Страница:
*По современной классификации эукариоты и прокариоты образуют два надцарства живой природы. К прокариотам (безъядерная клеточная структура) относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, к эукариотам - все остальные растения, грибы и животные. Прокариоты могут образовывать довольно мощные колонии в виде одного из типов низших растений, но при этом не возникает функционального разделения - каждая клетка питается самостоятельно. Эукариоты тоже организуются в 6 типов низших растений (водорослей), но наряду с этим способны давать и 2 типа высших растений, царство грибов и 20 типов многоклеточных животных - организмы, в которых функциональное разделение клеточных групп выражено вполне четко и чья жизнедеятельность никак не сводится к колониальной форме.
Мы не имеем возможности сколь-нибудь подробно останавливаться на интереснейшей и далеко не во всем понятной дистанции от одноклеточных до человека. Общепринятый факт состоит в том, что в условиях Земли данная дистанция была успешно пройдена, и пока не видно причин, по которым основные ее этапы принципиально не укладывались бы в теорию естественного отбора.
В основе этой теории лежит представление о преимуществе более приспособленных организмов, причем лучший вариант адаптации закрепляется наследственно и приводит к формированию новых видов, семейств и даже типов животных.
Различные варианты организмов появляются под действием мутаций внешние физико-химические факторы или случайные ошибки при молекулярной репликации вызывают небольшие изменения нуклеиновых наследственных структур, из-за чего и возникают мутанты. Организмы, изменившиеся в одном или нескольких поколениях, например из-за повышенного уровня радиации или увеличенной концентрации каких-то кислот, могут успешно выжить и даже лучше приспособиться к окружающей среде, чем их домутантные предки, но могут и быстро сойти на нет. Именно успешная адаптация выуживает среди мутантов новые удачные побеги эволюционной ветви.
На этом пути обитатели Земли преодолевали ряд принципиально важных этапов - формировался тип позвоночных, класс млекопитающих, отряд приматов, семейство гоминид, род Homo и, наконец, наш вид - Homo sapiens. Каждая из этих ступенек определяет свою вершину эволюции - в целом наилучшим образом адаптированный класс, отряд, вид. Причем не просто приспособленный, не просто погрузившийся в уютную экологическую нишу, но обладающий хорошим потенциалом прогрессивного усложнения, прогрессивно адаптированный, если можно так выразиться... Процесс восхождения по этим ступенькам, разумеется, выглядит вполне естественно, однако мы не слишком хорошо представляем себе, сколь мало следовало бы изменить условия, чтобы, скажем, мутации, связанные с потерей клыков и увеличением объема мозга, стали вредными. Иными словами, даже в более или менее схожих условиях эволюция могла бы долго топтаться, варьируя семейства обезьян вроде гиббоновых и понгид. Трудно оценить и вероятность появления полезных мутагенных факторов, например, образования естественных ядерных реакторов в зоне высокой концентрации гоминоидов*.
* Одна из гипотез появления рода Homo основывается на данных о действии такого реактора в районе южноафриканского уранового месторождения Окло. Процентное содержание урана-235 в руде Окло немного снижено, откуда делают вывод, что в этом месте глины случайно повысили концентрацию урана раз в 100, а это создало условия для течения ядерных реакций, и часть урана-235 выгорела. Видимо, реактор в Окло работал более полумиллиона лет. Важнейшее обстоятельство связано с тем, что геологические условия, ведущие к появлению богатых урановых месторождений, а значит, с какой-то вероятностью и естественных реакторов, как раз соответствуют области древнейших стоянок предчеловека. Гипотеза "африканской прародины" сильно поддерживается тем, что именно в экваториальных областях Африки обнаружены ближайшие к человеку эволюционные линии семейства гоминид - шимпанзе и гориллы. Палеонтологические данные свидетельствуют о наличии общих предков 20-25 млн. лет назад. С этим пока расходятся результаты молекулярной антропологии, исследующей различия наследственного вещества. Интенсивные работы последних лет в этом направлении обнаружили исключительную близость гоминоидных ДНК - с точки зрения генетической программы все три высших вида земных существ отличаются друг от друга в пределах 1 - 2 %, а их общие предки должны были подвергнуться решающему мутационному удару не более 5 млн. лет назад. Вероятно, это определяет предельно высокий темп эволюции, и очень правдоподобно, что самые активные мутагенные факторы - радиационные сыграли здесь решающую роль, как и в последующем отделении рода Homo.
Однако нет оснований отказываться от своеобразного закона, согласно которому природа всегда стремится реализовать наиболее сложные формы организации вещества, допустимые в данных условиях. Поэтому мы обычно верим, что, если вблизи звезды типа Солнца сформировались планеты с параметрами, очень близкими к земным, то и основные этапы химической и биологической эволюции должны выглядеть очень схоже.
