За да разберем дали животът съществува извън Земята, трябва да се справим със собственото си значение във Вселената. Нещо уникално ли сме или не сме нищо особено?
Всички ние живеем на малка планета, обикаляща около звезда на средна възраст, която е една от приблизително 200 милиарда звезди в обширната вихрова материя, която съставя галактиката Млечен път. Нашата галактика е една от, предполагаемо, няколкостотин милиарда подобни структури във наблюдаваната Вселена и нейният обхват днес във всички посоки от нас е повече от 270 000 000 000 000 000 000 000 (2.7 × 1023) мили.
По всеки нищожен човешки стандарт Вселената представлява огромно количество материя и гигантско пространство. Нашият вид се е формирал в незначителен момент от колосалната история и изглежда, че ще има още по-дълго бъдеще със или без нашето участие.
Опитите да дефинираме нашата позиция, да установим нашето значение може да изглеждат като някаква хипертрофирана шега. Трябва да сме чудовищно глупави, ако си представяме, че изобщо можем да намерим някакъв смисъл за себе си.
И все пак ние се опитваме да направим точно това, въпреки очевидната ни посредственост, която стана видима, когато ренесансовият учен Никола Коперник, преди около 500 години, спря да разглежда Земята като център на Слънчевата система. Неговата идея се превърна в едно от най-големите научни открития през последните няколкостотин години, както и важен показател по пътя ни към разбирането на вътрешната структура на космоса и природата на реалния свят.
В опитите си да оценим своята стойност, ние сме изправени пред загадка: някои открития и теории предполагат, че животът може да бъде обикновен и обикновен, докато други твърдят обратното. Как да започнем да обединяваме знанията си за космоса - от бактериите до Големия взрив - за да обясним дали сме важни или не? И докато научаваме повече за нашето място във Вселената, ние се опитваме да разберем какво означава всичко това за опитите ни да разберем дали в космоса има други живи същества? Какви ще бъдат следващите ни стъпки в тази посока?
Какво знаем
Промоционално видео:
През 1600-те години търговецът и ученият Антони ван Левенхук, използвайки собственоръчно изработени микроскопи, става първият човек, който вижда бактерии - пътуване, което го отвежда в извънземния свят на микрокосмоса. Това забележително спускане, това плъзгане надолу по стълбите на физическите измерения в буйния свят в нас, беше първата стъпка към разбирането, че компонентите на нашето тяло, нашата маса от молекулни структури съществуват в най-далечния край на спектъра на биологичната скала. Съмнявам се, че преди удивителното откритие на Левенгук хората са имали възможността да мислят за този факт, не на повърхностно ниво, а на друго, по-дълбоко ниво.
Streptococcus pyogenes бактерии
На Земята има организми, които са физически по-големи и по-масивни от нас - вижте китовете или дърветата. Ние обаче сме много по-близо до горния край на скалата на живота, отколкото до микроскопичния край. Най-малките размножаващи се бактерии са стотици милиарди пъти по-малки от метър, а най-малките вируси все още са десет пъти по-малки. Човешкото тяло е около 10 или 100 милиона пъти по-голямо от най-простия живот, който познаваме.
Сред топлокръвните сухоземни бозайници също сме сред големите екземпляри, но не в самия връх на скалата. В противоположния край са най-малките ни роднини, мънички рокади - много малки същества от вълна и плът с тегло само два грама. Те съществуват на ръба на възможното и телата им постоянно губят топлина, която трудно компенсират с помощта на обилна храна.
Повечето бозайници обаче са по-близки точно до размера си от нашия - особено когато се има предвид, че средното телесно тегло на популацията на бозайниците е 40 грама. Нашите сложни клетъчни интелигентни тела са на самия връх и относително малко бозайници са по-големи от нас.
Няма съмнение, че сме на този ръб, на тази граница между сложното разнообразие на биологично малките и ограничените възможности на биологично големите. А сега си представете нашата планетарна система. Нашата звезда не е сред най-разпространения тип звезди (повечето от тях са с по-малка маса), орбитите ни в момента са по-закръглени и по-отдалечени една от друга, отколкото в повечето други екзопланетни системи и ние нямаме никакви супер- Земята сред нашите планетни съседи.
Този вид свят, няколко пъти по-голям от Земята по маса, е представен в поне 60% от всички системи, но в нашата слънчева система не е така. Ако бяхте архитект на планетни системи, тогава щяхте да смятате нашия дизайн за изолиран, малко по-различен от нормата.
Някои от тези характеристики се основават на факта, че нашата слънчева система е избегнала голяма динамична реорганизация, която повечето други планетни системи не са успели да направят. Това не означава, че сме сигурни в тихо и спокойно бъдеще - последните симулации на гравитацията показват, че в рамките на няколкостотин милиона години нашата система може да бъде засегната от по-хаотичен период.
И след още пет милиарда години слънцето може да се разшири с настъпването на спазматичен период на стареене и значително да промени облъчването на планетите. Всички показатели показват, че сега живеем в междинно или гранично време, в преходния период между звездно-планетарната младост и идващия период на слабост.
Относително спокойното ни съществуване през този период, ако го оценим ретроспективно, не е изненадващо. Както и при другите аспекти на нашата ситуация, ние живеем на умерено място, не твърде топло и не твърде студено, химически нашата среда не е твърде активна и не е твърде инертна, не е твърде летлива и не е напълно лишена от промени.
