Начала астрономии Время и небесная сфера Созвездия Движение небесных тел Астроприборы Астрофизика Обзоры астрооборудования Астрономические наблюдения
Общая астрономия
Солнечная система Звезды Наша Галактика Внегалактическая астрономия Внеземные цивилизации Астрономы мира и знаменательные даты
Дополнительно
Форумы Astrogalaxy.ru Астрономия для детей Планетарии России Это интересно Новости астрономии О проекте
Внеземные цивилизации. Зачем Вселенной жизнь?
Мы тут, в означенном «летящем» месте.
Солнце в составе галактики Млечный Путь не шибко быстро, но уверенно (со скоростью примерно 20 км/с) движется по направлению к точке (апексу), находящейся на границе созвездий Лиры и Геркулеса.
Как понимают жизнь ученые представители планеты Земля.
В настоящее время существуют четыре концепции возникновения жизни на так называемой «белковой» основе:
Увы, истории науки известна закономерность, что если какой-нибудь ученый добился успехов в конкретной области, то он обязательно постарается приспособить свои достижения непременно ко всей Вселенной и объяснить всё и вся на белом свете своим узкокалиберным способом.
В зависимости от того, какое наиболее фундаментальное свойство живого исследуется и преобладает в конкретном научном направлении (вещество, информация, энергия), все современные гипотезы о происхождения жизни на Земле условно можно разделить на:
1) гипотеза субстратного происхождения. Ее придерживаются биохимики во главе с Александром Ивановичем Опариным (1894-1980);
2) гипотеза энергетического происхождения. Её разрабатывали синергетики Илья Романович Пригожин (Ilya Prigogine, 1917-2003) и Манфред Эйген (Manfred Eigen, 1927 г.р.);
3) гипотеза информационного происхождения. Ее развивали математики Андрей Николаевич Колмогоров (1903-1987), Алексей Андреевич Ляпунов (1911-1973), Дмитрий Сергеевич Чернавский (1926 г.р.);
5) ряд комбинированных гипотез, имеющих такое же мизерный интерес, как объединительные теории физических взаимодействий. В частности, гипотеза биоэнергоинформационного происхождения, которую с 1989 года проповедует доктор технических наук Владимир Никитич Волченко (1927 г.р.).
Жизнь на планете Земля.
Три знаковых (реперных) определения жизни, превратившихся в «фундаментальные» и на которые предлагается ориентироваться тем, кто стремится к дипломам об усредненном образовании или к каким-либо научным званиям: Немецкий философ Фридрих Энгельс (Friedrich Engels, 1820-1895) дал классическое и любезное сердцу каждого традиционного материалиста определение жизни, расплодившейся на планете Земля: «Жизнь – это форма существования белковых тел, существенным моментом, которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой и которая прекращается вместе с прекращением этого обмена веществ, ведя за собой разложение белка*» (Примечание *: И у неорганических тел может происходить подобный обмен веществ, который и происходит фактически повсюду, потому что повсюду происходят, хотя очень медленным образом, химические действия. Но разница заключается в том, что в случае неорганических тел обмен веществ разрушает их, в случае же органических тел он является необходимым условием их существования)» [1, стр.29].
Ещё через 45 лет другой советский биофизик Генрих Романович Иваницкий (1936 г.р.) выделил главные «признаки живой материи [3]:
«Итак, развернутое определение жизни, основанное на перечислении признаков, которые характерны для живых систем (и не только для живых, как было показано выше), следующее:
Популярные отклонения от «стандартного» определения жизни.
Для физика (и только для него) я надеюсь пояснить свою точку зрения такими словами: живой организм представляется макроскопической системой, частично приближающейся в своих проявлениях к чисто механическому (по контрасту с термодинамическим) поведению, к которому стремятся все системы, когда температура приближается к абсолютному нулю и молекулярная неупорядоченность снимается».
Все известные сочинители вариантов определения понятия «жизнь» прямо или косвенно вальсируют на тесненьком пятачке, центр которого обозначил Фридрих Энгельс ещё в конце XIX века. Столкновения идут главным образом из-за уточнения смысла отдельных слов или добавления свойств, учитывающих достижения вновь созданных научных направлений. Прошу обратить внимание на маленькую тонкость: чем дальше от Энгельса, тем реже упоминается слово «белковая». Претендовать на вселенский масштаб предлагаемое определение жизни может только отстранившись от её земного («белкового») варианта. Но неупоминание вовсе не означает обобщение более высокого уровня, как бы диалектический скачок в новое качество!
