Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной
Шрифт:
Особенно это верно, если считать, что тонкая настройка однозначно определяет, быть нам или не быть. А между тем возможно, что существует проблема «грубой настройки», а тонкая настройка – это всего лишь один из заключенных в ней частных случаев. Я имею в виду, что в моем вымышленном примере вопрос, подходит ли Вселенная для возникновения жизни, не сводится к «все или ничего». Ответ на него лежит в некотором диапазоне фертильности и вероятности. В сущности, я считаю, что в антропной аргументации заложено предположение, что жизнь слаба и капризна: ей нужно, чтобы все сложилось идеально, а иначе она не зародится.
Однако обильные и яркие палеонтологические свидетельства говорят нам, что жесткий естественный отбор на нашей родной Земле позволил жизни самой осуществлять тонкую настройку [42] к окружающей среде. И жизнь как-то пробила себе дорогу благодаря обилию разнообразных сложных химических
42
Примечательно, что это соображение неоднократно высказывал великий американский палеонтолог и эволюционный биолог Стивен Джей Гулд. Это интересная точка зрения. К тому же мне интересно, что бы мы подумали, если бы обнаружили в космосе места, идеально подходящие для жизни в том виде, в каком мы ее понимаем, и при этом бесплодные.
То, что жизни для зарождения и сохранения нужна не просто приблизительно подходящая, «черновая» среда, не так уж очевидно. Так что подлинная космологическая тонкая подстройка должна сводиться скорее к созданию обстановки, в которой жизни относительно легко возникнуть, – и я пока не стану проводить различий между разумной и «просто» жизнью, поскольку жизнь в любой ее форме отнюдь не проста.
Такая точка зрения не противоречит исследованиям совпадений физических постоянных и других величин, в число которых входит, в частности, соотношение массы и энергии во Вселенной. В большинстве подобных случаев есть некоторый простор для маневра, и это можно показать на примере выработки химических элементов в результате ядерного синтеза в недрах больших звезд.
В первой половине ХХ века ученые обнаружили, что условия в недрах звезд обеспечивают синтез атомных ядер, а их мощная энергия позволяет выковывать все более и более тяжелые элементы. Однако разобраться в собственно механизме звездного нуклеосинтеза оказалось непросто, и в начале 1950-х годов британский физик Фред Хойл [43] понял, что с выработкой углерода возникают некоторые сложности. В то время едва зародившиеся теории звездного нуклеосинтеза предполагали, что в звездах вырабатывается относительно мало углерода. Однако Хойл заметил, что поскольку мы созданы из молекул, содержащих углерод, значит, во Вселенной должен быть способ генерировать его в изобилии. Это загадочное противоречие подтолкнуло Хойла к открытию процесса синтеза углерода.
43
Хотя Хойл выдвинул эту идею еще в 1953 году, статья, где он предложил свои подсчеты выработки углерода в звездах, вышла в 1954 году (Fred Hoyle. On Nuclear Reactions Occurring in Very Hot Stars. I. The Synthesis of Elements from Carbon to Nickel. Astrophysical Journal Supplement 1 (1954): 121–46).
Хойл обнаружил, что углерод формируется во Вселенной в достаточном количестве благодаря одному интересному явлению. Энергия, которая возникает на одной из стадий процесса, когда в недрах звезд сливаются три ядра гелия, почти точно совпадает с энергией ядра углерода в возбужденном состоянии – естественного продукта этого слияния. Это соответствие приводит к возникновению так называемого ядерного резонанса – гармонизации энергетических состояний, которое мощно подхлестывает производительность ядерной реакции: потому-то и получается, что звезды создают очень много углерода, а вовсе не крошечное его количество.
Долгое время ядерный резонанс считался одним из самых сильных доводов [44] в защиту антропного принципа: существование углерода и жизни, основанной на углероде, само по себе предполагает наличие этого особого процесса в звездах. Да, это так, но лишь в определенной степени: дьявол, как всегда, кроется в мелочах. Теперь мы знаем, что для производства углерода не обязательно, чтобы ядерные энергии совпадали так уж точно: есть определенный простор для маневра, так что тонкая настройка, оказывается, не такая уж и тонкая [45] . То же самое можно сказать о многих параметрах тонкой подстройки. Да, все сложилось удачно, но даже если бы некоторые величины были слегка иными, условия для возникновения жизни в том виде, в каком мы ее знаем, все равно оказались бы подходящими.