Другой вопрос - значительное разнообразие в эволюционных путях самих планет. В доступных прямому исследованию условиях Солнечной системы Земля включается в целую группу тел наряду с Меркурием, Венерой, Марсом и Луной, чей исходный состав, а отчасти и этапы формирования довольно схожи. Но при всем том, Меркурий и Луна лишены атмосферы. Атмосфера Венеры, геологическое строение которой очень близко к земному, почти в 50 раз плотнее земной, температура у поверхности достигает 500 градусов, а давление - 90 атмосфер. Но самое важное - различие в составах. Если земная атмосфера, грубо говоря, состоит из азота и кислорода (в пропорции 78:21), то венерианская атмосфера - смесь углекислого газа с азотом (примерно 95:4). В той степени, в какой мы считаем третичную атмосферу Земли "искусственной", то есть обязанной своим происхождением фотосинтетическому производству кислорода прокариотами и более сложной растительностью, можно утверждать, что ничего подобного на Венере не происходило, во всяком случае, организмы, потребляющие углекислоту и производящие кислород, сколь-нибудь заметного развития там не получили*.
*Нечто похожее можно заключить и насчет Марса, средняя приповерхностная температура которого меньше 0о С, а давление примерно в 170 раз ниже земного. Состав его крайне разреженной атмосферы (в 5000 раз менее плотной, чем на Венере) очень похож на венерианский - в основном углекислый газ, азот и аргон (в пропорции примерно 95 : 3 : 2).
Еще более разительно Земля отличается от больших планет. Дело не только в простом отличии таких параметров, как радиус и масса Юпитера и Земли. За существенно иной массой (МЮп/ М( = 318) кроется совершенно иной ход эволюции. Исходным материалом юпитерианского протопланетного облака послужил водород и гелий, что неплохо отражается в составе его нынешней атмосферы (примерно 87 частей водорода на 13 частей гелия). Фактически Юпитер - "недоразвитая звезда", окажись его исходная масса раз в 10 больше, мы имели бы счастье стать обитателями двойной звездной системы. По современным расчетам, юпитерианское протопланетное облако было примерно в 1000 раз больше современного Юпитера, и его светимость достигала почти 1024 Вт (т. е. нескольких десятых процента от современной светимости Солнца!). Переход в наблюдаемое состояние за счет гравитационного сжатия произошел довольно быстро - примерно за 10 млн. лет. Но и теперь Юпитер, сжимаясь на 10 сантиметров за столетие, обеспечивает высокое избыточное излучение. Его судьба позволяет понять, что происходит с протооблаком недостаточно высокой массы, неспособным войти в режим термоядерного реактора. Под водородно-гелиевой атмосферой толщиной порядка 1400 км, располагается океан жидкого водорода "глубиной" около 16 тысяч километров (в нем могла бы легко потонуть Земля). Когда давление достигает 3 млн. бар, водород переходит твердую фазу. Толщина сферической оболочки из металлического водорода более 43 тыс. километров, наконец, в центре располагается относительно небольшое (R ~ 11 тыс. км) ядро из горных пород. Очень похожим строением, видимо, обладает и Сатурн.
Разумеется, было бы нелепо ожидать от планет такого рода сколь-нибудь похожей на земную химико-биологической эволюции. Тем более трудно предположить нечто подобное для слишком далеких от Солнца Урана и трансурановых планет.
В целом современная точка зрения сводится к тому, что ни на одной из планет Солнечной системы не может существовать жизни земного образца. Уникальность земной жизни неплохо объясняется положением протоземного облака относительно центрального светила и исходным химическим составом этого облака, хотя в схеме объяснения наверняка есть немало весьма дискуссионных мест. Конечно же, конденсация силикатно-железной пыли массой порядка М( на расстоянии порядка одной астрономической единицы от желтого карлика не ведет к однозначному выводу о появлении там через 4-5 миллиардов лет разумных существ, но зато ни на одном из этапов такой эволюции не видно пока слишком невероятных событий, разрывающих рассмотренную цепочку.
ЗООГОНИЧЕСКАЯ ФАЗА КАК КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ ЗАКОН
Хотя мы вовсе не уверены, что появление жизни во Вселенной представляет собой столь же универсальное явление, как образование галактик, звезд и планетных систем, необходимо тем или иным образом задать этот феномен как закономерное следствие предшествующих стадий эволюции.
Последовательность событий, приводящая к зарождению и развитию жизни, представляется чем-то вроде цепочки реакторов.
Самый мощный из них - Сингулярность (или, вероятней всего, ее планковская окрестность) - работает не слишком понятным для нас образом, но в результате работы этого гравитационного суперреактора появляется пространство-время и зародыши будущих элементарных частиц (а возможно, и непосредственно некоторые частицы - фотоны, лептоны, кварки и гравитоны, если не выяснится их более тонкая структура). В эпоху t ~ 10-6-10-5 сек. Вселенная начинает работать как реактор адронного синтеза - из кварков образуются адроны. Позднее, в более холодной ситуации Вселенная становится термоядерным реактором, осуществляющим синтез водорода в гелий-4.
Еще позднее Вселенная разбивается на отдельные реакторы (галактики и звезды первого поколения), где в процессе сжатия происходит синтез более тяжелых элементов. Благодаря выходу этих реакторов во взрывной режим, космос химически обогащается, и некоторые не слишком горячие объекты, например, планеты у звездных систем 2-го поколения - становятся мощными химическими реакторами, где синтезируются различные молекулярные соединения. Когда химические соединения делаются достаточно сложными и многообразными, возникает основа для дальнейшего усложнения структур. В относительно тонком приповерхностном слое некоторых планет создается своеобразный биологический реактор, продуцирующий относительно устойчивые молекулярные комплексы, способные к длительному обмену энергией и веществом с окружающей средой. Если условия этого обмена, способствующие устойчивости комплекса, каким-то образом кодируются в его структуре (в виде информации, записанной на молекулярном уровне), то комплексы начинают репродуцироваться в наиболее приспособленной к данным условиям форме. Вариация условий окружающей среды - радиационного, температурного и химического режимов по необходимости приводит либо к гибели образований, либо к их усложнению, допускающему более широкую адаптацию. Так появляются первые живые существа - безъядерные клетки, способные в некоторой степени регулировать отношения с окружающей средой.
