Чи життя на Землі унікальне у всесвіті?

Для того, щоб дізнатися, чи існує життя за межами Землі, ми повинні розібратися з нашою власною значимістю у всесвіті. Чи є ми чимось унікальним або ми не представляємо з себе нічого особливого?

Всі ми живемо на невеликій планеті, що обертається навколо середньої за віком зірки, яка є однією з приблизно 200 мільярдів зірок у величезному завихренні матерії, що становить галактику Чумацький Шлях. Наша галактика є однією з, імовірно, декількох сотень мільярдів подібних структур у спостережуваному всесвіті, а її протяжність сьогодні становить у всіх напрямках від нас більш 270 000 000 000 000 000 000 000 (2,7 1023) миль.

Згідно з будь-якими мізерно малими людськими стандартами, всесвіт являє собою величезну кількість матерії і гігантську кількість простору. Наш вид утворився в нікчемну мить колосальної за своєю тривалістю історії, і створюється враження, що буде існувати ще більш тривале майбутнє з нашою участю або без нього.

Спроби визначити наше положення, встановити нашу значимість можуть здатися якимось гіпертрофованим жартом. Ми повинні бути жахливо дурними, якщо ми уявляємо, що можемо взагалі знайти якесь значення для себе.

Проте ми намагаємося зробити саме це, незважаючи на нашу очевидну пересічність, що стала помітною, коли вчений епохи Відродження Микола Коперник (Nikola Kopernik) приблизно 500 років тому перестав вважати Землю центром сонячної системи. Його ідея стала одним з найбільших наукових відкриттів за останні кілька сотень років, а також важливим покажчиком на нашому шляху до пізнання внутрішньої структури космосу і природи реального світу.

Під час спроб, спрямованих на те, щоб оцінити нашу значимість, ми стикаємося із загадкою: деякі відкриття і теорії припускають, що життя цілком може бути звичайним і пересічним, тоді як інші стверджують протилежне. Як нам почати зводити воєдино наші знання про космос - від бактерії до Великого вибуху - для пояснення того, чи є ми важливими чи ні? І в міру того, як ми більше дізнаємося про наше місце у всесвіті, ми намагаємося зрозуміти, що означає все це для наших спроб з'ясувати, чи існують в космосі інші живі істоти? Якими будуть наші наступні кроки в цьому напрямку?

Що нам відомо

У 1600-х роках торговець і вчений Антоні ван Левенгук (Antony van Leeuwenhoek), використовуючи зроблені своїми власними руками мікроскопи, став першою людиною, яка побачила бактерії, - ця подорож привела його в чужий нам світ мікрокосмосу. Цей чудовий спуск, це зісковзування вниз сходами фізичних вимірювань в буйно зростаючий світ всередині нас став перший кроком на шляху розуміння того, що компоненти нашого тіла, наша маса молекулярних структур існують на самому далекому кінці спектру біологічної шкали. Я сумніваюся в тому, що до дивного відкриття Левенгука люди мали можливість думати про цей факт не на поверхневому, а на якомусь іншому, більш глибокому рівні.

На Землі існують організми, які у фізичному плані більші і масивніші, ніж ми - подивіться на китів або на дерева. Однак ми значно ближче до верхньої межі шкали життя, ніж до мікроскопічного кінця. Найменша бактерія, що розмножується, за розміром у сотні мільярдів разів менше метра, а найменші віруси ще вдесятеро менші. Людське тіло приблизно в 10 або в 100 мільйонів разів більше, ніж відомі нам найпростіші види життя.

Серед теплокровних земних ссавців ми також знаходимося серед великих екземплярів, але не на самому верху шкали. На протилежному кінці розташовуються найменші наші родички крихітні бурозубки - зовсім маленькі створіння з вовни і плоті вагою всього в два грами. Вони існують на межі можливого, а їхні тіла постійно втрачають тепло, яке вони насилу компенсують за допомогою рясної їжі.

