Калеб Шарф - Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной

205

N. Lane and W. Martin. The Energetics of Genome Complexity // Nature 467 (2010): 929–34. Еще одна статья о том, какими путями развилась сложная жизнь – J. A. Cotton and J. O. McInerney. Eukaryotic Genes of Archaebacterial Origin are More Important Than the More Numerous Eubacterial Genes, Irrespective of Function // PNAS 107 (2010): 17252–55. Авторы предпочитают говорить не о «древе жизни», а о «кольце жизни».

Эта идея зародилась очень давно, еще у древних греков. В XIX веке о ней писали самые разные ученые, в том числе Кельвин и Гельмгольц, а в начале ХХ века – Сванте Аррениус. Она популярна и в наши дни, хотя подтверждения так и не нашла. И в самом деле, представляется, что Солнечная система, в принципе, обеспечивает все условия для обмена биологическим материалом – столкновения с астероидами выбрасывают в пространство вещества с поверхности планет, и они попадают на другие планеты (отсюда такой интерес к метеоритам марсианского происхождения). Однако может ли это привести к попаданию на другие планеты живых организмов, остается спорным.

Думаю, можно обобщить пример с бейсболом, чтобы он несколько точнее соответствовал ситуации с жизнью на Земле. Представьте себе, что Джо не знал, сколько всего мячей попадет тем вечером в зрителей: может быть, такой мяч был всего один, а может быть, их было несколько тысяч. Оценить, сколько у него было шансов поймать мяч, Джо будет по-прежнему трудно, поскольку событие все равно удивительное. Так вот, если речь идет о жизни во Вселенной, мы столь же невежественны, а оценить вероятность нам еще сложнее, поскольку на самом деле мы не знаем ни размера стадиона, ни количества зрителей (пригодных для жизни планет).

Так и есть – несколько ученых, сыгравших в нем важнейшую роль, получили за него в 2011 году Нобелевскую премию. На основании измерения яркости очень далеких сверхновых они оценили, как расширение Вселенной ведет себя в космических временных масштабах. И оказалось, что примерно 5 миллиардов лет назад Вселенная перешла от расширения с замедлением (из-за гравитационного воздействия всей массы) к расширению с ускорением. Найдено и много других признаков расширения с ускорением, которые подтвердили эту гипотезу.

Сугубо научная статья – L. Krauss and R. Scherrer. The Return of a Static Universe and the End of Cosmology // General Relativity and Gravitation 39 (2007): 1545–50. Те же авторы составили и великолепное научно-популярное описание – L. Krauss and R. Scherrer. The End of Cosmology? // Scientific American 298 (March 2008): 46–53.

Сейчас, когда я пишу эти строки, самые свежие оценки формирования звезд в космических временных масштабах сделаны в статье D. Sobral et al. A large Ha Survey at z = 2.23, 1.47, 0.84 and 0.40: The 11 Gyr Evolution of Star-Forming Galaxies from HiZELS // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 428 (2013): 1128–46.

По чистому (гм) совпадению я написал об этом книгу. C. Scharf. Gravity’s Engines: How Bubble-Blowing Black Holes Rule Galaxies, Stars, and Life in the Cosmos. New York: Scientific American / Farrar, Straus and Giroux, 2012).

Это не то расстояние, которое пройдет свет за 13,8 миллиардов лет и которое часто приводят, а расстояние от нас до наблюдаемого края Вселенной в данный момент космологического времени (равное интервалу в данный момент времени в терминологии специальной теории относительности). Это реальное физическое расстояние, хотя многие до сих пор по ошибке указывают в качестве радиуса Вселенной 13,8 миллиардов световых лет.

Виды млекопитающих, как и птиц, рыб, насекомых и большинства макроскопических многоклеточных существ более или менее одинаково распределяются по диапазону физических размеров – с перекосом в сторону маленьких видов: мелких животных больше, однако они не могут быть меньше определенного размера. См., например, M. Buchanan. Size and Supersize // Nature Physics 9 (2013): 129.