Биологический реактор на протяжении миллиардов лет генерирует все усложняющиеся живые структуры, пока не возникает человек с характерным социальным типом передачи части наследственной информации и формирующейся на этой основе культурной сферой, которая открывает путь к особо активному воздействию на окружающую среду.
Цивилизации древнего мира - тот первый рубеж, когда действие социокультурных факторов обретает тот же порядок эффективности, что и факторов экологических. Впоследствии в связи с наступлением технологической эры первые начинают преобладать. Можно говорить даже о формировании своего рода социокультурного реактора, продуцирующего высокоорганизованные структуры, которые способны моделировать и реконструировать в процессе моделирования окружающую среду.
Именно в этой фазе жизнь (разумная жизнь!) становится космически значимым фактором. Биологический реактор, однажды появившись, способен преобразовать поверхностный слой отдельной планеты*. Социокультурный реактор, овладевший преобразованиями энергии в планетарных масштабах, приводит к экспансии инженерной деятельности в околопланетное и околосолнечное пространство с вполне вероятным (и уже наблюдаемым) созданием там более или менее крупных искусственных объектов. Разумеется, такие объекты не могут рассматриваться в рамках обычной космогонии. Закон, в соответствии с которым через 4-5 млрд. лет планеты первого поколения у молодых звезд типа Солнца должны порождать искусственные спутники или по-другому - обычные звезды второго поколения должны порождать радиозвезды третьего поколения (скажем, маяки для посылки межзвездных сигналов), выглядел бы нелепо без учета жизни как особого космического феномена.
*Что и наблюдается на Земле, где наружные слои коры почти полностью (на 95 %) являются продуктом жизнедеятельности живых организмов.
Включив фрагментарное описание этого феномена во II часть книги, посвященную современной картине естественной эволюции, я хотел бы подчеркнуть следующее.
Независимо от проблемы Контакта, которую мы подробно обсудим в III части, жизнь в ее биологическом и социокультурном аспектах представляет собой совершенно необходимый и естественный элемент современной космогонии.
Традиционное резкое деление природы на живую и неживую, унаследованное нами из науки 18 и первой половины 19 веков - доэволюционной науки, объективно лишь постольку, поскольку существует значительная разница в методах физики, изучающей элементарные структуры, и биологии и социологии, имеющих дело со сверхсложными структурами.
Наблюдаемая сейчас тенденция к синтезу научного знания связана с исследованием сложных систем. Физика пытается освоить непривычную для себя область объектов, свойства которых зависят от уровня структурной организации. Биосоциальные науки так или иначе стремятся объяснить многие особенности своих объектов, разлагая их на относительно простые подсистемы.
В той мере, в какой этот синтез захватывает наши представления о Вселенной, мы вынуждены строить единую космогоническую картину, где некоторые молодые звезды второго поколения задолго до завершения своей энергетической эволюции способны генерировать третье поколение искусственных космических объектов с необычными свойствами.
Разумеется, это предъявляет особо высокие требования к анализу предыдущих этапов эволюции.
Но самое важное заключается, пожалуй, в осознании неизбежности включения зоогонической фазы в общую космологию. Уникальность нашей цивилизации не должна рассматриваться как абсолютная преграда на этом пути, подобно тому, как уникальность Вселенной - это еще не основание для отбрасывания космологических моделей.
СПЛОШНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
Резюмируя популярное изложение того или иного раздела науки, нередко прибегают к архитектурному образу - смотрите, какое великолепное здание выросло на пустынном и диком месте!
В этом смысле наука о строении и эволюции Вселенной может представляться монументальным центром обширного города. Путь от россыпи угольков-звезд и небесных зиккуратов Мардука до реликтового излучения и черных дыр позволяет гордиться изобретательностью зодчих.
Но лучшая часть гордости - прошлое, спрессованное в ступеньку, с которой яснее видны дороги в завтра. Масштаб, избранный в этой книге, не позволяет слишком долго любоваться достигнутым, а современная космология очень далека от пропорций завершенного храма. Сквозь строительные леса довольно четко проглядывают промежуточные этажи, а то, что в проекте представлялось фундаментом и куполом, все более смахивает на ускользающий мираж. Убийственная бессмыслица Сингулярности вроде бы успешно вытесняется моделями планкеона, раздувающегося в инфляционном режиме. Но ничего, напоминающего последовательную теорию, по поводу этой области пока нет. Зато явно усиливается ощущение того, что в экспериментальном плане мы страшно далеки от планковских параметров, и нужна совершенно исключительная изворотливость, чтобы отыскать соответствующие объекты в космосе и тем более создать их искусственно. Хватит ли, например, планетарных масштабов для запуска "планковского ускорителя", то есть машины с энергией пучка порядка 1028 эВ (примерно миллиард Джоулей на частицу!)? Опыт исследования космических лучей показывает, что известные участки Вселенной со всей своей мощью звездной и галактической энергетики таких частиц не генерируют. Во всяком случае, на Земле пока зарегистрированы космические частицы с энергиями на 7-8 порядков ниже планковского предела. Не исключено, что решение скромной ускорительной проблемы потребует выхода нашей цивилизации на совсем иные технические рубежи. А как найти источники излучения с мощностью ~ LP?
