(Не) заурядность

Все мы обитаем на маленькой планетке, которая вращается вокруг одной звезды средних, так сказать, лет среди примерно 200 миллиардов звезд, входящих в исполинский вихрь вещества, из которого состоит галактика Млечный Путь. По оценкам ученых, наша Галактика – всего лишь одна из нескольких сотен миллионов подобных структур в наблюдаемой Вселенной, которая занимает объем, простирающийся от нас во все стороны более чем на 430 000 000 000 000 000 000 000 (4,3 × 10) км.

Эта область разрослась до таких размеров благодаря постоянному расширению пространства, которое началось в момент Большого Взрыва примерно 13,8 миллиардов лет назад. Астрономы подсчитали, что эту зияющую бездну занимает по меньшей мере миллиард триллионов звезд и что за последние миллиарды лет очень много звезд и исчезало, и появлялось.

По мелким человеческим масштабам это просто прорва вещества и ужасно много места. Наш биологический вид возник буквально в последнюю секунду чудовищно долгой истории Вселенной, которую, судя по всему, ждет еще более долгое будущее, с нами или без нас – неизвестно. Каким же может быть наше значение? Задача найти свое место, оценить свою влиятельность при таком положении дел выглядит как монументальная шутка. Похоже, вообразить, будто мы вообще играем хоть какую-то роль, – несусветная глупость.

И все же именно этим мы и занимаемся, несмотря на принцип Коперника, предполагающий, что мы совершенно заурядны, принцип, который руководит нами вот уже несколько веков. Именно он послужил для нас главной вехой на пути к выявлению скрытой структуры космоса и природы реальности. Однако на страницах этой книги мы познакомились с количественными доказательствами того, что оценить нашу значимость не так-то просто, и этих доказательств с каждой главой становилось все больше. Одни открытия и теории показывают, что жизнь вполне может быть явлением заурядным и распространенным, другие – что все совсем наоборот. Мне кажется, уже настало время дать кое-какие ответы, однако мы в здравом уме и, разумеется, не собираемся подводить итог под вопросом о своем месте в мироздании.

Итак, что же нужно сделать, чтобы дойти до сути? Как подступиться к тому, чтобы свести воедино все эти нити открытий, наблюдений и гипотез – от бактерий до Большого Взрыва, – чтобы все-таки прийти к заключению, можно ли нам считать себя чем-то выдающимся или не стоит? А может быть, не все нити следует учитывать – и не исключено, что одни доказательства противоречат другим… Например, может статься, что для зарождения и эволюции жизни архитектура Солнечной системы не так важна, как мы думаем, или она не дает нам разглядеть что-то происходящее в космическом окружении на более глубоком уровне. Мы узнаем о макрокосме и микрокосме все больше и больше – но какие из этого следуют выводы относительно наших стараний разобраться, есть ли еще где-нибудь живые существа? И какие шаги нам теперь следует сделать? Сделайте глубокий вдох: сейчас мы попробуем разобраться, какова фундаментальная природа самой жизни.

* * *

Эту книгу я начал с рассказа о том, как Антони ван Левенгук заглянул в чуждый нам мир микрокосма. Это достопамятное нисхождение по длинной лестнице убывающих масштабов в полную жизни Вселенную внутри нас дало нам один из первых намеков на то, что составляющие наших организмов, совокупность наших молекулярных структур существуют на одном из концов биологической шкалы размеров. Сомневаюсь, чтобы до той секунды, когда Левенгук так сильно удивился, люди имели возможность даже задуматься об этом – разве что мимоходом и очень поверхностно.

На Земле есть организмы гораздо крупнее и массивнее нас – взгляните хотя бы на китов и деревья. Есть и тесно сплоченные экосистемы, которые вполне можно было бы назвать самыми большими живыми существами на свете, например, опята, чей клонированный коллектив может занимать площадь в два километра в поперечнике. Однако мы гораздо ближе к верхнему пределу размеров (всего в тысячу раз меньше максимума), чем к микроскопическому концу спектра живых существ. От микрокосма нас отделяет огромная физическая брешь. Самая маленькая бактерия, способная к самовоспроизведению, насчитывает в поперечнике всего 0,1 микрона. Самые маленькие вирусы еще в 10 раз меньше. Человеческий организм примерно в 10–100 миллионов раз больше, чем самые простые известные нам формы жизни.

Да и среди теплокровных сухопутных млекопитающих мы относимся скорее к крупным видам, правда, все же не самым большим. На противоположном конце шкалы находятся самые маленькие наши родичи – карликовые белозубки, крошечные комочки меха и плоти, не достигающие и двух граммов веса. Они существуют на грани возможного – тепло, которое источают их тельца, с трудом удается компенсировать непрерывным обжорством. Однако большинство млекопитающих по размеру ближе к белозубкам, чем к нам, – настолько, что средний вес тела млекопитающего составляет 40 граммов. Наши сложноклеточные разумные организмы находятся ближе к верхней границе диапазона – крупнее нас лишь относительно немного видов млекопитающих. Вероятно, дело в эволюционном сдвиге, поскольку хорошая ниша отчасти стимулирует организм становиться больше, чтобы лучше приспосабливаться к переменам обстановки и сопротивляться хищникам.

Итак, мы, бесспорно, существуем почти на верхней границе размеров, на стыке между разнообразием мелких биологических видов и относительно ограниченными вариантами крупных.