Концепция взаимосвязи и взаимодополнения противоположных или противодействующих сил в природе – света и тьмы, жара и холода, активного и пассивного и пр.

В англоязычной литературе – «Goldilocks zone», «Зона Златовласки». – Прим. перев.

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/

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.

Мне кажется, это привилегия ученого и писателя – право на обоснованные спекуляции. Однако, приступая к работе над книгой, я не знал, что вывод будет именно таким. Я сделал его, когда собирал все приведенные здесь свидетельства, оказавшие мне бесценную услугу.

Тема эта непростая, иногда она подходит до опасного близко к ненаучным богословским доводам о «замысле». Поясню, что этого я не имел в виду. «Конвергенция» между множеством ответвлений жизни на Земле очевидна, и по логике вещей природа эволюции такова, что различия между видами также подвергаются естественному отбору сообразно с их преимуществами. А значит, поскольку набор физических и химических условий ограничен, а история развития видов на Земле пошла именно так, а не иначе, разумно предположить, что разные организмы «изобретали» заново одни и те же механизмы, даже очень сложные. Не вполне ясно, правда, до какой степени будет наблюдаться конвергенция между жизнью на Земле и на других планетах, которые вращаются вокруг других звезд.

Этого радиотелескопа – довольно-таки удивительного – больше нет, его разобрали в 1998 году, чтобы освободить землю под застройку (там построили жилые дома и сделали поле для гольфа, словом, поспособствовали сохранению и развитию цивилизации). Однако примерно с 1963 года и до 1997, пока телескоп работал, на нем велись не только наблюдения в рамках SETI, но и «обычные» астрономические исследования – в частности, на нем сканировали небо в поисках радиоквазаров. На сайте www.bigear.org вы найдете многочисленные ресурсы и онлайн-музей «Большого уха».

Эйман очень доходчиво и подробно рассказывает о сигнале «Ого!» и о своих попытках разобраться, что это такое, в статье, которую можно прочитать по адресу www.bigear.org/wow20th.htm.

На эту мысль Ферми натолкнуло, в частности, следующее соображение: даже если на путешествия от одной звезды до другой уходят тысячи лет, возраст Млечного Пути (как минимум 10 миллиардов лет) позволяет даже очень древним видам распространиться повсеместно. Подобные соображения упоминаются и при обсуждении уравнения Дрейка. Как известно, американский ученый Фрэнк Дрейк в 1961 году представил формулу, состоящую из нескольких множителей и позволяющую подойти к поиску внеземной жизни с численными мерками. В число множителей входит, например, доля планет, способных обеспечить условия для жизни, и продолжительность времени, за которое цивилизация может давать знать о своем присутствии жителям других планет.

Этот всплеск отражательной способности и прозрачности, свойственных земной растительности, называют также «красной границей», поскольку на длинах волн больше 700 нанометров отражательная способность резко – ступенькой – повышается.

Об этом см. в его научно-популярной книге R. Penrose. The Emperor’s New Mind: Concerning Computers, Minds, and the Laws of Physics. Oxford, UK: Oxford University Press, 1989.

Прекрасный пример – исследование вод так называемого озера Восток, которое залегает под ледяным щитом толщиной около четырех километров и имеет размеры примерно 250 на 50 километров. Вода в этом подледном озере, скорее всего, была совершенно изолирована в течение десятков тысяч лет, а может быть, и дольше.

Сколько еще Вселенных может быть во множественной Вселенной, не знает никто. Некоторые так называемые хаотические теории инфляции (которые подводят физическую базу под то, что Вселенная расширяется во что-то большее) предполагают, что разных Вселенных, возможно, 1010 и все это еще в 16 степени. См., например, A. Linde, V. Vanchurin. How Many Universes Are in the Multiverse? // Physical Review D 81, no. 083525 (2010): 1–11.

Я взял эти слова из книги C. Sagan. Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space. New York: Random House, 1994.