Вселенная
Шрифт:
При чём тут язычки сливок, смешивающихся с кофе? Это мы. Эфемерные сложные существа, оседлавшие волну нарастающей энтропии, — от простого начала до простого конца. Так прокатимся с ветерком.
Глава 29
Свет и жизнь
Итальянский астроном Джованни Скиапарелли останется в истории как первооткрыватель «каналов на Марсе». В 1887 году, рассматривая в телескоп планету-соседку, Скиапарелли сообщил, что её поверхность изрезана длинными прямыми линиями, которые он назвал «canali». Эта идея глубоко впечатлила людей по всему миру, среди которых был и
Здесь сразу возникли две проблемы. Во-первых, сам Скиапарелли, хотя он и интересовался возможностью жизни на Марсе, никогда не утверждал, что видел на Марсе каналы. Итальянское слово «canali» следует переводить на русский язык как «русла», а не как «каналы». Русла возникают естественным путём, а каналы — это искусственные сооружения. Во-вторых, никаких русел Скиапарелли также не наблюдал. Те рисунки, которые он описал, были просто дефектами, возникшими при наблюдении далёкой планеты при помощи относительно примитивных приборов.
В настоящее время мы уже рассматривали Марс с достаточно близкого расстояния, в том числе при помощи многих орбитальных и спускаемых аппаратов, запущенных США, СССР, европейскими странами и Индией. (На момент написания этих строк Марс — единственная известная планета, населённая исключительно роботами.) Мы не нашли там никаких заброшенных городов или древних памятников архитектуры, но поиски жизни продолжаются. И речь идёт уже не об угасающей лоуэлловской цивилизации и не о злобных уэллсовских чудовищах на треногах — у нас определённо есть шанс найти где-то в Солнечной системе микроскопические формы жизни — если не на Марсе, то, возможно, в океанах Европы, одного из спутников Юпитера (на Европе больше жидкой воды, чем во всех океанах Земли), либо на спутниках Сатурна Энцеладе и Титане.
Вопрос в том, узнаем ли мы её, когда найдём? Что же такое «жизнь»?
Этого никто не знает. Не существует единого общепризнанного определения, которое позволяло бы чётко отличать живое от неживого. Сформулировать его пытались. Агентство NASA, вкладывающее большие средства в поиски внеземной жизни, приняло рабочее определение живого организма: самоподдерживающаяся химическая система, подчиняющаяся дарвиновской эволюции.
Можно немного поспорить о «дарвиновской эволюции». Да, именно благодаря этому механизму живые существа возникли здесь, на Земле, но она не характеризует суть любого организма. Если вы заметите раненую белку и спросите: «Она жива?» — никто вам не ответит: «Я не знаю, давайте проверим, подчиняется ли она дарвиновской эволюции». Польза данного определения в том, что оно должно помочь разобраться со сложными случаями, например, когда учёные в будущем создадут искусственный организм. Если следовать такому критерию, то подобный организм сразу и без раздумий придётся признать неживым, что не особенно нам поможет. В настоящее время всё это — просто придирки; говоря о настоящей жизни, которую мы знаем и любим, можно быть уверенным, что эволюция играет в ней центральную роль.
«Верного» определения жизни, такого, к которому мы бы пришли путём тщательных исследований, не существует. Те формы жизни, которые нам знакомы, обладают рядом свойств, каждое из которых интересно и многие — примечательны. Тем живым организмам, которые мы знаем, присущи движение (внутри, если не снаружи),
Давайте начнём с общих принципов и постепенно перейдём к специфике возникновения жизни здесь, на Земле. Затем мы сможем рассмотреть ещё более широкую перспективу и обсудить, как живые существа развиваются и взаимодействуют друг с другом.
* * *
Одно из многих предлагавшихся определений жизни дал не кто иной, как Эрвин Шрёдингер, который также помог сформулировать фундаментальные принципы квантовой механики. В своей книге «Что такое жизнь?» Шрёдингер рассмотрел этот вопрос с точки зрения физика. Наиболее фундаментальной он считал проблему баланса. С одной стороны, живые существа постоянно изменяются и двигаются. Взять, к примеру, гепарда, преследующего газель, либо сок, медленно поднимающийся к ветвям секвойи, — живые организмы всегда находятся в динамике. С другой стороны, все живые организмы имеют базовую структуру; при всех изменениях они обладают некоторой базовой целостностью. Шрёдингер размышлял: какой физический процесс позволяет так чётко проводить границу между статикой и динамикой?
Этот вопрос привёл Шрёдингера к определению жизни, которое кажется весьма отличным от определения NASA:
Когда мы считаем материю живой? Тогда, когда она продолжает «делать что-либо», двигаться, участвовать в обмене веществ с окружающей средой и т. д., — всё это в течение более длительного отрезка времени, чем, по нашим ожиданиям, могла бы делать неодушевлённая материя в подобных условиях.
Шрёдингер уделяет особое внимание «самоподдержанию» из определения NASA, которому большинство из нас просто не придали бы значения. В конце концов, многие феномены кажутся «самоподдерживающимися»: водопады, океаны и, если уж на то пошло, те самые неживые камни, об один из которых споткнулся Уильям Пейли.
Важнейшая идея здесь заключается в том, что живое существо «продолжает делать что-либо» в течение «более длительного отрезка времени, чем, по нашим ожиданиям, могла бы делать неодушевлённая материя в подобных условиях». Эта формулировка немного зыбкая; Шрёдингер не претендует на однозначное и вечное определение конкретной концепции. Он старается уловить, как мы воспринимаем жизнь на интуитивном уровне. Камень может сохранять форму на протяжении длительного времени, но он никогда не регенерирует. Камень может двигаться, например, если со склона обрушивается лавина; однако, как только он попадает к подножью, он останавливается и просто лежит на месте. Камень не попытается заползти обратно на склон, как это сделало бы животное.
Вот ещё один пример, когда кажется — хотя на самом деле это не так, — что живые организмы нарушают второй закон термодинамики. Оказывается, они — не просто организованные структуры, они к тому же могут сохранять такую организацию на протяжении длительного времени.
Как и в более раннем примере с эволюцией сложности, истина противоречит нашим наиболее наивным представлениям. Сложные структуры могут образовываться, причём не вопреки возрастанию энтропии, а именно потому, что энтропия возрастает. Живые организмы способны поддерживать собственную структурную целостность не вопреки второму закону термодинамики, а благодаря ему.
* * *
Все знают, чем одаривает Солнце всё живое здесь, на Земле: энергией, а именно фотонами, которые мы воспринимаем как видимый свет. Но важнее всего, что мы получаем от Солнца энергию с очень низкой энтропией — так называемую свободную энергию. Затем эту энергию начинают потреблять живые организмы, которые возвращают её во Вселенную в сильно «деградировавшем» виде. Термин «свободная энергия» немного неудачный, поскольку на самом деле он означает «полезная энергия». «Свободный» следует понимать как «доступный для чего-либо».