А теперь вспомним об устройстве нашей планетной системы. Мы убедились, что она во многих отношениях необычна. Наше Солнце принадлежит не к самой многочисленной разновидности звезд, наши орбиты в данный момент круглее обычных и отстоят друг от друга дальше, среди соседних планет нет супер-Земли. Если бы вы были архитектором планетных систем, то нашу систему сочли бы скорее чем-то необычным, легким отклонением от нормы. Некоторые подобные качества коренятся в том, что наша Солнечная система, в отличие от большинства других систем, избежала полномасштабной динамической перестановки. Это отнюдь не означает, что нам гарантировано безмятежное будущее: мы уже знаем, что пройдет несколько сотен миллионов лет, и в жизни нашей системы вполне может начаться более хаотичный период. А пройдет еще 5 миллиардов лет – и Солнце раздуется в старческих судорогах и довольно резко переиначит свойства своих планет. Сегодня все указывает на то, что мы живем на переломе, на какой-то границе времен, на переходе от периода юности звезд и планет к подкрадывающейся старости. То, что мы существуем именно в такие относительно спокойные времена, в ретроспективе не так уж и удивительно. Таковы и прочие обстоятельства нашего существования: мы живем в умеренных условиях, где не слишком жарко и не слишком холодно, где химическая среда не слишком агрессивная и не слишком инертная, где все не слишком быстро меняется, но и не слишком застаивается.

Кроме того, мы убедились, что астрофизически спокойная область простирается далеко за пределы нашей Галактики. С точки зрения Вселенной в целом мы существуем в период гораздо более мирный, чем бурная и жаркая юность космоса. Создание звезд повсеместно приостанавливается. Другие солнца со своими планетами формируются в темпе, составляющем менее 3 % от того, что было 8–11 миллиардов лет назад. Звезды по всей Вселенной понемногу начинают вымирать. В космологическом масштабе всего лишь 5–6 миллиардов лет назад Вселенная еще замедлялась после Большого Взрыва. Таким образом, мы опять живем в периоде мягкого перехода. Темная энергия, составляющая природу вакуума, ускоряет рост пространства и препятствует развитию относительно крупных космических структур. Но это означает, что жизнь в далеком будущем обречена на унылое одиночество во Вселенной, расшифровать которую будет все сложнее и сложнее.

Если свести все это воедино, становится ясно, что наше представление о внешнем и внутреннем космосе сильно ограниченно. Это очень узкий взгляд. И в самом деле, интуитивное отношение к случайным событиям и научное развитие статистических методов при других обстоятельствах, другом соотношении порядка и беспорядка, пространства и времени были бы иными. А то самое обстоятельство, что мы очень изолированы от всей другой жизни в космосе – в такой степени, что мы до сих пор ни разу не натыкались на нее, ни разу не замечали никаких ее проявлений, – сильнейшим образом влияет на то, какие выводы мы делаем.

Наконец, чтобы сделать полный круг и вернуться к антропной аргументации, о которой мы говорили в самом начале, – даже глубинные свойства Вселенной и те показывают, что мы находимся в тонком равновесии на самой грани. Малейший сдвиг в ту или иную сторону – и вся природа мироздания была бы иной. Стоит чуть-чуть подкорректировать относительную силу гравитации – и либо вообще не смогут возникнуть звезды и, следовательно, негде будет выковывать тяжелые элементы, либо сформируются и тут же исчезнут огромные звезды, не оставив по себе ничего, никаких потомков. Подобным же образом, стоит изменить электромагнитное взаимодействие – и химические связи между атомами станут либо слишком сильными, либо слишком слабыми, чтобы создавать молекулярные структуры в таком ассортименте, который обеспечит всю сложность мироздания.

* * *

Что же из этого следует? Я бы сказал, что все эти факты подталкивают нас к новому научному представлению о своем месте в космосе, к отходу и от принципа Коперника, и от антропной аргументации, – и я считаю, что не за горами тот день, когда это представление и само превратится в полноправный принцип. Пожалуй, можно назвать его космически-хаотическим принципом – золотой серединой между порядком (по-древнегречески слово «космос» как раз и означает хорошо организованную систему) и хаосом. В сущности, жизнь – а особенно жизнь, подобная земной, – всегда будет находиться на границе, на переломе между зонами, каждую из которых характеризует свой набор показателей: энергия, местоположение, масштаб, время, порядок и беспорядок. Наглядное проявление подобных показателей – стабильность или хаос планетных орбит, либо колебания климата и геофизики на планете. Стоит отойти от таких границ слишком далеко в любую из сторон – и равновесие, обеспечивающее условия для жизни, сменится неблагоприятными условиями. Жизнь, подобная нашей, требует правильной смеси ингредиентов, спокойствия и хаоса, инь и ян.

Близость к подобным граням оставляет простор для перемен и вариаций, однако не настолько сильных, чтобы совсем перевернуть систему с ног на голову. Очевидная иллюстрация такого принципа – понятие «Зоны обитаемости» вокруг звезды, где планета оказывается в достаточно мягких условиях, которые описываются набором параметров, колеблющихся в узком диапазоне. Однако для существования жизни зона обитаемости должна быть гораздо динамичнее, она не может быть зафиксирована в пространстве или во времени. Нет – это гибкая, постоянно дрейфующая и колеблющаяся функция множества переменных, примерно как траектории, которые описывают руки и ноги актера.

