Страница 22 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен - Философия как наука

Сегодняшние оценки возраста Земли как планеты достига­ют вели­чины в 4,8 мил­лиар­да лет. Общепризнанно, что возникновение первых водо­ё­мов произошло 3,8 мил­лиарда лет назад. Температуры в них тог­да бы­­ли боль­ше совре­мен­ных. Можно спорить, идёт ли речь о 80 – 100 оС тепла или о 250 – 350 оС. Геология свидетельствует, что уже тогда цикл превращений углерода на Земле контролировался простей­шими живыми организмами в планетарных масштабах их количеств.

Например, на основе ге­ологических исследова­ний достоверно ус­та­­но­влено, что в столь древних морях был углерод в виде органических соеди­не­ний живого происхождения. Такие подробные ис­сле­дова­ния бы­ли прове­дены в формации Исуа в Грен­лан­дии.

В главе VI рассмотрено, почему в живых орга­ни­з­мах су­ще­­ст­вует де­фи­­цит тяже­ло­го изо­то­па уг­ле­рода 13C по отношению к его кон­цен­т­рации в неживых объектах. Величина этого дефицита  13C = 26 7% . Как по­яс­нено в главе VI, она определяется симметриями в шестимерном фазо­вом про­­странстве и отражает предел накопления ошибок в квази­крис­тал­ли­чес­ких струк­ту­рах, ответственных за существование жизни. Наблю­дения показывают, что величина дефицита остаётся постоянной как для современной жизни, так и в прошлом. Однако в породах фор­ма­ции Исуа существует дефицит:  13C = 13 4,9%. Считается, что это ко­ли­­чественное отклоне­ние – ар­те­факт, выз­­ванный последующим ме­та­мор­­физ­­мом по­род. Возможно так оно и есть. Но нельзя исключить, что этот дефицит имеет причины, которые прин­­­ци­пи­альны для био­хи­мии возник­но­вения жизни. 

Как подчеркивалось, комплекс амино­кис­лот и нуклеотидов при воз­никновении жизни не мог быть полностью тож­дест­вен­­ными с суще­ст­вующим в живых организмах сегодня, так как сильно отличались фи­зи­ко-химические условия. Но другому био­хими­чес­ко­му комплексу долж­ны отвечать изменённые ква­зи­кристаллические струк­туры. Им неизбежно соответствует другой пре­дел накопления ма­лых ошибок в симметрии, вызванных размерами атомов тя­же­лого изотопа углерода. Его выражает величина дефицита 13C. Если она для углерода в фор­ма­ции Исуа другая, то это может быть до­ка­зательством важнейшего – конкретные детали биохимической основы возникновения и сов­ре­менного развития жизни не тождественны.

Исследований такого рода не про­во­дилось, хотя они принци­пи­аль­но интересны – отличие 13C для формации Исуа есть артефакт или в нём хотя бы в виде составляющей присутствует реальность? Ответ на этот вопрос (даже только психологически) чрезвычайно важен. Незави­си­мо от этого, сам факт сущест­во­вания в отложениях быв­ших грен­ланд­с­ких водоёмов дефицита изотопа 13C позволяет ут­верж­­дать, что первич­ные фор­мы жизни воз­никли од­но­временно с пер­выми во­­­до­­ёмами око­ло 3,8 мил­­ли­арда лет назад (что при­з­нано в литературе). 

Сегодня известно много видов микроорганизмов, возраст ко­то­рых 3,3 – 3,5 миллиарда лет. Нельзя игнорировать геоло­ги­ческие мас­шта­бы фор­­маций, состоящих из строматолитов и микрофос­силий, кото­рые есть остатки совсем непростых форм жизни, пред­став­ленной сотня­ми родов и видов. Их возраст около 2 миллиардов лет. Они по уровню морфо­ло­ги­чес­кой сложности должны быть ДНК-содер­жащей жизнью.

