Ваше существование – редчайшая удача

Рассуждая о том, кто мы такие, стоит задуматься об удивительной цепочке крайне маловероятных событий, которая привела к появлению на свет каждого из нас. Мало того, что ваши родители должны были встретиться и принять решение о рождении ребенка, вероятность чего весьма сложно оценить, так еще и определенный сперматозоид должен был оплодотворить конкретную яйцеклетку, чтобы в результате появились именно вы. Вероятность такого события составляла примерно один шанс из двух квинтиллионов. В среднем мужчина за свою жизнь производит порядка двух триллионов сперматозоидов, а женщина от рождения имеет около миллиона яйцеклеток⁵¹. В предположении, что вашу будущую личность определяет конкретный набор из двух половых клеток, мы получаем именно такую оценку вероятности вашего существования. Конечно, не все половые клетки содержат уникальный генетический набор, однако мы также не учли влияние эпигенетики. Например, два сперматозоида с абсолютно одинаковым хромосомным набором, произведенные мужчиной в 25 и 45 лет соответственно, внесут неодинаковый вклад в формирование черт будущего ребенка⁵². Так что мы не сильно ошибемся, если будем считать все сперматозоиды и яйцеклетки уникальными. Аналогичные соображения справедливы для ваших предков по материнской и отцовской линиям. С каждой стороны есть бабушка и дедушка, две прабабушки и два прадедушки, четыре прапрабабушки и четыре прапрадедушки, и так далее – конечно, не до бесконечности, но нужно учесть всех предков с момента зарождения жизни на земле около четырех миллиардов лет назад⁵³.

Число, состоящее из единицы и ста нулей, называется «гугол» (именно от этого слова образовано название всемирно известной поисковой системы в интернете). Если возвести число 10 в степень гугол, получится гуголплекс – невообразимо большое число. Так вот, рассуждения из предыдущего абзаца (более детально описанные в заметках) приводят нас к выводу, что вероятность вашего существования можно получить, разделив единицу на число, состоящее из единицы с гораздо большим количеством нулей, чем гуголплекс⁵⁴. При всем при этом вы здесь с нами. Разве это не настоящее чудо?

Кроме того, само возникновение Вселенной, способной поддерживать обработку информации, является в еще большей степени исключительным событием. Наш уровень понимания физики и космологии позволяет утверждать, что небольшое изменение законов физики привело бы к невозможности существования жизни во Вселенной⁵⁵. Иначе говоря, из всех конфигураций, которые могла бы иметь наша Вселенная, только очень ограниченный набор допускает наше существование. Если перечислить факторы, от которых зависит возможность существования жизни во Вселенной, и оценить, насколько соответствующие значения должны были бы отличаться от реальных, чтобы сделать зарождение жизни невозможным, то можно получить представление о том, насколько маловероятным было наше появление.

Согласно Стандартной модели, существуют 37 видов элементарных частиц, различающихся массой, зарядом и спином. Эти частицы взаимодействуют друг с другом с помощью четырех фундаментальных сил: гравитационной, электромагнитной, сильной и слабой ядерных сил. Некоторые ученые убеждены в существовании гравитонов, которые, как предполагается, отвечают за гравитационные эффекты⁵⁶. Воздействие упомянутых сил на частицы характеризуется набором постоянных величин, которые и определяют физические законы. Ученые выявили множество причин, по которым даже крайне малые изменения определяющих констант сделали бы невозможным формирование разумной жизни, которая требует для своего наличия сложных химических соединений, источников энергии достаточной мощности, а также сравнительно неизменных условий окружающей среды на протяжении сотен миллионов лет эволюции. В настоящее время господствующей теорией возникновения жизни является гипотеза абиогенеза ⁵⁷. В соответствии с этой теорией неживая материя в «первичном бульоне» самоорганизовалась из соединений-предшественников в сложные строительные блоки белков, способных поддерживать жизнь. В конце концов белки спонтанно образовали структуру, способную самовоспроизводиться, положив тем самым начало жизни. Если бы этот процесс прервался на любом из этапов, человечество никогда бы не появилось.

Если бы сильное ядерное взаимодействие было сильнее или слабее, в звездах не смогли бы образоваться углерод и кислород – важнейшие для жизни химические элементы⁵⁸. Аналогично слабое взаимодействие по величине лишь немного превышает минимальное значение, необходимое для эволюции жизни⁵⁹. Если бы оно недотягивало до этого минимума, весь водород очень быстро превратился бы в гелий и звезды, подобные нашему Солнцу, не могли бы существовать и гореть достаточно долго, чтобы в их звездных системах успела возникнуть жизнь.