Если то, что жизнь существует только при таких обстоятельствах, – это универсальный закон, на вопрос о нашем месте в мироздании можно получить несколько интересных ответов. В отличие от строгих идей Коперника, которые подчеркивают нашу заурядность и выводят из этого обилие планет с подобными же условиями во всей Вселенной, идея, что жизнь требует изменчивого, динамичного равновесия набора параметров, значительно сужает круг возможных вариантов. С такой точки зрения вероятность зарождения жизни отличается от вероятности, выводимой из антропного принципа, который в предельном случае предсказывает не более чем единственный случай возникновения жизни во всем пространстве и времени. А новый закон, в сущности, выявляет места, где жизнь может зародиться, и потенциальную частотность ее возникновения. Он определяет фундаментальные свойства среды, необходимые для существования жизни, в пределах виртуального пространства из множества пляшущих параметров – то есть составляет карту плодородных зон.

Подобный закон жизни не обязательно предполагает, что живые существа – это какая-то особая составляющая реальности. Возможно, биология и вовсе самое сложное физическое явление во Вселенной – и не только в нашей, но и в любой другой Вселенной, где жизнь в принципе возможна. Однако это, вероятно, явление именно что незаурядное – особенно сложная природная структура, которая возникает при сочетании определенных обстоятельств на грани порядка и хаоса.

* * *

Несколько человек, изучающих биологическую Вселенную, предложили принять подобный динамический подход к концептуализации жизни как феномена, который балансирует на грани беспорядка или на краю порядка. Вспоминается один мой давний разговор с ведущим астробиологом и физиком Майклом Сторри-Ломбарди, когда он сформулировал идею, что жизнь – это нечто, возникающее на грани, где бы эта грань ни появилась. Он имел в виду, что жизнь – это совокупность явлений на грани порядка и хаоса.

Можно представить себе, что на такой грани возникает что-то вроде разности потенциалов, градиента потенциала, благодаря которому может возникнуть ток. Только этот биологический градиент многомерен, это пересечение доступной энергии, порядка-хаоса и времени.

К подобным выводам пришли и другие ученые. Физик Стюарт Кауфманн из Университета штата Вермонт, изучающий природу сложности как таковую, предположил, что сложно устроенные биологические системы могут возникать спонтанно в результате совокупного действия многих простых правил и законов. Все вместе эти простые правила и особенности поведения атомов, молекул и термодинамических систем способны производить колоссальную сложность и хаос, однако из этой мешанины будут возникать неожиданные структуры и «самоорганизовываться» в нечто, по сути дела, принципиально новое. Одновременно мы начинаем выявлять качества тех мест во Вселенной, где возникают чрезвычайные обстоятельства, границы между состояниями вещества, пространства и времени – от галактик до газа, звезд и планет. Просто поразительно, как это космическое путешествие приводит в точности к одной и той же интерпретации – что эти грани и стыки и есть места, где возникает жизнь. А подобное осмысление места жизни в великой схеме мироздания прямо приводит к разрешению противоречия между убедительными, однако не нашедшими объяснения аргументами: тем, что жизнь должна встречаться в изобилии, и тем, что она, тем не менее, возникает очень редко.

* * *

В этой книге я показал, что целый ряд наблюдений – и в химии, и в биологии, и в физике планет – показывают нам, что механика жизни представляет собой ничуть не удивительное логическое продолжение всего, что мы знаем о Вселенной. Химический состав и природа космоса порождают необходимый строительный материал, из которого строится жизнь на Земле. И основные глубинные процессы, на которых жизнь работает – переплетенные, взаимосвязанные метаболические процессы, ход которых обеспечивают в пространстве и времени одноклеточные организмы, базируются на том же химическом фундаменте.

В этом смысле жизнь на Земле не представляет собой ничего особенного. Сырья для нее полно везде – от межзвездного пространства до протопланетных систем, оно хранится даже во вселенских ископаемых – веществе метеоритов и комет, которого так много в нашей Солнечной системе. Более того, все, что мы знаем о формировании планет, показывает, что существуют механизмы, вполне способные обеспечить условия для зарождения жизни на юной каменистой планете. И снова оказывается, что нет никакого очевидного барьера между ничем не примечательным содержимым и состоянием Вселенной и молекулярными и термодинамическими составляющими жизни на планете вроде Земли. В довершение всего мы теперь уверены, что в нашей Галактике великое множество каменистых планет – по нынешним оценкам десятки миллиардов, – и условия на многих из них, похоже, приближаются к диапазону, подходящему для возникновения жизни. В сущности, все указывает на то, что набор условий на нашей планете никак нельзя назвать уникальным – Коперник бы нами гордился.

Отметим, что если жизнь встречается редко, очень странно, почему Вселенная при этом так старательно расставляет нужные декорации. Ей это вовсе не обязательно делать. Даже антропная аргументация требует лишь того, чтобы жизнь была возможна, а не того, чтобы она идеально вписывалась в мироздание. Однако если жизнь в любой форме столь необычна, как-то противоестественно, что Вселенная обеспечивает такие замечательные условия для нее. Если налицо подобный нереализованный потенциал, это значит, что и в самом деле существует что-то «особое», что обеспечивает переход от абиотической химии к биотической, что-то такое, что бывает только в местах, тождественных нашей Земле, – а я уже показал, что на данный момент подобная гипотеза обладает малым статистическим весом.