Это и другие геологические данные достоверно указывает, что в масшта­бах времени существования Земли как планеты жизнь возникла прак­ти­чески “мгновенно” и в очень корот­кое время приобрела коли­чест­венно такие масштабы, что стала влиять на ге­о­логию верхнего слоя зем­ной коры (см. [50] – [52]) и атмосферу в целом. Геологические дан­ные показывают (в част­но­сти, на примере строма­то­ли­тов), что даже, если жизнь (и её конкретные формы) возникла од­но­крат­но в единст­вен­ной зоне Земли (что не бес­спор­но), то далее по геоло­ги­ческим регионам об­ра­зовалась выраженная диф­фе­ренцировка её похо­жих форм.

Иерархия абио­ген­­но син­те­зи­­­рован­ных со­е­ди­­­не­ний была да­на на рис. 2.3. Они ещё только хими­чес­кие, то есть синте­зируемые в процес­сах-прототипах обычной химичес­кой техноло­гии. Одно из усло­вий при син­­­тезе предбио­логи­чес­­ких соеди­нений уг­ле­рода и возник­но­ве­нии жиз­ни – восстановительная атмо­с­фе­­ра с большим содер­жа­нием серы и высо­кими температурами (по отношению к совре­мен­ным).

Гетерокатализ с помощью одних из РНК  дополнительных продук­тов, которые они сами использовать не могут, но которые в силу принци­па структурной комплементарности могут быть необходимы для реакций с участием других РНК, раз­­решает широкий круг “проб и ошибок” – по­вышает веро­ят­ность само­про­извольного возникновения самовоспроизво­дя­щихся РНК и ДНК. Как показано в главе VI, принцип структурной комплементарности не есть эвристическое “чудо”, а отражает законо­мер­но­сти фазового пространст­ва. В других условиях  он обязательно имеет отличия комплекса подчиняющихся ему веществ. Повторю ещё раз – па­ле­онтологически достоверно, что ДНК-содер­жащие формы жизни в пла­нетарных масштабах возникли “мгновенно” пос­ле геологического об­ра­­зо­вания Земли. Условия тогда не были и не могли быть тождествен­ны­ми современным.

Источник и при­чи­на возникновения жиз­ни есть второе на­ча­ло тер­модинамики. Стремление к мак­си­муму энтропии, прин­цип максимума про­из­вод­­­­ства энтропии, не по­з­воляющий предби­оло­ги­ческой эволюции упе­реть­ся в тупики равно­весия, принцип структурной комплементар­но­сти – иерархия синте­за информации – задают, что в опреде­лён­ных ус­ло­виях (неиз­беж­­но реализующихся для пла­нетных систем мно­гих звёзд) возник­но­ве­ние жиз­ни есть ординарный высоковоспроизводимый про­цесс, имеющий об­щую основу с реали­зо­ван­ным на Земле.

            Жизнь в сопоставимых формах с Земной возникала и возникает во Вселенной многократно, на об­щей предбиологической основе, обя­за­тельно с участием именно угле­рода. Даже кремнийорганические формы жизни во Вселенной невоз­мож­ны.

Образование пла­нет­­­ных систем – воспро­изводимый обяза­тель­ный процесс. В первой книге этого цикла [11] по­ка­за­но, что введение урав­не­ния состояния и меры ин­фор­мации в механику де­ла­ет планетные сис­те­мы ана­логами атомов. Фор­ми­рование “пылевых ко­­лец”, а потом на их осно­ве планет – за­ко­но­мер­но для систем с при­тя­ги­­ва­ю­щим мас­сив­­ным те­лом. Современ­ная ас­т­ро­­но­мия это подт­верж­да­ет наблю­де­­ни­ями и рас­чётными моделями.

В таблице 2.1 при­веде­ны дан­ные об из­вест­­ных сегод­ня плане­тах около звёзд, кото­рые в кос­ми­чес­ких мас­шта­бах на­­хо­дятся близ­ко от Сол­нечной сис­те­мы – на рас­сто­я­ни­ях до 60 све­то­вых лет. Обра­ща­­ют на себя вни­ма­ние круп­ные пла­не­ты, имеющие ма­лые пе­­ри­­оды обращения, на­­хо­дя­щи­е­ся на рас­сто­янии от цен­т­раль­ной звезды мень­­шем, чем для Мер­­ку­рия в Сол­­неч­ной сис­теме. Ве­­ли­чи­на мас­сы звёзд, око­­ло кото­рых най­де­ны пла­не­ты, близка к мас­­­се Солн­ца. К концу 1999 г. открыто 30 пла­нет­ных систем звёзд. Их поиски продолжаются.

