланс может зависеть от строения основных биомолекул.
Интересные перспективы открываются при обсуждении искусственных систем типа компьютеров. С одной стороны, они открывают особую эволюционную ветвь организмов, где запись и переработка информации осуществляется на уровне технических микроэлементов. С другой - главное стремление создателей компьютеров заключается в перезаписи информации на молекулярный уровень, что по современным представлениям выглядит самым компактным и выгодным способом содержания информационных массивов. Молекулярные структуры, которые лягут в основу будущих разумных машин, могут заметно отличаться от известных белково-нуклеиновых комплексов и порождать новую биохимическую (киберхимическую?) линию эволюции.
Короче говоря, широчайший спектр возможностей эволюции, начиная с биохимического уровня и выше,-
Но попробуем отступить немного назад и поискать более ранние разветвления общей эволюции. Биохимические, биологические и социокультурные разбежки в конечном итоге можно рассматривать как обширную крону на едином химическом стволе. Едином ли? Не могли ли физические условия в отдельных областях Вселенной привести к устойчивой репродукции совсем иных атомно-молекулярных структур?
Очевидно, речь идет об условиях, изменяющих параметры и, возможно, состав атомов и молекул. Такого типа условия известны и в какой-то степени изучены.
При определенных температурных режимах и высоком давлении можно ожидать появления необычных молекулярных структур - в недрах планет или на поверхности черных карликов. Было бы интересно выяснить, допустима ли в этих случаях какая-то полимеризация и длительное существование более или менее сложных квазиорганических соединений, иными словами - исходные условия для зарождения жизни. Другая любопытная ситуация - соединения атомов, деформированных сильными внешними полями.
Наконец, можно рассматривать атомы, где роль некоторых орбитальных частиц играют не электроны, а мюон, ?-лептон и даже адроны. Мюонные атомы изучены неплохо. Поскольку масса мюона в 200 раз больше массы электрона, размеры такого атома во столько же раз меньше, а объем уменьшается уже в 8 млн. раз. Еще большие изменения имеют место при орбитировании ?- или К-мезонов. Мезоатомная химия требует особых условий наблюдения - мюон живет около 2.10-6 секунды, а ?-мезон, который ко всему прочему способен сильно взаимодействовать с ядром,- всего 2,6.10-8 с. Это большие времена лишь по ядерным масштабам (то есть в единицах 10-23 с). Однако можно вообразить ситуацию с относительным изобилием, скажем, мюонов, когда мезоатомные структуры постоянно возобновляются и это оказывает существенное влияние на ход химических реакций - создаются необычные каталитические условия. Еще один вариант - атомы с необычными ядрами, включающими, например, гипероны или переходящими в сверхплотное состояние. В вакууме гипероны распадаются довольно быстро, но на поверхности нейтронных звезд, где гравитационный потенциал может достигать огромных величин (до ?~0,1 с2), некоторые каналы распадов должны запираться и гиперядра станут стабильными. Вообще поверхности нейтронных звезд, в соответствии с довольно давними гипотезами Коккони, Моррисона и Дайсона, подозрительны с точки зрения особой химии, которая может там разыгрываться.
Речь идет о гипотезе так называемой "ядерной жизни". В соответствии с ней, на поверхности нейтронных звезд могут возникать сложные ядерные структуры молекулярного типа, что и позволяет говорить о кодировании информации по аналогии с обычным атомно-молекулярным уровнем. Сами ядерные молекулы простейшего типа были открыты еще в 1960 г. в экспериментах Чок-Риверской Лаборатории (США) при изучении столкновений ядер углерода. Наряду со слиянием двух ядер углерода в ядро марганца (12С6 + 12С6 > 24Mg12) возникали своеобразные слабо связанные двууглеродные состояния гантелевидной формы. По обычным меркам ядерные молекулы крайне неустойчивы - их время жизни порядка 10-21 с, но оно весьма велико в масштабе характерного времени ядерных реакций (10-23 с), и с этой точки зрения вполне можно говорить о существовании особых объектов, чья структура сложнее отдельных ядер. Сейчас ведется активное исследование различных ядерных молекул на новых ускорителях тяжелых ионов, но, разумеется, делать выводы о появлении особой ветви жизни пока рано. Тут лишь начинается прорыв в область химии на ядерном уровне, и получены лишь примитивнейшие соединения. Пока не обнаружено чего-либо, напоминающего эффект полимеризации, так что до прямой проверки гипотезы очень далеко. Однако понятно, что в условиях мощной энергетики пульсаров при обилии ядерного вещества могут возникать и эффекты, пока недоступные нашему эксперименту. Остается только мечтать о тех временах, когда мы сумеем (в духе экспериментов Юри-Миллера для условий древнейшей Земли) смоделировать соответствующую обстановку для пульсаров...
Надо понимать, что, вступая в очерченную несколькими штрихами область иных химий, мы попадаем на значительно более зыбкую почву, чем это было в ситуации со многими биологиями. Уровень четкости аналогий здесь резко падает, и, заводя, скажем, речь о каких-то живых и разумных существах, развившихся в подобных условиях, мы, не имеющие ясного представления даже о любителях принимать аммиачные ванны, рискуем удариться в не омраченную научными доводами фантастику. Но такова судьба всех очень далеких экстраполяций.