Однак більшість ссавців ближче якраз до їх розміру, ніж до нашого - особливо, якщо врахувати, що середня вага тіла популяції ссавців становить 40 грамів. Наші побудовані на складній клітинній основі, розумні тіла знаходяться на самій верхній межі, і порівняно мало ссавців перевершують нас за розміром.

Не підлягає сумніву, що ми знаходимося саме на цьому краю, на цій межі між складним розмаїттям біологічно малого і обмеженими можливостями біологічно великого. Уявіть тепер нашу планетарну систему. Наша зірка не належить до найчисленнішого типу зірок (більшість з них менше за масою), наші орбіти в даний час більш округлені і відстоять один від одного на більшу відстань, ніж у більшості інших екзопланетних системах, і у нас немає будь-якої супер-Землі серед наших планетарних сусідів.

Такого роду світ, що в кілька разів перевершує за масою Землю, представлений принаймні в 60% всіх систем, але в нашій сонячній системі його немає. Якби ви були архітектором планетарних систем, то ви б вважали нашу конструкцію відокремленою, яка злегка відрізняється від норми.

Деякі з наведених характеристик ґрунтуються на тому факті, що наша сонячна система уникла великої динамічної реорганізації, чого не вдалося зробити більшості інших планетарних систем. Це не означає, що нам забезпечено тихе і мирне майбутнє - новітні гравітаційні симуляції показують, що протягом кілька сотень мільйонів років наша система може опинитися під впливом більш хаотичного періоду.

А ще через п'ять мільярдів років сонце, можливо, розшириться з настанням спазматичного періоду старіння і істотно змінить опромінення планет. Всі показники свідчать про те, що ми зараз живемо в проміжний або прикордонний час, в перехідний період між зоряно-планетарною юністю і наступаючим періодом немічності.

Наше відносно спокійне існування в цей період, якщо оцінювати його ретроспективно, не викликає подиву. Як і у випадку з іншими аспектами нашої ситуації, ми живемо в помірному місці, не в занадто теплому і в не дуже холодному, в хімічному відношенні наше середовище не дуже активне і не дуже інертне, воно не дуже нестійке і не зовсім позбавлене змін.

Крім того, сьогодні очевидно, що це спокійне в астрофізичному відношенні сусідство поширюється далеко за межі нашої галактики. З точки зору всесвіту в цілому, ми існуємо в період, який набагато старше швидкого і буйного періоду молодого, гарячого космосу. Всюди процес створення зірок сповільнюється. Інші сонця, інші планети формуються із середньою швидкістю, яка становить лише 3% від того, що було в період з 11 до 8 мільярдів років тому.

Ці зірки починають повільно рухатися по всесвіту. І, якщо міркувати у великих космологічних термінах, лише 6 або 5 мільярдів років тому наш всесвіт став сповільнюватися після Великого вибуху. Темна енергія, що народжується з самого вакууму, прискорює зростання простору і допомагає придушити розвиток більш великих космічних структур. Але це означає, що життя, зрештою, приречене у відокремленому майбутньому на сумну ізоляцію в рамках все більш незбагненного всесвіту.

Зведіть разом всі перераховані фактори, і тоді стане ясно, що наш погляд на внутрішній і зовнішній космос сильно обмежений. Це погляд з вузької жердини. Насправді, наше інтуїтивне розуміння випадкових подій і наш науковий розвиток в області статистичних висновків, можливо, були б іншими при наявності інших обставин в області порядку або хаосу, простору і часу.

А сам факт, що ми занадто далеко знаходимося від будь-якого іншого життя в космосі - до такої міри, що поки нам не вдалося ні зафіксувати будь-які її ознаки, ні зіткнутися з нею - чинить сильний вплив на ті висновки, які ми можемо зробити.

Висновки

Ми маємо численні свідчення, які підтверджують основну ідею Коперника про те, що ми нічого особливого з себе не представляємо. Але в той же час існує кілька характерних особливостей нашого середовища, які свідчать про протилежне.

Деякі з цих рис призвели до появи так званого антропного принципу, відповідно до якого певні фундаментальні константи в природі представляються «тонко налаштованими», і таким чином основоположні якості всесвіту врівноважуються поблизу тих меж, які дозволяють Землі і життю на ній існувати. Якщо просунутися занадто далеко по будь-якому з напрямків, то природа космосу може бути абсолютно відмінною.