Однако, хотите или нет, некоторые наблюдения, касающиеся нашего места во Вселенной, противоречат друг другу. Исследования галактик говорят нам, что наше Солнце – звезда не самой распространенной разновидности. Открытие экзопланет говорит нам, что наша планетная система – не самый распространенный вариант организации орбит и расстояний между ними. В Солнечной системе нет даже представителей самых распространенных видов планет, и она, похоже, убереглась от радикальных перестановок, через которые проходит большинство систем. Это не означает, что в отдаленной перспективе ее не ждет орбитальный хаос – бич всех планетных систем, однако она менее большинства известных систем склонна к разрушительным переменам.

Кроме того, мы живем в один из нечастых периодов истории Вселенной, когда наши глаза и телескопы имеют возможность делать осмысленные наблюдения над природой окружающего мира. Если бы мы жили в далеком прошлом или будущем, то упустили бы жизненно важную информацию. На более локальном уровне мы живем в условиях, которые не скрывают от нас природу Вселенной, однако и не особенно облегчают задачу ее изучения. Живи мы в другом месте, нам было бы гораздо проще интерпретировать картину структуры мироздания и свойства фундаментальных законов, например, законов механики и тяготения.

При желании на нашей собственной планете можно найти свидетельства того, что наше существование как сложноклеточных разумных организмов весьма маловероятно, и им мы обязаны совпадению множества явлений. Причем многие из этих совпадений кажутся чисто случайными – это результат массового вымирания или резкой перемены условий, которые были вызваны самыми разными силами, в том числе и внеземными, как например, гигантский астероид – убийца динозавров. В число этих факторов входит и слияние двух примитивных живых существ (случай с митохондриями), которое стало новым, крайне маловероятным и крайне необходимым шагом на пути к созданию сложной жизни.

Так что же – заурядны мы или нет? Наши мощные инструменты математической вероятности и объективно доказанная предвзятость при ретроспективной оценке событий указывают, бесспорно, что ни то, ни другое нельзя утверждать наверняка. Однако сегодня мы как никогда близки к ответу – мы на грани того, чтобы все наконец узнать.

* * *

Вывод, который делаю я сам для себя, позволяет увязать все, о чем мы с вами беседовали. Вспомните, что я говорил о жизни как о феномене, возникающем на грани, о том, что жизнь зарождается на пляшущих стыках между разными наборами переменных, описывающих физические условия. Теперь давайте применим это правило к противоречию между заурядностью и уникальностью. К какому варианту мы склонимся?

Вот к какому: наше место во Вселенной – особое, но не значительное, уникальное, но не неповторимое. Принцип Коперника одновременно и верен, и неверен, и пора это признать.

Взгляните на все факты, которыми мы теперь располагаем – от химии космоса до динамики формирования планет, – на то, как эволюционируют бок о бок биология и геофизика у нас на Земле. Думаю, не приходится сомневаться, что во Вселенной предостаточно мест, где возможно создание среды для зарождения жизни, основанной на тех же принципах и состоящей из тех же кирпичиков. Благодаря этой множественности конкретно наша, человеческая биология, ее эволюционная история и ее связи с условиями в масштабах планеты и Солнечной системы вполне могут быть уникальными, если исследовать их при помощи очень точных циркуля и линейки. Однако из этого не следует, что жизнь – и даже сложная жизнь – не может достичь такого же состояния другими путями. Возможно, мы особые и уникальные, однако нас окружает Вселенная таких же сложных, таких же особых и уникальных живых существ, которые просто описывают иную траекторию. Наша уникальность уравновешивается тем, что в пышной панораме жизни мы не представляем собой ничего исключительного, мы просто один из вариантов манифестации одного и того же явления.

При всем при том любой апостериорный анализ того или иного явления – в противовес интуиции – требует, чтобы изначальная предпосылка была такова, что это явление – самый распространенный вариант исхода событий. Бейсбольный мяч, который угодил в руку Джо, все равно должен был в кого-то да попасть. Это ясно. Поэтому вполне может быть, что появление жизни, подобной земной, не зависело от тонкостей наших космических обстоятельств – то есть вся необычность Солнечной системы в данном случае всего-навсего ложный след.

Но есть и другая крайность – может быть, что определенные качества нашей окружающей среды играют в возникновении жизни определяющую роль, что именно они обеспечили тонкую настройку, обеспечивающую наше существование. Однако, как я показал, свидетельства в пользу этой точки зрения могут натолкнуть на ошибочные выводы. Поэтому лично я склоняюсь в сторону нашей особости и даже, возможно, уникальности, но не значимости. Космические условия приводят к существованию огромного количества планет, среда на которых скорее напоминает земную, чем непохожа на нее. Они могут быть и больше, и меньше Земли по размерам, однако обладают тем же потенциалом. Мы уже знаем, что в нашей Галактике десятки миллиардов подобных каменистых планет. Ни одна из них наверняка не повторяет в точности нашу Землю ни в прошлом, ни в настоящем, ни в будущем – такого просто не может быть из-за хаоса и случайности. Однако мне кажется, что это разнообразие – не препятствие к возникновению жизни. Если среда на планете не так уж сильно отличается от земной, и простая, и сложная жизнь, возможно, найдут способ зародиться.