В космогонии, где вырабатываются модели генезиса космических структур различного масштаба, дела обстоят тоже не слишком благополучно. Очень многое еще предстоит понять и увязать в картине образования галактик, звезд и планет. Надежные оценки уровней космической иерархии, законы семейных ячеек, правила химической наследственности - вот далеко не полный список активно решаемых проблем.
Но есть и области, к исследованию которых мы только подходим. Огромный период от Первовзрыва до отрыва излучения от вещества в космогоническом плане выглядит подлинной terra incognita. Могут ли в ранней и горячей Вселенной образовываться объекты, отличные от известных элементарных частиц, что-то вроде очень малых звездоподобных структур с колоссальной плотностью? Какова их роль в ходе дальнейшей эволюции? Можно ожидать, что рождающаяся "микрокосмогония" - то есть область, имеющая дело с образованием самых ранних структур, подготовит нас к встрече с чем-то поразительным. Особый интерес вызывает поиск иных эволюционных линий, которые очень рано разбежались с нашей - на уровне формирования химических структур (атомов и молекул) и даже еще раньше (элементарные частицы). Все, что мы наблюдали до сих пор, может лежать на одной из многих эволюционных ветвей, притом не обязательно самой интересной. Какую же экспериментальную и теоретическую мощь должна приобрести земная цивилизация, чтобы проникнуть к исследованиям вещества тех плотностей и температур, по сравнению с которыми обычные атомные ядра и нейтронные звезды практически неотличимы от вакуума?
Наконец, мы еще не слишком далеко ушли в смысле сложности структур, включаемых в современную космогонию. Лишь в последние десятилетия были получены обширные данные о спектре космической органики. Условия появления сложных органических молекул во Вселенной изучаются вплотную. Но наука делает пока лишь робкие первые шаги, пытаясь поставить задачу о зоогонической фазе в космическом масштабе. Наши познания о биологической и социальной структуре Вселенной пока весьма жестко ограничены рамками собственной планеты. На фоне сверхобильной научной фантастики о пришельцах приходится признать отсутствие сколь-нибудь серьезной готовности к Контакту. Главы космогонии, соответствующие уровню Контакта, то есть трактующие эволюцию жизни и разума как космически значимых факторов, пока целиком состоят из почти чистых страниц. И тут уж совсем трудно сомневаться, что заполнение этих пробелов потребует крупнейшей перестройки нашей цивилизации, перестройки, вовсе не сводимой к тем или иным техническим новинкам.
Здесь зазвучал лейтмотив последней части книги, где мы попробуем немного полистать упомянутые почти белые страницы и увидим на них немало интересного.
ЧАСТЬ III: КОНТАКТ
Глава 10: ЖИЗНЬ И РАЗУМ - ЧТО ИСКАТЬ?
Шутить с мечтой опасно: разбитая мечта может составить несчастье жизни.
Д. И. Писарев
ТЯЖКИЙ КРЕСТ УНИКАЛЬНОСТИ
Переходя к самой, пожалуй, интригующей проблеме наших дней - проблеме Контакта, необходимо хотя бы ненадолго остановиться на глубоких особенностях ее постановки. Это, кроме всего прочего, даст хорошую возможность еще раз окинуть взглядом историю космологии с высоты птичьего (или лучше - космического) полета.
Когда мы говорим о таких явлениях, как разум в космических масштабах, реально имеется в виду земная цивилизация - в той степени, в какой ее можно отнести к проявлениям разума. Других примеров у нас попросту нет, в экспериментальном плане земной разум пока уникальное явление. И на основании этого единственного опыта мы хотим представить себе нечто совершенно иное и описать принципы Контакта с этим иным.
Уникальность любого объекта или явления - своеобразное проклятие для науки, здесь та ее естественная граница, тонкая черта, которая отделяет собственно науку от метафизических спекуляций.
Историю развития взглядов на строение Вселенной можно представить цепочкой преодолений всевозможных уникальностей и связанных с ними "центризмов".
Первобытный человек резко выделял из окружающего мира доступный ему охотничий ареал со всем его живым и неживым населением. Представить себе совокупность таких ареалов в единстве как нечто подобное знакомой ему области он сумел очень не скоро - потребовались десятки тысяч лет. Но лишь в таком сопоставлении человек стал характеризовать свой ареал какими-то определенными свойствами. Из этих сравнений и вырастали первые картины мира, где уникальностью обладали уже огромные территории.
Земля и Небо выделились как две особые уникальности. На небе совершенно уникальные роли играли Солнце и Луна. Уже на пороге древних цивилизаций среди неподвижных звезд удалось выделить планеты, и каждой из них пришлось приписывать свой неповторимый характер.
Весь земной мир представлялся чем-то единственным и неповторимым, да и с чем его было сравнивать? Отсюда и следовала вполне естественная геоцентрическая точка зрения.
