Книга: Все эти миры — ваши. Научные поиски внеземной жизни

Фундаментальные вопросы

Фундаментальные вопросы

7 августа 1996 г. президент Клинтон обратился к собравшимся на южной лужайке Белого дома представителям прессы. Поводом для этого послужило сообщение, что ученые НАСА обнаружили свидетельства древней марсианской жизни в метеорите ALH84001. Имеет смысл привести здесь его слова: «Метеорит указывает на возможность существования жизни. Если открытие подтвердится, это, несомненно, станет одним из самых поразительных проникновений в тайны нашей Вселенной, которое будет иметь далеко идущие последствия. Но, дав ответы на самые исконные вопросы, он поставит перед нами другие, еще более фундаментальные».

Это речь опытного политика: возвышенная, воодушевляющая и полностью лишенная каких-либо конкретных деталей. В чем заключаются эти фундаментальные вопросы? Кто их сформулировал? А какие вопросы задали бы мы?

Я со своей стороны с удовольствием узнал бы о том, как устроена внеземная жизнь. Поэтому часть моих вопросов будут простыми и, вероятно, очевидными: как эти новые формы жизни организованы и как они преобразуют энергию? Растут ли они? Какие у них существуют способы воспроизводства? Как насчет наследственности и эволюции? Делают ли они что-то такое, что мы затрудняемся описать? Это то, что можно назвать незначительными вопросами, на которые можно ответить, наведя свой микроскоп на образец горной породы или на чашку Петри.

Но что, если мы отступим на шаг назад и зададимся более общими вопросами? Как насчет таких: является ли жизнь, где бы мы ее ни обнаружили, естественным результатом существования сложных химических соединений? Встретим ли мы жизнь во всех средах, в которых имеются, например, органические соединения, энергия и подходящий растворитель?

За прошедший век наше понимание жизни поднялось с биологического уровня (изучение живых организмов) до химического (изучение молекул, из которых эти живые организмы состоят). Этим пониманием мы отчасти обязаны тому, что рассматриваем феномен жизни в более фундаментальном, физическом масштабе. Было бы упрощением сводить вопрос «Что такое жизнь?» к цепочке выраженных формулами взаимодействий между фундаментальными частицами вещества, в данном случае атомами. Но, если уж мы зашли так далеко, давайте поинтересуется, что может выйти из этих уравнений. Как выглядят законы «физики жизни»?

Чтобы это стало понятней, давайте рассмотрим жизнь не как биологический организм, а как звезду. Образовавшись из облака разреженного газа под воздействием неумолимой силы гравитации, протозвезда сжимается до тех пор, пока под воздействием высокой температуры и плотности в ее недрах не вспыхнет термоядерная реакция. Такое поведение звезды противоречит термодинамическому равновесию во Вселенной. Вся материя и энергия во Вселенной подвержены неизбежному процессу распада, в результате которого энтропия, или мера беспорядка, должна непрерывно повышаться. Мы называем это правило вторым законом термодинамики.

На протяжении всей своей жизни звезды существуют в состоянии локального бунта против второго закона термодинамики. Гравитация заставляет звезды двигаться в сторону упорядочения. Ядерный синтез заставляет атомы эволюционировать, постепенно образуя новые элементы периодической таблицы: с каждой последующей реакцией ядра атомов становятся все сложнее и сложнее. Энергия, освобожденная в ходе реакции термоядерного синтеза, противостоит гравитационному сжатию звезды. Хотя может показаться, что звезды нарушают второй закон термодинамики, в действительности тут скорее применимо слово «обходят». Хотя звезда — это высокоупорядоченная система, энергия термоядерного синтеза в конце концов покидает звезду в виде беспорядочного потока фотонов. Второй закон остается незыблемым.

Живые организмы, как мы знаем, — это организованные системы атомов и молекул, которые самим фактом своего «локального» существования бросают вызов более обобщенным законам термодинамики. И так же, как в случае со звездами, беспорядочная энергия возвращается во Вселенную как тепло, излучаемое нашими телами. Тем не менее как звезды, так и живые организмы остаются исключительно интересными объектами для физиков, поскольку те и другие представляют собой временное прибежище порядка, образованное потоком энергии.

Что за силы высекают искру жизни? Можем ли мы считать, что жизнь — это «свойство» Вселенной? Правда ли, что возникновение жизни следует из законов физики так же естественно, как звезды зажигаются внутри плотных облаков дозвездного газа? Очевидно, это еще более фундаментальный вопрос, но очевидно и то, что уже настал тот момент, когда мы должны ставить перед собой высокие цели и задавать сложные вопросы. Я не жду, что первое же открытие новых форм жизни даст нам четкий ответ. Возможно, этого не случится и со вторым, третьим или четвертым подобным открытием. Но, если мы продолжим наши поиски, со временем мы получим ответы даже на такие фундаментальные вопросы.