44
В
45
На это указывали несколько ученых, в том числе физик Стивен Вайнберг. Кроме того, изучение разных энергетических уровней, через которые может вырабатываться углерод-12, показывает, что сдвиги величиной до 60 кэВ, возможно, почти не влияют на количество вырабатываемого углерода. См. статью Mario Livio et al. The Anthropic Significance of the Existence of an Excited State of C-12. Nature 340 (1989): 281–84.
В этой книге я постараюсь показать, что концепция простора для маневра на самом деле гораздо глубже. Если когда-нибудь мы сумеем точно измерить, насколько Вселенная склонна порождать жизнь, то есть оценим производительность или плотность возникновения жизни в каждом участке космоса, то получим новый инструмент для измерения фундаментальных свойств природы и предсказания возникновения жизни в соответствии с этими фундаментальными свойствами.
Из этого не следует, что жизнь обязательно «избранная» – это скользкая дорожка [46] : нет, просто жизнь – превосходный пример очень сложного природного явления, не исключено, что это самое сложное природное явление во Вселенной, хитроумно и затейливо связанное со многими ключевыми особенностями физических законов Вселенной. Жизнь как таковая – природная лакмусовая бумажка для испытания свойств Вселенной, пробный камень для детального изучения взаимодействия между отдельными характеристиками в тех случаях, когда возможны самые разные отклонения и сочетания.
46
Если говорить, что жизнь «избранная», это возвращает к идеям витализма, представлению о некоей «искре жизни», которая отличает живое от неживого. Научное сообщество раз и навсегда отказалось от подобных идей, однако они все равно нет-нет да и возникают.
Это не просто попытка переформулировать антропную аргументацию. В сущности, эта аргументация утверждает, что можно сделать определенные предсказания по поводу Вселенной на основании самого факта возникновения жизни. Я же хочу предложить лишь способ изучить, как взять свойства Вселенной и предсказать частотность жизни в ней, а следовательно, и оценить наше космическое значение. Примерно как предсказать исход выборов по результатам социологического опроса. К этой концепции мы еще вернемся.
Но вернемся ненадолго к анти-антропному варианту – к идее, укоренившейся в нашем сознании с тех самых пор, как мы узнали, что мы – не центр мироздания: мы занимаем во Вселенной ничем не примечательное, заурядное и непривилегированное положение. Так вот, дело в том, что и это представление, заключенное в принципе Коперника и составляющее суть современного научного метода, также не лишено серьезных недостатков.
Благодаря Копернику у нас появился своего рода комплекс. Идеи Коперника поразительно точно и ясно описали нашу Солнечную систему, и он помог нам вырваться из глубокой колеи кромешного провинциального самолюбования. Да и очевидные свидетельства нашей заурядности на диво убедительны (хотя и подрывают на корню все наши солипсистские и эгоистические тенденции), и к тому же благодаря принципу Коперника мы добились колоссального прогресса в понимании Вселенной и вокруг нас, и внутри нас. Однако из-за принципа Коперника происходит некоторая путаница.
Снова вернемся к вопросу о том, одиноки ли мы (и жизнь на Земле) во Вселенной. На первый взгляд принцип Коперника гласит, что такого быть не может – ведь мы находимся не в центре мироздания, в нас нет ничего особенного, и среда, в которой мы живем, должно быть, типична для огромного количества мест на данном этапе истории Вселенной.
По этой логике, жизнь не только должна быть явлением очень распространенным, – она во многом должна быть очень похожа на жизнь на Земле. Однако действительно ли предположение о нашей заурядности можно считать веским основанием для подобного вывода? Это отдает чересчур буквальным прочтением научных догматов. Коперник пытался всего-навсего понять, как движутся планеты Солнечной системы, построить предельно логичную модель с минимальным количеством натяжек. Не вчитываем ли мы слишком много в механическое решение механической задачи?