Итак, наиболее признаваемой на сегодняшний день является третья концепция: «жизнь возникает самопроизвольно из неживого вещества на космических объектах, обладающих подходящими физическими условиями». В 1945 году родилась, как наука, астроботаника. Первым астроботаником можно назвать советского астронома Гавриила Адриановича Тихова (1875-1960), увлеченного поиском жизни на планетах Солнечной системы и в первую очередь на Марсе. Он же первым ввел термины «астроботаника» (название книги, вышедшей в 1949 году) и «астробиология» (название журнальной статьи, вышедшей в 1952 году).
В 1988 году канадцы Б.Кэмпбелл (Bruce Campbell), Г.Уолкер (Gordon Walker) и С.Янг (Stephenson Yang) впервые обнаружили у оранжевого субгиганта Гамма Цефея A планету. С этого момента астрономы начали активный поиск экзопланет (внесолнечных планет), в томлении ожидая, что на какой-нибудь из них физические условия окажутся похожими на земные! На сегодня число находок перевалило за 470 штук.
В данном случае есть смысл прислушаться к словам американского физика Фримена Дайсона (Freeman Dyson, 1923 г.р.), отошедшим достаточной далеко от «белковой» штамповки [7]: «Вполне возможно, однако, что жизнь играет более важную роль, чем принято думать. Возможно, что жизни суждено выстоять против всех невзгод, преобразуя мир для собственных целей. И структура неодушевленного мира может оказаться не столь уж далекой от потенциальностей жизни и разума, как имеют обыкновение полагать ученые XX в.»
История фантазий о внеземных формах жизни.
Первым, кто высказал догадки о возможности существования неантропоморфных внеземных формах жизни и разума, был итальянский философ Джордано Бруно (Giordano Bruno, 1548-1600). По его словам: «Невозможно пытливому и живому уму вообразить себе, чтобы все бесчисленные миры были лишены обитателей, подобных нашим, или даже лучших, чем мы. Глупо и нелепо считать, будто не могут существовать иные ощущения, иные виды разума, нежели те, что доступны нашим чувствам. Каждый из множества миров с необходимостью слагается из четырех главных элементов, как и Земля, и там есть моря, реки, горы, пропасти, деревья».
В 1909 году в «Chemical Abstracts» опубликована заметка, посвященной Джону Рейнольдсу (John E. Reynolds): «Доклад, прочитанный перед Королевским институтом, не содержит ничего нового. Автор выдвигает спекулятивную теорию о возможности существования высокотемпературной протоплазмы, содержащей кремний вместо углерода и фосфор вместо азота, и указывает, что кремний, найденный в некоторых животных и растительных клетках, может действительно входить в состав протоплазмы таких клеток». Позже английский астроном-любитель Вальдемар Фирсов (Valdemar Axel Firsoff, 1910-1981), швед по происхождению, посвятил проблеме жизни на основе кремния свой труд «Life beyond the Earth» («Жизнь вне Земли», 1963; рус. 1966).
Русский академик Александр Евгеньевич Ферсман (1883-1945) обосновал гипотезу о кремниевой форме жизни, в дальнейшем получившей подтверждение и развитие. Американский профессор астрономии Том Голд (Thomas Gold, 1920-2004) также высказал убеждение в том, что внутри Земли могла зародиться жизнь, основанная на кремнии и ничего общего не имеющая с привычными для нас формами живых организмов.
В 1957 года английский астрофизик Фредерик Хойл (Frederick Hoyle, 1915-2001) издал научно-фантастический роман «The Black Cloud» («Черное облако», 1957; рус. 1966), где описал появление вблизи Земли гигантского межзвездного облака, наделенного разумом, способностью к целеустремленному движению и бессмертием. Процессы жизнедеятельности в облаке (как и в нашем организме) определяются в конечном счете электромагнитными силами, а мыслит оно, посылая радиосигналы от одной своей части к другой.
В 1964 году американский писатель-фантаст Роджер Желязны (Roger Joseph Zelazny, 1937-1995) сочинил рассказ «Collector’s Fever» («Одержимость коллекционера» или «Страсть к коллекционированию», пер. на рус. в 1972 г.) о неведомой планете под названием Сквернида, где обитают разумные Камни. Камни постепенно растут, набирая массу и коллекционируя набор различных атомов. Достигнув критического размера, они «вздибливаются» (взрываются), рождая новые мелкие Камни.