Идея в том, что есть много способов создать основную механику живых организмов из одного и того же строительного материала. В сущности, я имею в виду, что разделение жизни на Земле на огромные домены бактерий, архей и эукариотов – это всего лишь один вариант, один исход событий. Однако некоторые ученые ратуют за так называемую конвергентную эволюцию – считают, что существует лишь ограниченное количество применимых биологических моделей и что эволюция всегда дрейфует в их сторону. Подобная аргументация позволяет объяснить, как получилось, что и позвоночные, например, люди, и головоногие, например, кальмар, обладают похожими «глазами-линзами», хотя наши эволюционные пути разошлись давным-давно.

Принцип конвергентной эволюции применялся еще и для того, чтобы доказать, что существует лишь ограниченное количество «применимых» вариантов поведения белков – ограниченный набор различных молекулярных структур, способных выполнять одни и те же функции. Ограниченность инструментария белков показывает, что для существования жизни в каком бы то ни было уголке Вселенной должны появиться одни и те же молекулы. Не исключено, что подобное биохимическое единообразие снижает количество возможных биохимических механизмов и биологических моделей зарождения жизни повсеместно во Вселенной. Однако я не убежден, что это можно считать доказанным, по тем же причинам, которые так сильно затрудняют ретроспективную оценку случайных событий: если считать Землю за образец, мы рискуем впасть в пагубное заблуждение.

Мне кажется, что точка зрения, которую я сейчас объясняю, – это самое оптимистичное толкование накопленных на сегодня данных. Оно допускает и изобилие жизни во Вселенной, и нашу особость. Оно не противоречит всему, что говорят нам на данный момент статистические оценки. И есть у него еще одно волшебное качество – его можно проверить, оно подводит нас, пожалуй, к самому интересному варианту: собравшись с силами, мы сумеем выйти за рамки собственных обстоятельств и, помимо особости, обрести еще и значимость. Ведь несмотря на то, что гипотеза, которую я представил, стала конечным результатом тщательной оценки колоссального массива доступных нам данных, задача еще отнюдь не решена. Открытия и гипотезы, о которых вы прочитали на этих страницах, выводят нас на неизведанную территорию. Эти рубежи – декорации для тех историй, которые я оставил напоследок: одни – о научном риске, другие – о фантастических предположениях, которыми тем не менее хочется поделиться, третьи – о вопросах, которые мы должны себе задать.

* * *

18 августа 1977 года американский астроном Джерри Эйман сидел за кухонным столом и листал бесконечные страницы компьютерной распечатки. С этих страниц на него изливался зашифрованный поток циферок и пробелов, расположенных ровными колонками. Тщательно прочесав эту чащобу информации, Эйман вдруг заметил на одной странице весьма необычную комбинацию. Вместо цифр от 0 до 9 компьютер выдал колонку символов 6EQUJ5. Эйман схватил красную ручку, обвел эти символы, а слева, на полях, написал: «Ого!» («Wow!»).

Этот клочок бумаги с плоховато пропечатанными символами и эмоциональной пометкой на полях, по мнению некоторых ученых, – сигнал из космических глубин, который больше всех зарегистрированных на сегодня похож на искусственный и преднамеренный, на сигнал, который отправили разумные существа.

Эта распечатка была сделана за несколько дней до этого, 15 августа 1977 года, и на ней показаны результаты анализа радиосигналов, зарегистрированных телескопом «Большое ухо», стоящим в пустоши возле города Делавэр в штате Огайо. «Большое ухо» – это прямоугольная структура площадью более трех футбольных полей, замощенная металлическими панелями, а по бокам оканчивающаяся двумя конструкциями наподобие оград. В то время телескоп и в самом деле был настроен на прием весьма специфических сигналов.

По мере вращения Земли «Большое ухо» сканировало проплывающие над ним небеса и улавливало радиосигналы в пятидесяти разных диапазонах частот. В их число входили и те, которые перекрывались с особой природной частотой – той самой, с которой излучают атомы водорода, когда их протон и электрон меняют квантовые состояния спина. На первый взгляд это довольно скучно, однако ученые придают этой частоте – так называемой радиолинии нейтрального водорода на частоте 1400 мегагерц или на волне 21 см – огромное значение. Она соответствует излучению межзвездного и межгалактического водородного газа, а если зарегистрировать ее из космоса, показывает содержание влаги в нашей атмосфере и даже соленость океанов. А кроме того, в общегалактическом радиошуме она находится на довольно-таки тихом участке – как раз в том месте, где хочется прислушаться к каким-нибудь интересным явлениям. Именно поэтому радиолинию нейтрального водорода нередко называют «космическим водопоем» электромагнитного спектра.

Итак, это особая частота, по природе своей вездесущая – и к тому же, как правило, она не «мигает» и вообще ведет себя на редкость смирно и постоянно – просто гудит себе по всему мирозданию. Именно поэтому телескоп «Большое ухо» и слушал ее – поскольку в августе 1977 года Джерри Эйман и его коллеги как раз искали инопланетные сигналы в рамках программы SETI («Search for Extraterrestrial Intelligence», «Поиски внеземного разума»).

Рис. 15. Сигнал «Ого!»

Сильный узкополосный космический радиосигнал. Повторно зарегистрировать его не удалось (изображение печатается с разрешения Дж. Эймана, обсерватории «Большое ухо» и Североамериканской астрофизической обсерватории (NAAPO)).