Колоссальный переворот в мышлении, вызванный системой Кузанца-Коперника, в первую очередь был связан с ликвидацией уникальности Земли. В рамках этой системы - особенно после внедрения телескопа - впервые появился конкретный материал для сравнения колыбели человечества с другими небесными телами, представлявшимися ранее чем-то вроде небольших фонарей на небосводе. Благодаря Великим географическим открытиям почти одновременно утратила свою уникальность и область земной суши, ограниченная Евразией и северной частью Африканского материка.
Постепенно стало ясно, что Земля родственна другим планетам, а Солнце представляет собой одно из многих миллиардов самосветящихся небесных тел. Уникальным объектом выглядит на небе Млечный Путь - и несколько веков длилось построение правильной модели Галактики. Лишь в первых десятилетиях нашего века выяснилось, что мы живем в гигантском дискообразном звездном скоплении и его можно изучать в сравнении с миллиардами аналогичных объектов.
Хотя и двести лет назад никто не верил в уникальность нашей планетной системы, ее изучение до сих пор сильно затруднено отсутствием в сфере прямого наблюдения других таких же систем*. Из-за этого, в частности, страдает планетная космогония - экспериментальный набор девяти наблюдаемых планет слишком узок. Представьте себе, что мы до сих пор имели бы дело всего с десятком наблюдаемых звезд - разве удалось бы построить на этой основе столь детальную теорию звездной эволюции...
*Сейчас есть веские основания считать, что у некоторых звезд (например, у звезды Барнарда, Лаланда 21185, 61 Лебедя А) имеются планетные системы - во всяком случае, некие темные спутники с массами планетного порядка. Надо надеяться, что внеатмосферные телескопы большой разрешающей силы на орбитальных станциях и на Луне в недалеком будущем помогут выяснить природу этих спутников.
Прямое исследование строения других планет Солнечной системы, начавшееся благодаря космическим полетам, оказало огромное влияние на фундаментальную геологию, до недавних пор ограниченную опять-таки уникальным объектом. То, что мы сейчас с немалой долей уверенности строим модели планетных структур для ближайших соседей Земли, дает огромные надежды на создание целостной картины геологической эволюции, начиная с самых ранних ее этапов.
Короче говоря, для научной классификации очень важно, чтобы исследуемый объект было с чем сопоставить, чтобы вовремя нашелся подходящий набор аналогичных объектов, куда его можно отнести. В астрономии нередко приходилось ожидать такого набора столетиями и даже тысячелетиями.
Разумеется, преодоление всяческих уникальностей тесно связано с эволюцией типов мышления. Религиозное мышление постепенно сократило число уникальностей до минимума, наука же попыталась ликвидировать их вообще.
Мы не имеем возможности сколь-нибудь подробно останавливаться на интереснейшей и далеко не во всем понятной дистанции от одноклеточных до человека. Общепринятый факт состоит в том, что в условиях Земли данная дистанция была успешно пройдена, и пока не видно причин, по которым основные ее этапы принципиально не укладывались бы в теорию естественного отбора.
В основе этой теории лежит представление о преимуществе более приспособленных организмов, причем лучший вариант адаптации закрепляется наследственно и приводит к формированию новых видов, семейств и даже типов животных.
Различные варианты организмов появляются под действием мутаций внешние физико-химические факторы или случайные ошибки при молекулярной репликации вызывают небольшие изменения нуклеиновых наследственных структур, из-за чего и возникают мутанты. Организмы, изменившиеся в одном или нескольких поколениях, например из-за повышенного уровня радиации или увеличенной концентрации каких-то кислот, могут успешно выжить и даже лучше приспособиться к окружающей среде, чем их домутантные предки, но могут и быстро сойти на нет. Именно успешная адаптация выуживает среди мутантов новые удачные побеги эволюционной ветви.
На этом пути обитатели Земли преодолевали ряд принципиально важных этапов - формировался тип позвоночных, класс млекопитающих, отряд приматов, семейство гоминид, род Homo и, наконец, наш вид - Homo sapiens. Каждая из этих ступенек определяет свою вершину эволюции - в целом наилучшим образом адаптированный класс, отряд, вид. Причем не просто приспособленный, не просто погрузившийся в уютную экологическую нишу, но обладающий хорошим потенциалом прогрессивного усложнения, прогрессивно адаптированный, если можно так выразиться... Процесс восхождения по этим ступенькам, разумеется, выглядит вполне естественно, однако мы не слишком хорошо представляем себе, сколь мало следовало бы изменить условия, чтобы, скажем, мутации, связанные с потерей клыков и увеличением объема мозга, стали вредными. Иными словами, даже в более или менее схожих условиях эволюция могла бы долго топтаться, варьируя семейства обезьян вроде гиббоновых и понгид. Трудно оценить и вероятность появления полезных мутагенных факторов, например, образования естественных ядерных реакторов в зоне высокой концентрации гоминоидов*.
