Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной - Калеб Шарф

Я уже предполагал вслед за многими учеными, что жизнь зарождается скорее в переломных обстоятельствах, она возникает в результате сложного и в принципе не подлежащего точным расчетам танца нелинейных взаимодействий, основанных на простых законах, и все это соответствует принципу космического хаоса. Эти простые законы – физическая основа мироздания: я говорю и о молекулярных связях, и о глубинных симметриях субатомных частиц, и о физических измерениях нашей реальности. Однако даже оценить их соотношение в рецепте практически невозможно. Дело в том, что сложные взаимодействия этих относительно простых законов сами по себе представляют собой нелинейную функцию этих же законов! Иначе говоря, то, как влияет каждое из этих качеств по отдельности, скорее всего, невозможно расшифровать – это все равно что пытаться вывести законы термодинамики исключительно из наблюдений над погодой и климатом на Земле. Имманентно присущая системе чувствительность к первоначальным условиям способна затемнять причины и эффекты, которые приводят к конечному результату.

Наверное, вы догадываетесь, к чему я веду. Формулировка проблемы нам что-то очень напоминает – и не что-нибудь, а теорию хаоса. Это похоже на те трудности, с которыми мы сталкивались, когда пытались разобраться в динамике планетных орбит и в том, стабильна или нет в долгосрочной перспективе Солнечная система. Должно быть, вы помните, что планетные системы также управляются простыми законами, однако сложные нелинейные взаимодействия приводят к обширному диапазону возможных вариантов прошлого и будущего, к целому пучку путей и траекторий. Чтобы понять, что будет, если слегка изменить законы, придется проследить бесчисленное множество маршрутов, каждый из которых будет разветвляться на перепутьях, где происходили ничтожные на первый взгляд события, и разбегаться в разные стороны к непредсказуемым исходам.

Чтобы понять, с какой частотой мироздание порождает жизнь, нам придется проделать похожий эксперимент. Нужно будет симулировать условия, вызванные целым рядом свойств космоса, и посмотреть, насколько хорошо и насколько часто они генерируют сложные феномены, из которых и возникает жизнь, то есть сколько насчитывается возможных траекторий. А еще нам придется применить байесовские методы, чтобы взвесить все возможности и честно признаться в собственном невежестве во всем, что касается глубинной физики реальности.

Нетрудно убедиться, что это теоретическая и вычислительная задача неподъемной сложности. Параллельно придется ответить и на другой вопрос, очень неприятный и, кажется, не имеющий ответа: нужно понять человеческий разум. В недалеком прошлом ученые утверждали, что в принципе возможно создать симулятор человеческого сознания, самый что ни на есть настоящий искусственный интеллект, – надо лишь разработать достаточно сложную компьютерную программу, которая могла бы цифровыми средствами имитировать работу каждого из десятков миллиардов наших нейронов. Однако некоторые исследователи, в том числе английский ученый Роджер Пенроуз[224], отстаивали ту точку зрения, что важнейшую роль в функционировании разума и сознания играют глубокие связи с квантовым миром и уловить их при помощи цифрового кода невозможно. Не исключено, что единственный способ симулировать разум – это и в самом деле создать его, построить структуру с такой же беспорядочной химией и биологией, как наш организм. Только такая имитация могла бы обладать вычислительной мощностью и природной хитростью, которые необходимы, чтобы соответствовать всему, что создала эволюция за миллионы и миллиарды лет.

Возможно, если мы займемся созданием жизни в более широком смысле слова, дело пойдет легче. Мы уже сделали кое-какие мелкие шаги в сторону конструирования искусственных микроскопических организмов – собирали их из отдельных деталей и ДНК, созданных в лабораторных условиях. Однако очевидно, что если речь идет об исходном наборе законов, мы все равно не способны менять фундаментальную физику подобных биосимуляторов, играть с глубинной структурой мироздания, и это существенное препятствие для нас. Так неужели феномен жизни во Вселенной – это явление, которое нам в конечном итоге придется просто принять как данность и изучать безо всякой надежды на аналог «теории всего» в физике?