Последовательность 6EQUJ5 на распечатке данных с «Большого уха» отмечала внезапный радиовсплеск. Как правило, слабым сигналам естественного шума соответствовали лишь пробелы или цифры 1, 2 или 3. Но если сигналы оказывались достаточно сильными, компьютеру приходилось переходить на буквы, а буква U означала радиосигнал примерно в 30 раз сильнее фонового космического излучения. Этот всплеск был зарегистрирован в течение того времени, когда внимание «Большого уха» было нацелено на вполне конкретный участок неба – на протяжении 72 секунд. Кроме того, он появился почти точно на частоте нейтрального водорода – то есть у «космического водопоя». А потом исчез. И больше ни разу не был зарегистрирован.

О сигнале «Ого-го» написано очень много. Сам Джерри Эйман тщательно исследовал множество вариантов, когда этот всплеск объяснялся бы вполне прозаическими причинами, однако ни один из них не подтвердился. Крайне маловероятно, чтобы сигнал был вызван какими-то факторами на Земле или даже на ее орбите, будь то пролетающий спутник или какой-то космический аппарат. Но если этот сигнал дошел до нас из космоса, мы попросту не знаем, что это было и откуда прилетело, поскольку «Большое ухо» не могло сколько-нибудь точно указать место, откуда сигнал исходил.

С семидесятых годов астрономы узнали очень много нового о так называемой «быстропеременной Вселенной» и о природных явлениях наподобие гамма-всплесков, пульсарных глитчей, черных дыр, изрыгающих свет, и других событиях, которые наблюдаются всего один раз. Однако точного соответствия того, что зарегистрировал телескоп «Большое ухо», никто так и не нашел, поэтому тайна остается тайной.

Эта поразительная история, кроме всего прочего, показывает, с какими трудностями постоянно сталкиваются все проекты в рамках SETI: фрагментарную, мимолетную информацию невозможно ни подтвердить, ни истолковать. Более того, наши попытки непосредственно зарегистрировать сигналы, преднамеренно отправленные внеземными цивилизациями, на сегодняшний день ни к чему не привели.

Отсутствие бесспорных доказательств существования внеземного разума оставляет безграничный простор для спекуляций, и самые утонченные из них опираются на так называемый парадокс Ферми, названный в честь великого итальянского физика Энрико Ферми. Все началось в 1950 году, когда Ферми за дружеским обедом с коллегами заметил, что Галактика очень стара, звезд в ней предостаточно, так что если бы жизнь была явлением распространенным, в каждом уголке Вселенной кишели бы развитые цивилизации. Вопрос – и парадокс – в том, почему мы их не наблюдаем.

На первый взгляд это очень дельный вопрос, и для ответа на него написаны целые тома. А между тем разрешить этот парадокс мы не можем все по той же причине – у нас мало информации. Можно придумать тысячи причин, почему никто не явился на наш космический порог с добрососедским визитом: то ли межзвездные путешествия – это очень трудно, то ли разумная жизнь склонна к самоуничтожению, то ли жизнь вообще встречается очень редко, то ли инопланетный разум настолько чужд нашему, что мы не в состоянии распознать его сигналы, то ли он предпочитает помалкивать, то ли инопланетяне уже здесь, просто мы этого не понимаем. Шутить по этому поводу можно сколько угодно, ни в чем себе не отказывайте.

Если бы у нас было хоть одно достоверное свидетельство, мы сразу вышли бы из тупика. А пока что поиск внеземного разума – занятие трудное, рискованное и чреватое осложнениями. Однако я искренне считаю, что дело того стоит. В отсутствие знаний остается только одно – стараться их раздобыть. И это самое главное. На страницах этой книги мы не раз и не два сталкивались с необходимостью определить, каким будет следующий шаг, какой тест однозначно покажет, есть ли жизнь вне Земли. Проекты SETI – это одна крайность: их участники сделали поиски внеземного разума смыслом своего существования. Однако есть и другие варианты.

Например, появление науки об экзопланетах породило новую исследовательскую стратегию поисков жизни. Эта стратегия ищет не структурированные сигналы и не феномены искусственного происхождения, а скорее признаки тех самых взаимосвязанных биогеохимических механизмов, которые имели место у нас на Земле в последние 4 миллиарда лет. Жизнь изменяет химию окружающей среды, нарушает ее равновесие. Например, стоит взглянуть на Землю издалека при помощи нужных инструментов – и заметишь присутствие в атмосфере и кислорода, и метана. Это необычная комбинация. Кислород легко вступает в химические реакции, со временем он должен прореагировать с минералами на поверхности каменистой планеты, поэтому в атмосфере его станет меньше. Еще лучше кислород взаимодействует с метаном – получается углекислый газ и вода. Если в атмосфере удастся зарегистрировать оба газа, это подскажет, что есть что-то такое, что постоянно пополняет их запасы, а один из лучших источников обоих веществ – это сама жизнь. Есть и другие молекулы, которые подобным же образом показывают, что на планете есть жизнь, и их можно обнаружить при изучении спектра света, который поглощается или испускается теми или иными составляющими среды на этой планете. Например, некоторые газы – закись азота или соединения серы – могут участвовать в метаболических процессах в масштабах планеты. Есть и другие физические явления, которые свидетельствуют о некоторых интересных вещах, происходящих на локальном уровне на землеподобной планете. Отблеск океанской глади, количество и текстура облаков из водяного пара, даже красноречивые цвета фотосинтетических пигментов – все это явные свидетельства того, что происходит на поверхности планеты. Возьмем, к примеру, растения на суше. Хлорофилл в их листьях (содержащийся в хлоропластах, которые, вероятно, когда-то были эндосимбиотическими сине-зелеными водорослями) поглощает многие частоты видимого света, однако отражает зеленые длины волн, поэтому растения кажутся глазу зелеными. Однако растения еще и сильно отражают и передают свет, близкий к инфракрасному, отчего инфракрасное излучение отражается от него в целых десять раз лучше, чем видимый свет. На это мы опираемся, когда изучаем Землю со спутников и измеряем, сколько у нас растительности и сколько ее мы теряем. Похоже, что этот оптический трюк растения проделывают, задействуя как клеточные структуры, так и фотосинтетические пигменты. Может быть, перед нами феномен, характерный исключительно для Земли, однако не исключено, что это свойственно любой биосфере, которая питается излучением звезды.