* Одна из гипотез появления рода Homo основывается на данных о действии такого реактора в районе южноафриканского уранового месторождения Окло. Процентное содержание урана-235 в руде Окло немного снижено, откуда делают вывод, что в этом месте глины случайно повысили концентрацию урана раз в 100, а это создало условия для течения ядерных реакций, и часть урана-235 выгорела. Видимо, реактор в Окло работал более полумиллиона лет. Важнейшее обстоятельство связано с тем, что геологические условия, ведущие к появлению богатых урановых месторождений, а значит, с какой-то вероятностью и естественных реакторов, как раз соответствуют области древнейших стоянок предчеловека. Гипотеза "африканской прародины" сильно поддерживается тем, что именно в экваториальных областях Африки обнаружены ближайшие к человеку эволюционные линии семейства гоминид - шимпанзе и гориллы. Палеонтологические данные свидетельствуют о наличии общих предков 20-25 млн. лет назад. С этим пока расходятся результаты молекулярной антропологии, исследующей различия наследственного вещества. Интенсивные работы последних лет в этом направлении обнаружили исключительную близость гоминоидных ДНК - с точки зрения генетической программы все три высших вида земных существ отличаются друг от друга в пределах 1 - 2 %, а их общие предки должны были подвергнуться решающему мутационному удару не более 5 млн. лет назад. Вероятно, это определяет предельно высокий темп эволюции, и очень правдоподобно, что самые активные мутагенные факторы - радиационные сыграли здесь решающую роль, как и в последующем отделении рода Homo.
Однако нет оснований отказываться от своеобразного закона, согласно которому природа всегда стремится реализовать наиболее сложные формы организации вещества, допустимые в данных условиях. Поэтому мы обычно верим, что, если вблизи звезды типа Солнца сформировались планеты с параметрами, очень близкими к земным, то и основные этапы химической и биологической эволюции должны выглядеть очень схоже.
Другой вопрос - значительное разнообразие в эволюционных путях самих планет. В доступных прямому исследованию условиях Солнечной системы Земля включается в целую группу тел наряду с Меркурием, Венерой, Марсом и Луной, чей исходный состав, а отчасти и этапы формирования довольно схожи. Но при всем том, Меркурий и Луна лишены атмосферы. Атмосфера Венеры, геологическое строение которой очень близко к земному, почти в 50 раз плотнее земной, температура у поверхности достигает 500 градусов, а давление - 90 атмосфер. Но самое важное - различие в составах. Если земная атмосфера, грубо говоря, состоит из азота и кислорода (в пропорции 78:21), то венерианская атмосфера - смесь углекислого газа с азотом (примерно 95:4). В той степени, в какой мы считаем третичную атмосферу Земли "искусственной", то есть обязанной своим происхождением фотосинтетическому производству кислорода прокариотами и более сложной растительностью, можно утверждать, что ничего подобного на Венере не происходило, во всяком случае, организмы, потребляющие углекислоту и производящие кислород, сколь-нибудь заметного развития там не получили*.
*Нечто похожее можно заключить и насчет Марса, средняя приповерхностная температура которого меньше 0о С, а давление примерно в 170 раз ниже земного. Состав его крайне разреженной атмосферы (в 5000 раз менее плотной, чем на Венере) очень похож на венерианский - в основном углекислый газ, азот и аргон (в пропорции примерно 95 : 3 : 2).
Еще более разительно Земля отличается от больших планет. Дело не только в простом отличии таких параметров, как радиус и масса Юпитера и Земли. За существенно иной массой (МЮп/ М( = 318) кроется совершенно иной ход эволюции. Исходным материалом юпитерианского протопланетного облака послужил водород и гелий, что неплохо отражается в составе его нынешней атмосферы (примерно 87 частей водорода на 13 частей гелия). Фактически Юпитер - "недоразвитая звезда", окажись его исходная масса раз в 10 больше, мы имели бы счастье стать обитателями двойной звездной системы. По современным расчетам, юпитерианское протопланетное облако было примерно в 1000 раз больше современного Юпитера, и его светимость достигала почти 1024 Вт (т. е. нескольких десятых процента от современной светимости Солнца!). Переход в наблюдаемое состояние за счет гравитационного сжатия произошел довольно быстро - примерно за 10 млн. лет. Но и теперь Юпитер, сжимаясь на 10 сантиметров за столетие, обеспечивает высокое избыточное излучение. Его судьба позволяет понять, что происходит с протооблаком недостаточно высокой массы, неспособным войти в режим термоядерного реактора. Под водородно-гелиевой атмосферой толщиной порядка 1400 км, располагается океан жидкого водорода "глубиной" около 16 тысяч километров (в нем могла бы легко потонуть Земля). Когда давление достигает 3 млн. бар, водород переходит твердую фазу. Толщина сферической оболочки из металлического водорода более 43 тыс. километров, наконец, в центре располагается относительно небольшое (R ~ 11 тыс. км) ядро из горных пород. Очень похожим строением, видимо, обладает и Сатурн.
Разумеется, было бы нелепо ожидать от планет такого рода сколь-нибудь похожей на земную химико-биологической эволюции. Тем более трудно предположить нечто подобное для слишком далеких от Солнца Урана и трансурановых планет.
В целом современная точка зрения сводится к тому, что ни на одной из планет Солнечной системы не может существовать жизни земного образца. Уникальность земной жизни неплохо объясняется положением протоземного облака относительно центрального светила и исходным химическим составом этого облака, хотя в схеме объяснения наверняка есть немало весьма дискуссионных мест. Конечно же, конденсация силикатно-железной пыли массой порядка М( на расстоянии порядка одной астрономической единицы от желтого карлика не ведет к однозначному выводу о появлении там через 4-5 миллиардов лет разумных существ, но зато ни на одном из этапов такой эволюции не видно пока слишком невероятных событий, разрывающих рассмотренную цепочку.