В 1975 году французский астрофизик Жан Шнейдер (Schneider Jean из группы релятивистской астрофизики Медонской обсерватории) опубликовал работу под названием «Can life exist inside neutron stars?» («Может ли жизнь существовать в нейтронных звездах?»), в которой он проанализировал возможность существования даже «ядерной жизни».
В 1980 году химик Нью-Йоркского университета и специалист по ДНК Роберт Шапиро (Shapiro Robert Y., 1935 г.р.) издал книгу «Life beyond Earth: the intelligent earthling’s guide to life in the universe» («Жизнь вне Земли: руководство для разумного землянина по жизни во Вселенной»), в которой предложил следующую классификацию возможных форм жизни в космосе:
В 2005 году Крис Маккей (Chris McKay) из Научно-исследовательского центра Эймса (США) и Хизер Смит (Heather Smith) из Международного космического университета (Франция) опубликовали в международном научном журнале «Icarus», посвященном вопросам исследования Солнечной системы, свои расчёты, из которых следовало, что микробы могут поддерживать существование, поглощая ацетилен и водород. Маккей: «Мы считаем, что находящийся в атмосфере Титана [спутник Сатурна] водород используется биологическими формами аналогично тому, как на Земле живые организмы дышат кислородом».
26 января 2010 года в Лондоне на международной конференции, посвященной проблеме поиска внеземной жизни и приуроченной к 350-летию Королевского общества Великобритании американский профессор британского происхождения Пол Дэвис (Paul Charles William Davis, 1946 г.р.) заявил, что внеземная жизнь уже вполне может быть на Земле. И возможно, что ее просто не там ищут. По мнению ученого внеземные бактерии вполне могли встроиться в биосферу Земли и растворится среди земных (или ранее прилетевших) видов: найти их без пристального изучения практически нереально. Кроме того, Дэвис не исключает и того, что земная жизнь могла зарождаться не один, а несколько раз подряд – в какой-нибудь замкнутой экосистеме на большой глубине под поверхностью планеты вполне могут обнаружиться хоть и «свои», но возникшие независимо от наземных организмов бактерии. Инопланетную жизнь стоит искать прежде всего там, где условия для жизни земной наиболее неблагоприятны.
Боковое ответвление: гипотезы о сверхорганизме.
Вслед за Уиллером, указанную тему развил советский писатель-фантаст Север Феликсович Гансовский (1918-1990), опубликовавший в 1962 году рассказ «Хозяин бухты» [альманах «Мир приключений» № 7, М.: Детгиз, 1962, стр. 253-263]: Бухта на острове в Папуа. Животное, состоящее из отдельных микрочастиц, взвешенных в воде, объединяется в огромного монстра в момент охоты – сплющивает жертвы, выжимая кровь и соки, мгновенно распределяет добычу и вновь распадается на микрочасти.
В 1961 году польский писатель-фантаст Станислав Лем (Stanislaw Lem, 1921-2006) написал роман «Solaris» («Солярис», 1961; рус. 1963): Разумный океан, который является одиночным организмом, покрывающим всю поверхность планеты Солярис, насылал морок на исследовавших его людей, материализуя их ночные кошмары, фантазии и воспоминания.
Английский физик Пол Дэвис (Paul Charles William Davies, 1946 г.р.) в 2008 году заявил [8]: «У исследователей нет единого мнения в вопросе: «Что такое жизнь?». Но большинство из них сходятся в том, что всё живое должно обладать по крайней мере двумя признаками: способностью к метаболизму (поглощению из окружающей среды питательных веществ, извлечению из них энергии и выведению продуктов жизнедеятельности) и к самовоспроизведению».
Начать, пожалуй, следует с того, что жизнь, несомненно, возникла. То есть, сейчас жизнь существует, по меньшей мере, на планете Земля. Это можно конечно отрицать, но трудно. Люди смеяться будут. А когда-то, примерно 13.7 млрд лет назад жизни не было нигде. Если быть более точным и занудным, не было этого самого «где» (где могла бы быть жизнь), более того не было этого самого «тогда», когда жизнь могла бы где-то быть. Не было вообще ничего, ни времени, ни пространства, ни материи. Привычно хочется сказать, что мы имеем в виду состояние «до большого взрыва», но и это абсолютно некорректно. Когда у тебя нет времени, нет никакого «до» и нет никакого состояния. А вот «после» в какой-то момент возникает. А именно, возникает в момент того самого большого взрыва. В этот момент возникает вообще всё, пространство, время, материя…
Ну а жизнь? Когда возникает жизнь? И где возникает жизнь? И что такое, вообще, жизнь? Давайте разбираться.