Подобные явления позволяют надеяться, что по мере того как мы научимся все лучше и лучше улавливать свет от далеких планет и вычленять составляющие их атмосфер, опираясь на фоновый свет звезды, нам удастся замечать и эти признаки существования жизни. Изобильная жизнь оставляет грязные отпечатки пальцев. Найти их трудно по той же причине, по которой трудно обнаружить сами планеты: звезды светят ярко, а планеты тускло.

Тем не менее астрономические технологии в ближайшем будущем предоставят нам возможность рассмотреть хотя бы несколько планетных систем, которые находятся относительно недалеко от нас, и наши телескопы смогут собрать от них достаточно света. А это подводит нас к следующему вопросу на шестьдесят четыре квадрильона долларов – к вопросу, который я задал в самом начале этой долгой истории. Когда мы узнаем, какова на самом деле склонность Вселенной к абиогенезу, когда измерим, насколько изобильна в ней жизнь, станет ли это лакмусовой бумажкой, новым подходом к глубочайшим, фундаментальным законам физики и к естественным постоянным – а следовательно, к оценке значения жизни? Обратите внимание, что это более тонкий метод, чем антропный подход или принцип тонкой настройки, согласно которому для того, чтобы появилась жизнь, подобная нашей, космос должен просто отвечать определенным критериям. При таких формулировках ответ, собственно, сводится к паре противоположностей: или жизнь есть, или ее нет. Не исключено, что на самом деле ответ состоит скорее в некоем «показателе надежности», как говорят инженеры, в скользящей шкале, мере плодовитости мироздания.

Вероятно, эта плодовитость станет недостающим звеном между физикой и биологией, однако мы пока плохо понимаем, что такое жизнь как таковая, и поэтому не знаем, какие именно критерии обеспечивают богатство жизни во Вселенной. Однако, возможно, есть способ это выяснить. Отчасти задача состоит в том, чтобы отделить наши местные обстоятельства от глубинных параметров, которые правят Вселенной. Например, на то, будет жизнь распространенной или нет, очевидно, влияет такое простое обстоятельство, как возраст Вселенной. Ясно, что жизнь в том виде, в какой мы ее знаем, не могла появиться до того, как первые звезды выработали первые тяжелые элементы. Более того, наверняка потребовалось несколько поколений звезд, прежде чем тяжелых элементов набралось достаточно, чтобы сформировать каменистые планеты. Можно также представить себе, что в далеком будущем тусклых изолированных галактик, состоящих из звезд с небольшой массой, условия будут не такими подходящими для зарождения жизни. Геофизические процессы на стареющих каменистых планетах будут затихать, и химические реакции на поверхности замедлятся.

Наверняка есть и другие качества, которые позволяют рассчитать вероятность зарождения жизни в зависимости от возраста Вселенной. Это очень похоже на параметры тонкой настройки в антропной картине мира – такими качествами могут стать, например, сила гравитации, шансы на формирование атомов и молекул и глубинные физические законы, которые определяют эти качества. Подобные факторы в конечном итоге позволяют определить темпы формирования звезд и планет и их дальнейшую эволюцию, а также точные характеристики сред, благоприятных для биохимических реакций. В конечном итоге эти черты должны быть тесно связаны и с происхождением жизни, и с ее дальнейшим развитием и процветанием. Если бы мы могли написать рецепт подобных условий, у нас, пожалуй, был бы ответ. В результате мы бы выяснили, какие космические параметры определяют изобилие жизни в каждый момент истории Вселенной. Но существует ли точный рецепт как таковой?

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, 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, 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.

Проделать то же самое в космосе – мягко говоря, чудовищно самонадеянная и оптимистическая идея. Однако может статься, что в результате мы обретем знания, которые оправдают все. Еще в главе 1 я коротко рассказал о гипотезе множественной Вселенной, очень перспективном способе объяснить «совпадение» космической тонкой настройки и зарождения жизни. Мы сможем проверить эту гипотезу, а жизнь станет лакмусовой бумажкой. Представьте себе, что мы будем в состоянии определить значения и форму физических постоянных и законов, которые определяют существование и распространенность жизни во Вселенной. Заручившись подобной информацией, мы, в принципе, могли бы предсказать, насколько распространена во множественной Вселенной жизнь, подобная нашей. Иначе говоря, мы бы вычислили, каково наше значение во всей совокупности всех возможных реальностей.