ЗООГОНИЧЕСКАЯ ФАЗА КАК КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ ЗАКОН
Хотя мы вовсе не уверены, что появление жизни во Вселенной представляет собой столь же универсальное явление, как образование галактик, звезд и планетных систем, необходимо тем или иным образом задать этот феномен как закономерное следствие предшествующих стадий эволюции.
Последовательность событий, приводящая к зарождению и развитию жизни, представляется чем-то вроде цепочки реакторов.
Самый мощный из них - Сингулярность (или, вероятней всего, ее планковская окрестность) - работает не слишком понятным для нас образом, но в результате работы этого гравитационного суперреактора появляется пространство-время и зародыши будущих элементарных частиц (а возможно, и непосредственно некоторые частицы - фотоны, лептоны, кварки и гравитоны, если не выяснится их более тонкая структура). В эпоху t ~ 10-6-10-5 сек. Вселенная начинает работать как реактор адронного синтеза - из кварков образуются адроны. Позднее, в более холодной ситуации Вселенная становится термоядерным реактором, осуществляющим синтез водорода в гелий-4.
Еще позднее Вселенная разбивается на отдельные реакторы (галактики и звезды первого поколения), где в процессе сжатия происходит синтез более тяжелых элементов. Благодаря выходу этих реакторов во взрывной режим, космос химически обогащается, и некоторые не слишком горячие объекты, например, планеты у звездных систем 2-го поколения - становятся мощными химическими реакторами, где синтезируются различные молекулярные соединения. Когда химические соединения делаются достаточно сложными и многообразными, возникает основа для дальнейшего усложнения структур. В относительно тонком приповерхностном слое некоторых планет создается своеобразный биологический реактор, продуцирующий относительно устойчивые молекулярные комплексы, способные к длительному обмену энергией и веществом с окружающей средой. Если условия этого обмена, способствующие устойчивости комплекса, каким-то образом кодируются в его структуре (в виде информации, записанной на молекулярном уровне), то комплексы начинают репродуцироваться в наиболее приспособленной к данным условиям форме. Вариация условий окружающей среды - радиационного, температурного и химического режимов по необходимости приводит либо к гибели образований, либо к их усложнению, допускающему более широкую адаптацию. Так появляются первые живые существа - безъядерные клетки, способные в некоторой степени регулировать отношения с окружающей средой.
Биологический реактор на протяжении миллиардов лет генерирует все усложняющиеся живые структуры, пока не возникает человек с характерным социальным типом передачи части наследственной информации и формирующейся на этой основе культурной сферой, которая открывает путь к особо активному воздействию на окружающую среду.
Цивилизации древнего мира - тот первый рубеж, когда действие социокультурных факторов обретает тот же порядок эффективности, что и факторов экологических. Впоследствии в связи с наступлением технологической эры первые начинают преобладать. Можно говорить даже о формировании своего рода социокультурного реактора, продуцирующего высокоорганизованные структуры, которые способны моделировать и реконструировать в процессе моделирования окружающую среду.
Именно в этой фазе жизнь (разумная жизнь!) становится космически значимым фактором. Биологический реактор, однажды появившись, способен преобразовать поверхностный слой отдельной планеты*. Социокультурный реактор, овладевший преобразованиями энергии в планетарных масштабах, приводит к экспансии инженерной деятельности в околопланетное и околосолнечное пространство с вполне вероятным (и уже наблюдаемым) созданием там более или менее крупных искусственных объектов. Разумеется, такие объекты не могут рассматриваться в рамках обычной космогонии. Закон, в соответствии с которым через 4-5 млрд. лет планеты первого поколения у молодых звезд типа Солнца должны порождать искусственные спутники или по-другому - обычные звезды второго поколения должны порождать радиозвезды третьего поколения (скажем, маяки для посылки межзвездных сигналов), выглядел бы нелепо без учета жизни как особого космического феномена.
*Что и наблюдается на Земле, где наружные слои коры почти полностью (на 95 %) являются продуктом жизнедеятельности живых организмов.
Включив фрагментарное описание этого феномена во II часть книги, посвященную современной картине естественной эволюции, я хотел бы подчеркнуть следующее.
Независимо от проблемы Контакта, которую мы подробно обсудим в III части, жизнь в ее биологическом и социокультурном аспектах представляет собой совершенно необходимый и естественный элемент современной космогонии.
Традиционное резкое деление природы на живую и неживую, унаследованное нами из науки 18 и первой половины 19 веков - доэволюционной науки, объективно лишь постольку, поскольку существует значительная разница в методах физики, изучающей элементарные структуры, и биологии и социологии, имеющих дело со сверхсложными структурами.
Наблюдаемая сейчас тенденция к синтезу научного знания связана с исследованием сложных систем. Физика пытается освоить непривычную для себя область объектов, свойства которых зависят от уровня структурной организации. Биосоциальные науки так или иначе стремятся объяснить многие особенности своих объектов, разлагая их на относительно простые подсистемы.
В той мере, в какой этот синтез захватывает наши представления о Вселенной, мы вынуждены строить единую космогоническую картину, где некоторые молодые звезды второго поколения задолго до завершения своей энергетической эволюции способны генерировать третье поколение искусственных космических объектов с необычными свойствами.
Разумеется, это предъявляет особо высокие требования к анализу предыдущих этапов эволюции.