Надеюсь, все-таки нет. Думаю, у нас лучше получилось бы симулировать траектории развития жизни при разных наборах космических параметров, чем предлагают некоторые вышеописанные проекты и программы. Я отношусь к этому с оптимизмом отчасти потому, что наше технологическое мастерство развивается поразительными темпами и отнюдь не снижает их. Мы обнаружили неслыханные способы обращаться с веществом на атомном и субатомном уровне. Экспериментальная физика позволяет нам копаться в квантовой механике с ее имманентными странностями, опираться на ее законы, чтобы создавать самые неожиданные вещи – это и рудиментарные квантовые компьютеры, и оптоволоконные симуляторы горизонта событий черной дыры – гравитационного рубежа, из-за которого не может вырваться даже свет. Очень может быть, что даже не в самом отдаленном будущем нам повезет и мы получим набор инструментов и приемов, благодаря которому то, что сегодня невозможно, окажется в сфере возможного.

В нашем арсенале есть и еще одна потенциальная тактика. Мы могли бы отправиться в космос и начать искать там случаи жизни. Вселенная – самая главная лаборатория. А еще у нее есть особое, очень полезное качество: она так велика, что разные удаленные области пространства вполне можно считать изолированными системами, которые не сообщались друг с другом с тех пор, когда еще не было ни атомов, ни вещества.

В сущности, любая крупная область космоса – своего рода чашка Петри, уникальная и независимая. Космологи и астрономы вовсю пользуются этим обстоятельством, когда анализируют свойства звезд и галактик по мере развития по космической шкале времени. Объекты в центре любой достаточно большой части Вселенной никогда не подвергались прямому воздействию объектов, находящихся в центре других отдельных больших частей, никогда не имели к ним никакого отношения. Каждый из них – словно уникальный остров, развившийся по своей собственной траектории, однако управляемый теми же универсальными физическими законами, что и все остальные острова. Как ни парадоксально, это всего лишь расширение принципа Коперника: во Вселенной нет никаких особых областей, однако они вполне могут слегка отличаться друг от друга.

В ту же игру можно сыграть и при поиске жизни. Однако наша Солнечная система, вероятно, несколько маловата и поэтому обеспечила нам лишь одну чашку Петри. Ее планеты склонны к кросс-контаминации, к обмену химическими веществами и организмами, когда астероидные удары расшвыривают планетный материал по межпланентному пространству. Гораздо лучше было бы искать жизнь во Вселенной, перебирая одну звезду за другой, однако, как мы видели, передача материала по межзвездному пространству тоже приводит к контаминации. Еще лучше было бы подразделить крупную галактику вроде Млечного Пути на зоны таким образом, чтобы каждая из них представляла собой потенциально неповторимую выборку из того множества траекторий, которыми может развиться жизнь. А можно пойти еще дальше – рассмотреть и межгалактическое пространство, считать независимыми экспериментальными инкубаторами целые галактики. Если мы сможем идентифицировать и численно выразить природу любой жизни, которая обнаружится в этих местах, то сумеем свести воедино гигантскую карту траекторий, а потом посмотреть, какими универсальными вселенскими законами управляется это буйство.

Но вот что забавно: мы уже знаем, что подобный подход оправдывает себя в науке, и этому мы обязаны непосредственно Антони ван Левенгуку, сидевшему в своей комнате в Дельфте в 1674 году. Когда Левенгук увидел микроскопические организмы, кишащие в каждой капельке воды, во всех естественных отверстиях и выделениях людей и животных, то невольно заложил план исследования всех укромных мест, где может таиться жизнь. А сегодняшние ученые уже относятся к процедуре контролируемой выборки микроскопической жизни как к данности. Например, чтобы выявить новые виды живых существ, обитающие в суровых условиях подземных водохранилищ или глубоко под антарктическими льдами[225], ученые трудятся не покладая рук, чтобы собрать неконтаминированные пробы. Древние экосистемы зачастую содержат организмы, которые развивались без постороннего вмешательства в течение тысяч, а иногда и миллионов лет, отрезанные от остального мира. Если рассмотреть эти уединенные микрокосмы, можно узнать очень много о развивающихся в них невероятных биологических стратегиях, а главное – исследовать, какие глубинные биологические принципы стоят за всем этим.