* * *

Все это весьма честолюбивые мечты. Для их реализации нам придется очень сильно потрудиться. Я бы сказал, что первое, что нам в этом помешает, – это комплекс Коперника. Думается, мы все равно едва ли занимаем во Вселенной центральное место, как с астрофизической, так и с метафизической точки зрения. Однако это не исключает возможности, что траектория развития жизни, по которой мы добрались до своего нынешнего состояния, отличается некоторыми неповторимыми особенностями. Нам нужно примириться с такой степенью собственной уникальности, поскольку она влияет на наше мировоззрение и на научные стратегии изучения Вселенной. Вполне можно путешествовать по звездам и галактикам, не покидая уютной Земли – через телескопы, – а можно поставить перед собой и более смелую цель. Мне не кажется, что эта цель – чистая фантазия. Не исключено, что нам предстоит сделать самый важный выбор за всю историю своего биологического вида – и этот выбор сводится к ответу на два вопроса.

* * *

Сможем ли мы когда-нибудь выйти за пределы космических обстоятельств нашего существования?

И хотим ли мы и дальше оставаться уникальными, но незначительными?

Правила, по которым нужно давать ответы на эти два вопроса, несколько нечестные. Если жизнь всегда и без исключений обитает на границе между хаосом и порядком, получается, что выживание зависит от исключительной сообразительности. С похожими задачами сталкиваются опытные серфингисты, когда им нужно не упасть на скользкой изменчивой поверхности огромной волны – в трубе пространства и времени, которая кончится лишь затем, чтобы смениться следующей.

Однако отбросим метафизику. Мы знаем, где находимся, знаем, что нам нужно, чтобы выжить (хотя со стороны кажется, что не всегда). Мы возникли на некоей планете примерно 4 миллиарда лет назад и были тогда просто микробами, так что такого блестящего будущего ничто не предвещало. И не просто обрели разум, способный осознать этот факт, но и сумели оценить происхождение и состав Вселенной вокруг нас. И обнаружили, что в ней десятки миллиардов других планет, а в нашей Солнечной системе содержатся колоссальные ресурсы. И вот мы и оказались на очередном перепутье, но теперь нам нужно сделать другой выбор. Задача, стоящая перед нами, – это последний отрезок пути к пониманию своего места и значения в мироздании, и нам придется пройти по нему к самым глубинным основам нашего существования, разобраться с тем, какое отношение имеют к нам механизмы эволюции и естественного отбора. Откуда бы ни брало начало современное человечество с его впечатляющими мозгами и социальными структурами, как бы ни сокращалась наша популяция в иные моменты истории, не приходится сомневаться, что сегодня мы – главная действующая сила на этой планете. Нас, людей, ее населяющих, миллиарды, и даже те оставшиеся площади, где мы не живем, в основном изменены нашими стараниями – мы берем там ресурсы или подчиняем себе окружающую среду. Каковы бы ни были наши сложные отношения с микроскопическими властителями мира, которые помогают нам управлять средой обитания и нашей собственной биохимией, среди прочих организмов мы уже заняли выдающееся место.

Мы сумели дотянуться далеко за пределы нашей планеты. Последние 40 лет космические аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11» удаляются от нас в межзвездное пространство. Сейчас они находятся (соответственно) примерно в 16 и 13 миллиардах километров от нас. Зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2», запущенные всего на несколько лет позднее – в 1977 году – углубились еще дальше во Вселенную. «Вояджер-1» находится сейчас более чем в 17 миллиардах километров от нас – это более чем в 100 раз дальше, чем от Земли до Солнца. И он по-прежнему шлет нам сигналы. Слабый шепот радиотелеметрии говорит нам, что зонд добрался туда, где давление излучения от Солнца уже не ощущается и кругом расстилается галактическое пространство. Возможно, космическое путешествие лишь началось, однако зачатки его появились уже давным-давно, еще когда первые гоминиды пробирались по африканской саванне. Перефразируя Карла Сагана, можно сказать, что мы всегда были странниками. Возможно, наше подлинное значение в мироздании и коренится в этом стремлении к расширению – и именно эта важнейшая черта и прописана в наших генах в результате естественного отбора. Мы именно таковы. Отчасти поэтому мы уникальны. И именно поэтому мы при желании можем добиться значимости. Не исключено, что исполинские барьеры межзвездного пространства и времени и неукротимые космические силы так и не позволят нам покинуть пределы Солнечной системы во плоти, какими бы головокружительными фантазиями мы ни увлекались, – очень уж хрупка наша телесная оболочка. Но давайте предположим, что мы сумели заметить признаки жизни на другой планете возле другой звезды где-нибудь по соседству в нашей Галактике. Даже если эти признаки – не более чем зарегистрированные в световом спектре химические вещества, которые свидетельствуют о метаболических процессах, свойственных живым существам вроде микробов, остается вероятность, что там могут жить и более сложные организмы. Может быть, там кто-то есть – совершенно чуждый и при этом находящийся в пределах досягаемости.

Открытие подобной биологической сигнатуры стало бы для нас переломным моментом, временем решений. Не исключено, что мы не посчитали бы целесообразным организовывать экспедицию к другому миру, ведь она продлилась бы тысячи лет, а то и десятки тысяч. Однако, возможно, мы решили бы создать своего представителя. Неважно, что бы это был за посланник – сложнейший робот или всего лишь носитель какого-то простого сообщения: его прибытие на другую планету стало бы для нас единственной возможностью придать значение тому обстоятельству, что мы когда-то существовали на неповторимой планете, которую мы называли просто Землей.