Сначала выясним, когда жизнь возникла на Земле? Ученые говорят нам, что первые следы жизни обнаруживаются в породах, которым 3.9 – 4 млрд лет. А всей планете Земля всего-то 4.5 млрд лет. Причем, первые несколько сот миллионов из них она была раскаленным полужидким шаром. То есть, жизнь на Земле возникла сразу же, как только планета более-менее остыла. И было этой жизни сразу так много, что следы ее сохранились до сих пор, по прошествии четырех миллиардов лет.
А какого сорта была эта жизнь? Ученые говорят нам: это были бактерии и археи. Уму непостижимо! Представляете себе уровень сложности внутреннего устройства бактерии? По сравнению с тем неорганическим и органическим сырьем, этим самым первичным бульоном, в котором, якобы, должна была самозародиться жизнь и постепенно эволюционировать до уровня бактерий. Какова вероятность такого развития событий? Обычно для иллюстрации этой вероятности приводят следующую аналогию: она (вероятность) примерно сопоставима с вероятностью того, что налетевший на большую городскую свалку ураган самопроизвольно соберет из гор валяющегося там мусора Боинг 747.
С бактериями и археями все понятно и неинтересно. От этого уровня за четыре миллиарда лет эволюции – до того, что мы видим сегодня. да вообще никаких вопросов нет. Заметим только в скобках, что для появления первых эукариотических (ядерных) клеток потребовалось что-то около полутора миллиардов лет, и потом еще около миллиарда потребовалось для появления многоклеточности.
Но это все вполне понятные метаморфозы и вполне разумные сроки. Сначала мощно проапгрейдили клетку. Потом сообразили, что удобно кучковаться и, как следствие, уходить от универсальности в пользу специализации. А дальше понеслось – как снежный ком, по нарастающей.
Понятно это, обозримо и неинтересно. А что интересно? Интересен скачок от органическо-неорганической грязи к белкам и РНК-ДНК. Что это за мистический ураган был? Тот, что собрал за какую-то сотню миллионов лет, Боинг на помойке? Не было никакого урагана! Нереально это. Невозможно!
Не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы, взглянув на глобус, понять, что Европа, Африка и две Америки были когда-то единым целым. Точно так же, посмотрев на хронологию эволюции жизни на Земле, нужно быть уж очень упертым адептом, чтобы не признать, что жизнь на Землю была «посеяна» извне в готовом, изначально довольно сложном виде (вирусы, бактерии, археи) и дала обильные всходы сразу же, как только для этого сформировались мало-мальски подходящие условия (так уж она устроена эта жизнь).
И здесь мы плавно переходим к панспермии, в чем, впрочем, не видим какого-то большого греха. Склоняясь к панспермии важно не уходить от изначального вопроса. Хорошо, всякому непредвзято мыслящему человеку очевидно, что земная жизнь не зародилась на Земле, а была «занесена» сюда извне. Но где-то, и когда-то, и почему-то она возникла же. Где и когда? С этим, в любом случае, надо разбираться.
А что нам говорят ученые? Ученые говорят нам: «Вот, Марс. » Марс, с одной стороны, ровесник Земли, но, с другой стороны, довольно заметно помельче, что обусловило заметно иную, по сравнению с Землей геологическую историю. А именно, говорят, он не был настолько разогретым как Земля и остыл гораздо раньше чем Земля. И у него была когда-то, на старте, вполне приличная атмосфера, вполне приличный климат на поверхности, жидкая вода и вполне приличное магнитное поле.
То есть, когда вся Земля была еще покрыта океаном жидкой магмы, на Марсе были все условия для существования (единственной пока известной нам формы) жизни. Потом, якобы, когда Земля остыла, жизнь была занесена на неё с Марса. Механизмы такого переноса имеются. И даже вполне приличные, в отличие от нелепой на мой вкус метеоритной гипотезы. Но об этом позже.