Освен това днес е очевидно, че този астрофизически спокоен квартал се простира далеч извън границите на нашата галактика. От гледна точка на Вселената като цяло, ние съществуваме в период, който е много по-стар от бързия и насилствен период на младо, горещо пространство. Навсякъде процесът на създаване на звезди се забавя. Други слънца, други планети се формират със среден темп от едва 3% от това, което е било в периода от преди 11 до 8 милиарда години.
Тези звезди започват бавно да се движат във Вселената. И ако говорим в големи космологични термини, едва преди 6 или 5 милиарда години нашата Вселена започна да се забавя след Големия взрив. Тъмната енергия, родена от самия вакуум, ускорява растежа на пространството и помага да се потисне развитието на по-големи космически структури. Но това означава, че животът в крайна сметка е обречен в отделено бъдеще на тъпа изолация във все по-непонятна вселена.
Съберете всички тези фактори и тогава става ясно, че нашият поглед върху вътрешното и външното пространство е силно ограничен. Това е гледка от тесен полюс. Всъщност нашето интуитивно разбиране на случайни събития и научното ни развитие в областта на статистическото заключение може да са различни, ако имаше други обстоятелства в областта на реда или хаоса, пространството и времето.
И самият факт, че сме твърде далеч от всеки друг живот в космоса - до точката, в която все още не сме успели да уловим нито един от неговите признаци или да го срещнем - оказва силно влияние върху заключенията, които можем да направим.
заключения
Имаме достатъчно доказателства в подкрепа на основната идея на Коперник, че не сме нищо особено. Но в същото време има няколко характерни черти на нашата среда, които показват обратното.
Някои от тези качества са породили така наречения антропен принцип, според който определени фундаментални константи в природата изглеждат „фино настроени“и по този начин основните качества на Вселената са балансирани близо до границите, които позволяват на земята и живота на нея да съществуват. Ако отидете твърде далеч във всяка посока, тогава естеството на космоса може да бъде напълно различно.
Променете относителната сила на гравитацията леко и тогава звездите или няма да се образуват изобщо и няма да възникнат тежки елементи, или ще се създадат огромни звезди, които след това бързо ще изчезнат, без да оставят следи, потомци и път към живота. И ако промените електромагнитните сили, тогава химическите връзки между атомите ще бъдат твърде слаби или твърде силни, за да създадат разнообразни молекулярни структури, които ви позволяват да имате такава невероятна сложност в космоса.
Спирална галактика NGC 4258
Какво мислим за всички тези противоречия? Според мен фактите ни тласкат към нова научна идея за нашето относително място в космоса, към раздяла както с коперническите принципи, така и с антропните идеи, а също така мисля, че движейки се в тази посока, тази нова идея ще се превърне в независим принцип. Може би можем да наречем тази нова идея космохаотичен принцип, платформата между реда (първоначалното значение на гръцката дума kosmos) и хаоса.
Нейната същност се състои във факта, че животът и по-специално животът на Земята винаги ще бъде в точката на контакт или в кръстовището на зони, определени от такива характеристики като енергия, местоположение, мащаб, време, ред и хаос. Фактори като стабилност или хаос на планетарните орбити или вариации в климата и геофизиката на планетата са прякото проявление на тези характеристики.
Ако се отдалечите твърде много от тези граници, балансът ще се измести към неблагоприятно състояние. Нашият живот изисква правилната комбинация от съставки, смесица от спокойствие и хаос - правилната комбинация от ин и ян.
Приближаването на тези граници прави възможни такива промени и вариации, но човек не трябва да се приближава прекалено близо, за да не претовари постоянно самата система. Съществуват очевидни паралели с концепцията за обитаема зона (зона Златокос), според която температурата на космическата среда за планета около звезда е в тесен диапазон от параметри.
Ако не вземете предвид съществуването на живот, тогава обитаемата зона може да бъде много по-динамична - не е задължително да бъде фиксирана в пространството и времето. По-скоро това е постоянно движеща се, извиваща се и огъваща се траектория с много параметри - като пътеките, положени от ръцете и краката на танцьор.
Ако универсалното правило е, че животът може да съществува само при тези условия, тогава възникват някои интригуващи възможности по отношение на нашето значение в космоса. За разлика от суровите идеи на Коперник, които подчертават нашата посредственост и следователно предполагат наличието на много подобни условия в пространството, схващането, че животът изисква коригиране на различни и динамични параметри намалява броя на опциите.
Възможностите за живот, произтичащи от този нов подход, също се различават от антропните идеи, които в най-радикалната си част предсказват само едно място за формиране на живот в пространството и времето като цяло. Вместо това новото правило определя къде трябва да възникне животът, както и потенциалната честота, с която го прави. Новото правило изяснява основните характеристики, необходими за живот в рамките на възможно пространство с много валсиращи параметри - то посочва плодородните зони.
Този вид правила за живота не превръщат непременно живите същества в някаква специална част от реалността. Биологията е може би най-сложният физически феномен в нашата Вселена - или във всяка вселена, която се подчинява на определени закони. Но това може би е крайната граница на особеността: изключително сложна природна структура, която възниква при правилните условия, на границата на реда и хаоса.
И тази формулировка на концепцията къде точно животът се вписва в по-голямата схема на природата води директно до решението на загадката, в която има убедителни, но не категорични аргументи за това, че животът трябва да съществува в изобилие и че е изключително рядък.
Калеб Шарф
Калеб Шарф е директор на Интердисциплинарния астробиологичен център в Колумбийския университет; той е автор на „Двигателите на гравитацията: Как духащите черни дупки черни дупки управляват галактиките, звездите и живота в космоса“.