Итог этих исследований – пла­­нетные си­с­те­мы во Все­ленной есть до­сто­верный, час­тый, орди­нар­ный факт. Ко­неч­но, на­­б­лю­­де­ния малых пла­­нет с раз­мерами порядка зем­ных, тру­днее. Но такие ре­зуль­таты уже есть. Ис­поль­зо­ван­ная в этих открытиях мето­дика из­мере­ния частотных сдви­гов из­лучения до­­­пу­с­ка­ет повы­шение точ­ности. Напомню, что око­ло полустолетия на­зад обна­ру­жение планет у звёзд проводилось пу­тём мно­го­кратного изме­ре­ния на фото­пла­стинках микронных сдвигов изоб­ра­жения звезды. Дос­товер­ность результатов была ни­чтожна.

Эволюция звёзд и их планет, сопро­вож­да­ю­­­щая­ся остыванием – обя­­­за­тель­на. Связи, определяющие существование РНК, слабые. По­это­му снижение температу­ры сре­ды, не­из­бежное в про­цес­се геоло­ги­чес­кой эво­лю­ции пла­­нет, корре­ли­­ру­ет с тре­­­бо­ва­ниями ус­­лож­няю­щих­­ся гете­ро­­ка­­­та­литичес­ких реакций с уча­­с­тием РНК, а по­том и ДНК. Все­лен­ная долж­­на была бы “ки­­­шеть” жиз­нью, со­по­ста­­ви­мой с Зем­ной как болота кома­рами. Но это явно не так.

При­­чина не во втором на­чале термо­ди­на­ми­­ки (как это счи­тают, обосновы­вая исклю­чи­­тель­ность че­­ло­ве­ка во Все­лен­ной), а в ра­диаци­он­ных ус­­ло­­ви­­ях в рукавах галактик, где во Все­лен­ной сос­ре­до­то­че­но боль­шин­­ство звёзд.

На роль в воз­никновении и эволю­ции жизни во Все­лен­ной поло­жения звёзд по отношению к их скоплениям впервые указал Л.С. Мароч­ник [53] и я ранее в [4] подчеркивал важность его работ. Эволюция звёзд неизбежно приводит к катаклизмам, известным как вспышки сверх­­новых звёзд. В рукавах га­лак­тик плот­ность звёзд вы­со­кая. Возникающая при этих вспышках мощ­ная жёст­кая ра­ди­ация пронизывает ог­ром­ные облас­ти, вклю­­чающие в себя множество звёзд с пла­нет­ными системами. На какой бы стадии собст­вен­но био­ло­ги­ческой эволюции не находилась бы жизнь на планетах этих звёзд, её дальнейшая эволюция пре­­ры­вается – мощная жёсткая радиация унич­то­жает жизнь.

В силу витальных последствий взрывов сверхновых жизнь мо­жет дли­тельно эволюционировать преимущественно для звёзд, кото­рые  дви­жутся по круговым орбитам вокруг центра га­лак­тик, пе­ре­секая их рукава с интервалами в сотни миллионов лет. Именно такой звездой является наше Солн­це. Но та­ких звёзд относительно мало. По принципу реали­за­­ции их ор­бит они обязательно далеко удалены друг от друга. Это, а не второе начало тер­мо­динамики, ограничивает число звёзд, на планетах которых есть жизнь, и возможности контактов между ними. 

Изложенное выше позволяет утверждать, что (с малыми откло­не­ни­я­ми) известные нам земные предбиологические условия универсальны для воз­ник­новения жизни на других планетных системах. Для сложных форм даль­нейшей эво­люции жизни условия более узкие, чем предбио­ло­гичес­кие. Поэтому частота возникновения жизни во Вселенной должна быть выше, чем частота случаев её эволюции, доходящей до сложных много­клеточных организмов.