Змініть злегка відносну силу гравітації, і тоді зірки або взагалі не будуть утворюватися і не будуть виникати ніякі важкі елементи, або будуть створюватися величезні зірки і потім швидко зникати, не залишаючи за собою ніяких слідів, ніяких нащадків, ніякого шляху до життя. А якщо змінити електромагнітні сили, то тоді хімічні зв'язки між атомами виявляться занадто слабкими або занадто сильними для створення різноманітних молекулярних структур, що дозволяють мати таку неймовірну складність у космосі.

Що ми думаємо з приводу всіх цих протиріч? На мій погляд, факти підштовхують нас до нової наукової ідеї відносного нашого місця в космосі, до розставання як з принципами Коперника, так і з антропними ідеями, і я думаю також, що, рухаючись в цьому напрямку, ця нова ідея стане самостійним принципом. Ймовірно, ми можемо назвати цю нову ідею космо-хаотичним принципом (cosmo-chaotic principle), майданчиком між порядком (оригінальне значення грецького слова kosmos) і хаосом.

Суть його полягає в тому, що життя, і, зокрема, життя на Землі, завжди буде знаходитися в місці зіткнення або на стику зон, що визначаються такими характеристиками як енергія, місце розташування, масштаб, час, порядок і хаос. Такі фактори як стабільність або хаос планетарних орбіт, або варіації клімату і геофізики на планеті, являють собою прямі прояви перерахованих характеристик.

Якщо відійти занадто далеко від цих кордонів, то тоді баланс буде зрушуватися в бік несприятливого стану. Наше життя вимагає правильної комбінації інгредієнтів, змішання спокою і хаосу - правильного поєднання інь і ян.

Наближення до цих кордонів робить можливими подібні зміни і варіації, але не можна підходити занадто близько, щоб постійно не придушувати саму систему. Існують очевидні паралелі з концепцією зони населеності (Goldilocks zone), згідно з якою температура космічного середовища для планети навколо зірки знаходиться у вузькому діапазоні параметрів.

Якщо не враховувати існування життя, то населена зона може бути значно більш динамічною - вона не обов'язково повинна бути фіксована в просторі і часі. Швидше, мова йде про траєкторію, що постійно переміщується, звивається і згинається з багатьма параметрами - подібно шляхам, прокладеним руками і ногами танцюриста.

Якщо універсальне правило полягає в тому, що життя може існувати тільки за цих умов, то тоді виникають деякі інтригуючі можливості щодо нашої значущості в космосі. На відміну від суворих ідей Коперника, що підкреслюють нашу пересічність і тому передбачають наявність великої кількості схожих умов у космосі, поняття щодо того, що життя вимагає налаштування різноманітних і динамічних параметрів, скорочує кількість опцій.

Можливості для життя, що випливають з цього нового підходу, також відрізняються від антропних ідей, які в своїй найбільш радикальній частині пророкують лише одне місце освіти життя в просторі і часу в цілому. Замість цього нове правило визначає ті місця, де життя має виникнути, а також потенційну частоту, з якою воно це робить. Нове правило уточнює фундаментальні характеристики, необхідні для життя всередині можливого простору з багатьма вальсуючими параметрами - вона вказує родючі зони.

Такого роду правило щодо життя не обов'язково перетворює живі істоти на якусь спеціальну частину реальності. Біологія, мабуть, представляє собою найбільш складний фізичний феномен у нашому всесвіті - або в будь-якому всесвіті, що підкоряється певним законам. Але це, можливо, і є крайня межа особливості: виключно складна природна структура, що виникає при наявності правильних умов, на кордоні порядку і хаосу.

І подібне формулювання концепції щодо того, де саме життя вбудовується у велику схему природи, безпосередньо призводить до вирішення загадки, в якій присутні переконливі, але не остаточні аргументи з приводу того, що життя має існувати в надлишку і що воно виключно рідкісне.