Предположить мы все это можем, и выглядит все вполне правдоподобно и вполне реализуемо. Если бы не одна неувязочка. Занесены на Землю были бактерии и археи. Насчет этого мы уже договорились. Значит на Марсе в ту пору резвились бактерии и археи (может, и еще много кто, но это будет уже недостаточно обоснованным предположением). Да, бесспорно. А неувязочка в том, что у Марса были всё те же одна-две сотни миллионов лет «форы», относительно Земли, за которые, как мы (надеюсь) договорились, жизнь не могла «самозародиться» из неживого. Ну, реально, это абсолютно непредставимо.
Резюмируя, марсианская гипотеза имеет полное право на существование. Более того, можно почти уверенно утверждать, что мы все — марсиане. Беда в том, что на Марсе мы не находим ответ на изначальный вопрос, точнее даже на один из изначальных вопросов (весьма частный и не очень-то, по-сути, интересный): где зародилась жизнь? Уж, во всяком случае, точно не на Марсе. Марс мог быть (и даже, почти наверняка, был) промежуточной перевалочной базой для Земной жизни, но на Марс она, точно так же, попала извне в уже готовом, невероятно сложном виде, в виде тех же бактерий и архей.
Информация
Энтропия вселенной, как любой замкнутой (термодинамически) системы, не убывает. Точнее, она, энтропия, монотонно возрастает. С этим мы спорить не будем. В то же время никто не оспаривает, что в системах незамкнутых, локально, вполне могут и очевидно существуют флуктуации, в пределах которых энтропия уменьшается. Пусть временно, это не так важно (что временно). Причем флуктуации эти могут быть весьма (в человеческих масштабах восприятия времени и пространства) макроскопическими. Возьмем, например, произвольную спиралевидную галактику. Энтропия спиралевидной галактики несоизмеримо, космически меньше энтропии газопылевого облака, из которого она сформировалась.
Мы можем мыслить процесс уменьшения энтропии как процесс «создания информации». В этом месте не будем зацикливаться на строгих определениях, обойдемся общим интуитивным представлением о предмете разговора. Итак, процесс формирования галактики порождает просто невообразимое количество информации. И что же порождает эту информацию? Некая мистическая сила? Вселенский суперинтеллект? Ни в коем случае! Вся эта информация порождается вполне понятными сейчас и весьма неплохо изученными законами природы (мироздания). Гравитация, электромагнитное взаимодействие, слабое и сильное взаимодействия, законы протекания химических реакций… Ничего более!
То есть, сами фундаментальные законы, в соответствии с которыми эволюционирует наша (а, как известно, современная, и весьма серьезная, наука утверждает, что гипотетически существует еще и бесконечное количество «не наших») вселенная, теоретически и практически (и весьма зримо), направлены на «производство» информации. Причем эта направленность или «стремление» генерировать информацию (используя имеющийся подручный материал в виде материи) абсолютно вездесуще и совершенно непреодолимо. Попробуйте вообразить, что вы могли бы противопоставить «стремлению» газопылевого облака трансформироваться в галактику.
Жизнь
Итак, жизнь возникла постольку, поскольку ее возникновение не только ничему не противоречит, но наоборот, абсолютно обусловлено ходом вещей в этой вселенной. Где и когда? Вероятно, повсюду, как только это стало возможным. Если мы сузим наш интерес до земной формы жизни, почти наверняка можно утверждать, что она возникла где-то в нашей галактике. Хотя, тоже не факт. Уже сформировавшись, наша галактика ни с какой другой не сталкивалась. Но она из чего-то сформировалась же (из газопылевого облака, вестимо). А в этом газопылевом облаке уже вполне мог быть «биомусор» из более старых галактик, летавших когда-то поблизости.
Солнечная система, в свою очередь, сформировалась из локального галактического газопылевого облака, которое колобродило по галактике около пяти миллиардов лет, прежде чем стать солнечной системой. И вот здесь, в этом облаке уже наверняка были и «споры жизни» в прямом (споры бактерий) и переносном смысле. А для формирования этих «спор жизни» (прямыми потомками которых мы и являемся) было уже вполне достаточно времени. Несколько миллиардов лет.
И что дальше? А дальше можно спокойно брать умные книжки по абиогенезу (то есть, возникновению жизни из неживой материи), вникать, если интересно, в детали гипотез, которые в них изложены. Поскольку именно так все и было, по самому большому счету, жизнь возникла из неживого как весьма эффективная «технология производства информации на основе материи». Вполне возможно, что именно так, как описано в какой-нибудь из этих книжек, а может, не совсем так. И голову можно дать на отсечение, что не на Земле. Но это уж точно не имеет никакого значения.
Античная астрономия