Однако иерархически многоступенчатая эволюция жизни остаётся вы­соко вероятной по­тому, что прин­цип структурной ком­племен­тар­но­с­ти гарантирует воз­мож­­ность саморегулирую­ще­гося эколо­ги­чес­ко­го воздей­ст­вия жизни на гео­фи­зику пла­не­т, которое необходимо для пе­ре­­хода по ступеням иерархии. При­меры подобного в истории Зем­ли – от об­ра­зования залежей строматолитов до кисло­род­ной атмо­сферы как ре­зуль­та­тов метаболизма прос­тей­ших форм жизни. Кислород огра­ни­чил эко­логические ниши его созда­те­лей, но он создал условия для пе­ре­­хо­да на следующие иерар­хи­чес­кие сту­пе­ни эво­лю­ции жиз­ни.

Общеизвестно влияние жизни на геологию Зем­ли как одной из пла­­­нет. Образование не только кислородной атмосферы, но и известня­ков, нефти, уг­ля, при­род­ного газа, запасов железных руд (масштабов Курс­кой магнитной аномалии) – это планетарные гео­ло­гичес­кие про­­цес­сы с участием первичных форм жизни. Однако ос­таёт­ся недостаточно подчеркнутым, что если на оп­ре­­де­лён­ном этапе геологической эволюции планеты жизнь не воз­ник­ла, то дальнейшее фи­зи­ко-химическое развитие этой планеты не­из­беж­но пой­дёт по другому пути, на котором условия будут другими и, вероятно, жизнь на этой планете уже никогда возник­нуть не сможет.

Планетарные геофизические теории, объясняющие почему раз­ви­тие близкой по всем параметрам к Земле планеты Венера (в част­ности её атмосферы) пошло по пути, несопоста­ви­мо­му с земным и с возник­но­ве­нием жизни, бы­ли разра­бо­таны сразу после пер­вых полетов к ней кос­ми­ческих аппа­ра­тов. Они аргументированы и, ка­за­лось бы, достоверны. Но, несмотря на это, нет от­вета на вопрос – если бы жизнь на Венере всё-таки возник­ла, то не по­влияло бы это на её геофизику настолько сущест­венно, что пла­нета и сейчас (или в будущем) была бы при­год­на для жиз­ни? Нет ответа и на вопрос – не есть ли существующие сейчас гео­ло­ги­ческие условия на Венере (высокие давления, температуры, обилие серы и её соеди­не­ний [54]) более близкими к необходимым для возникно­вения жизни, чем это обычно кажется?

Топографическая карта Марса, полученная в самое последнее вре­мя [55], показывает на нём воронку от удара метеорита, которая имеет глубину около 15 км и ширину порядка расстояния от Москвы до Ново­си­бирска. Дно этой во­рон­ки плоское, по­доб­ное дну водоёмов. Валы выб­ро­са породы из неё изменили профиль целого полу­ша­рия Марса. Отра­жение ударной волны от поверхности про­тиво­полож­но­го по­­лу­­ша­рия сфор­мировало на нём горы.

Эти факты принципиально изменяют взгляды на возможность су­ще­ст­во­вания жизни на Марсе. Становится высоко вероятной такая мо­дель его раз­вития, в которой жизнь на нём развивалась по земному типу с само­ре­гу­лированием геологии его коры и состава атмосферы. Но пла­нетарная катастрофа “сорвала” с него атмосферу, привела к испарению за­пасов воды и тем, возможно полностью, уничтожила на нём жизнь во всех её формах.

Во всяком случае сегодня искать остатки жизни на Мар­се следует не на его поверхности, а в геологических пустотах, сохранившихся в глубинах не пов­реж­дён­ных участков суши. Судить о сегод­няшнем суще­ст­­во­вании жизни на Марсе, ис­сле­дуя его поверхность, то же самое, что искать жизнь на Зем­ле, наб­лю­дая льды вершины Эвереста.