Если бы разница в массе между верхним и нижним кварками была немного больше или меньше, они не смогли бы образовать долгоживущие протоны и нейтроны, незаменимые строительные блоки для сложной материи⁶⁰. К такому же результату привело бы небольшое увеличение массы электрона относительно указанной разницы⁶¹. По словам физика Крэйга Хогана, «изменение разницы масс кварков на несколько процентов в любую сторону» сделало бы жизнь невозможной⁶². Если бы разница была чуть больше, получилась бы вселенная протонов, наполненная атомами водорода⁶³; чуть меньше – мир нейтронов, в котором существуют ядра атомов, но нет электронов и, как следствие, химических процессов⁶⁴.

Если бы гравитация была немного слабее, Вселенная лишилась бы сверхновых звезд – источника тяжелых химических элементов, из которых состоит жизнь⁶⁵. При большей гравитации жизненный цикл звезд стал бы значительно короче, не позволяя эволюции сделать свою работу⁶⁶. В течение секунды после Большого взрыва параметр плотности (известный как Ω – «омега») не должен был отличаться от действительного более чем на одну квадрилионную долю, иначе жизнь была бы невозможна⁶⁷. Если бы его значение было немного выше, то материя, рассеянная в результате Большого взрыва, снова сжалась бы под действием гравитации еще до того, как могли бы образоваться звезды. А если бы он был чуть меньше, расширение происходило бы настолько быстро, что звезды не успели бы сформироваться.

Кроме того, макроструктура Вселенной обусловлена небольшими локальными колебаниями плотности расширявшегося вещества в первое мгновение после Большого взрыва⁶⁸. В любой точке ее значение в среднем отличалось от общей плотности примерно на одну стотысячную⁶⁹. Если бы амплитуда колебаний плотности (которую часто описывают как рябь на поверхности пруда) была на порядок больше или меньше, жизнь тоже была бы невозможна. По словам космолога Мартина Риса, если бы пульсации были слишком малы, «газ вообще никогда не сконденсировался бы в гравитационно-связанные структуры, и такая вселенная навсегда осталась бы темной и однородной»⁷⁰. Напротив, если бы рябь была слишком большой, Вселенная погрузилась бы в «космический ураган», большая часть вещества превратилась бы в огромные черные дыры, а у звезд не было бы шансов «сохранить стабильные планетные системы»⁷¹.

Чтобы образовалась упорядоченная материя вместо хаотического бульона, сразу после Большого взрыва энтропия Вселенной также должна была быть очень низкой. Физик Роджер Пенроуз, основываясь на наших представлениях об энтропии и случайности, утверждает, что только одна из 1010¹²³ возможных вселенных может иметь энтропию настолько низкую, чтобы принять форму, подобную нашей Вселенной⁷². Это число содержит нулей больше, чем атомов в известной части Вселенной (которых, по разным оценкам, может быть от 1078 до 1082). Если считать, что их 1080, то количество нулей в 1010¹²³ на сорок три порядка больше, то есть в десять миллионов миллиардов миллиардов миллиардов миллиардов миллиардов миллиардов раз⁷³.

Можно подвергнуть сомнению каждое из этих соображений, и не все ученые согласны с выводами о влиянии каждого отдельного фактора. Однако нет смысла рассматривать эти параметры по отдельности. Скорее, как отмечает физик Люк Барнс, нужно изучать «пересечение допустимых значений, а не объединение» (в математическом смысле)⁷⁴. Иначе говоря, если мы хотим, чтобы жизнь появилась, каждый из факторов должен принять значение, способствующее этому. Всего лишь один промах делает жизнь невозможной. Как остроумно заметил астроном Хью Росс, поверить, что все эти параметры получили необходимые значения по воле случая, так же трудно, как и в то, что «от налетевшего урагана на свалке случайно образовался “Боинг-747”»⁷⁵.

Нам кажется, что параметры Вселенной будто специально подобраны, чтобы мы могли появиться на свет. Это ощущение можно объяснить так называемой «ошибкой выжившего»⁷⁶. Речь о том, что, если бы фундаментальные константы были другими, некому было бы задаваться всеми этими вопросами: чтобы оценить вероятность существования такой тщательно настроенной Вселенной, мы должны сначала в ней оказаться. Такое рассуждение носит название «антропного принципа», и ряд ученых считает предлагаемое им объяснение удовлетворительным. Однако если мы уверены, что реальность существует независимо от наличия наблюдателя в лице человека, такой ответ нас не устроит. Мартин Рис предлагает посмотреть на проблему с другой стороны: «Представьте, что вас поставили к стене для расстрела, но все стрелки промахнулись. Вы можете, конечно, сказать: “Ну, если бы кто-то из них попал, рассуждать об этом было бы некому”. Но ведь это все равно удивительный факт, и хорошо бы найти ему объяснение»⁷⁷.