Необходимо подчеркнуть. Нам достоверно известен факт сущест­во­­вания жизни на Земле и факт её продвинутой са­мо­ре­гули­рую­щейся совместной биоло­ги­ческой и геологической эволюции, благодаря кото­рому су­ществуем мы са­ми. Жизнь и её формы определены макси­му­ма­ми иерар­хической энт­ро­пии-ин­формации. Эти максимумы исключительно острые. В резуль­та­те их ос­троты случайности при возникновении и эво­люции жизни в лю­бой точке Вселенной создают сопоставимые экстре­му­мы иерархи­чес­кой энт­ропии-информации и её производства. Мате­ри­­а­лизация этих экс­тремумов и есть ор­ганизмы как формы жизни.

Резуль­тат форми­ро­вания экстремумов (то есть конкретные отли­чия форм жиз­ни) за­ви­сит от внеш­них и внут­рен­них ус­ло­вий. Они само­ре­гулиру­ю­щиеся. Для то­го, что­бы такой “ко­ри­дор ус­ло­вий” мог сущест­вовать, необ­хо­димо вы­пол­не­ние специ­фи­чески за­дан­но­­­го интервала на­чаль­ных условий. Это не мно­гомерная мате­мати­чес­кая точка ус­ло­вий, случай­но­го повторе­ния которой вряд ли можно бы­ло бы ожидать при любом числе планет­ных систем во Все­лен­ной – это интервал ус­ло­вий. Он неиз­бежно возникает и повторяется в геофизической эволюции самых разных планетных систем. Геофизи­чес­ки возникновение жизни не нуждается во флуктуациях, направленных про­тив роста энтропии.

Вероятность воспроизведения интервала условий намного выше. Тем более, что об­­­разование планет есть закономерный механический и геофизический про­цесс, а потому закономерно и пов­торение где-то во Все­ленной планет земного типа (с зем­ными началь­ны­ми стадиями как фор­­мирования самой планеты, так и её геоло­гичес­кой эволюции).

Наи­бо­лее вероятно, что от­крытые во Вселенной планет­ные системы (таб­ли­ца 2.1) отно­сятся к тем, в которых законы механики запретили обра­зо­ва­ние планет с земными условиями. Новые наб­лю­дательные мето­ды наиболее эффективны в наблюдениях именно планет типа таблицы 1.

Яс­но, что в Солнечной си­с­теме другой разумной жизни ти­па че­ло­ве­ческой сегодня нет. Нет пока да­же намёков на существование разум­ной жизни на планетах звёзд, бли­жайших к Солн­цу. Но искать жизнь вне Сол­нечной системы необходимо.

Обна­ру­жить си­г­налы дру­гих циви­ли­заций трудно из-за специфич­но­с­ти орбиты Солнца относи­тель­но цент­ра Галактики, а по­то­му огром­ны­ми расстояниями до сосед­них звёзд. Однако отсутствие сиг­налов вне­земной жизни может иметь ещё одну причину. Как отме­чалось мною ра­нее в [2] – [11] и бу­дет рас­смот­рено в главах IX, Х, ра­зум есть конк­рет­ный этап иерархического роста энт­ро­­пии-информации. В биоло­гической основе его воз­ник­нове­ния и эво­лю­­ции зало­же­на кор­ре­ля­ция с агрессив­но­стью поведения его обладателей. Может быть, это пред­­оп­ре­деляет са­мо­уничтожение цивилизаций как за­кон природы? Ответа нет, но во Все­лен­­ной чис­ло планет, на ко­торых су­ще­ствует жизнь, бесспорно, должно быть ог­ром­­ным, а сигналов об этом нет. Этот  факт заслуживает самого прис­­таль­ного внимания и ана­ли­за. К нездоровому трёпу о “летающих та­рел­ках”, наукооб­раз­ных НЛО, бабах, забеременевших якобы от инопла­не­­тян, он отношения не име­ет. Он является перво­сте­пенным сугубо на­уч­ным вопросом. Он содержит в себе и воп­ро­сы о нашем пони­ма­нии за­ко­номерностей эво­люции общества, науки и техники.