Но самое важное заключается, пожалуй, в осознании неизбежности включения зоогонической фазы в общую космологию. Уникальность нашей цивилизации не должна рассматриваться как абсолютная преграда на этом пути, подобно тому, как уникальность Вселенной - это еще не основание для отбрасывания космологических моделей.
СПЛОШНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
Резюмируя популярное изложение того или иного раздела науки, нередко прибегают к архитектурному образу - смотрите, какое великолепное здание выросло на пустынном и диком месте!
В этом смысле наука о строении и эволюции Вселенной может представляться монументальным центром обширного города. Путь от россыпи угольков-звезд и небесных зиккуратов Мардука до реликтового излучения и черных дыр позволяет гордиться изобретательностью зодчих.
Но лучшая часть гордости - прошлое, спрессованное в ступеньку, с которой яснее видны дороги в завтра. Масштаб, избранный в этой книге, не позволяет слишком долго любоваться достигнутым, а современная космология очень далека от пропорций завершенного храма. Сквозь строительные леса довольно четко проглядывают промежуточные этажи, а то, что в проекте представлялось фундаментом и куполом, все более смахивает на ускользающий мираж. Убийственная бессмыслица Сингулярности вроде бы успешно вытесняется моделями планкеона, раздувающегося в инфляционном режиме. Но ничего, напоминающего последовательную теорию, по поводу этой области пока нет. Зато явно усиливается ощущение того, что в экспериментальном плане мы страшно далеки от планковских параметров, и нужна совершенно исключительная изворотливость, чтобы отыскать соответствующие объекты в космосе и тем более создать их искусственно. Хватит ли, например, планетарных масштабов для запуска "планковского ускорителя", то есть машины с энергией пучка порядка 1028 эВ (примерно миллиард Джоулей на частицу!)? Опыт исследования космических лучей показывает, что известные участки Вселенной со всей своей мощью звездной и галактической энергетики таких частиц не генерируют. Во всяком случае, на Земле пока зарегистрированы космические частицы с энергиями на 7-8 порядков ниже планковского предела. Не исключено, что решение скромной ускорительной проблемы потребует выхода нашей цивилизации на совсем иные технические рубежи. А как найти источники излучения с мощностью ~ LP?
В космогонии, где вырабатываются модели генезиса космических структур различного масштаба, дела обстоят тоже не слишком благополучно. Очень многое еще предстоит понять и увязать в картине образования галактик, звезд и планет. Надежные оценки уровней космической иерархии, законы семейных ячеек, правила химической наследственности - вот далеко не полный список активно решаемых проблем.
Но есть и области, к исследованию которых мы только подходим. Огромный период от Первовзрыва до отрыва излучения от вещества в космогоническом плане выглядит подлинной terra incognita. Могут ли в ранней и горячей Вселенной образовываться объекты, отличные от известных элементарных частиц, что-то вроде очень малых звездоподобных структур с колоссальной плотностью? Какова их роль в ходе дальнейшей эволюции? Можно ожидать, что рождающаяся "микрокосмогония" - то есть область, имеющая дело с образованием самых ранних структур, подготовит нас к встрече с чем-то поразительным. Особый интерес вызывает поиск иных эволюционных линий, которые очень рано разбежались с нашей - на уровне формирования химических структур (атомов и молекул) и даже еще раньше (элементарные частицы). Все, что мы наблюдали до сих пор, может лежать на одной из многих эволюционных ветвей, притом не обязательно самой интересной. Какую же экспериментальную и теоретическую мощь должна приобрести земная цивилизация, чтобы проникнуть к исследованиям вещества тех плотностей и температур, по сравнению с которыми обычные атомные ядра и нейтронные звезды практически неотличимы от вакуума?
Наконец, мы еще не слишком далеко ушли в смысле сложности структур, включаемых в современную космогонию. Лишь в последние десятилетия были получены обширные данные о спектре космической органики. Условия появления сложных органических молекул во Вселенной изучаются вплотную. Но наука делает пока лишь робкие первые шаги, пытаясь поставить задачу о зоогонической фазе в космическом масштабе. Наши познания о биологической и социальной структуре Вселенной пока весьма жестко ограничены рамками собственной планеты. На фоне сверхобильной научной фантастики о пришельцах приходится признать отсутствие сколь-нибудь серьезной готовности к Контакту. Главы космогонии, соответствующие уровню Контакта, то есть трактующие эволюцию жизни и разума как космически значимых факторов, пока целиком состоят из почти чистых страниц. И тут уж совсем трудно сомневаться, что заполнение этих пробелов потребует крупнейшей перестройки нашей цивилизации, перестройки, вовсе не сводимой к тем или иным техническим новинкам.
Здесь зазвучал лейтмотив последней части книги, где мы попробуем немного полистать упомянутые почти белые страницы и увидим на них немало интересного.
ЧАСТЬ III: КОНТАКТ
Глава 10: ЖИЗНЬ И РАЗУМ - ЧТО ИСКАТЬ?
Шутить с мечтой опасно: разбитая мечта может составить несчастье жизни.
Д. И. Писарев
ТЯЖКИЙ КРЕСТ УНИКАЛЬНОСТИ
Переходя к самой, пожалуй, интригующей проблеме наших дней - проблеме Контакта, необходимо хотя бы ненадолго остановиться на глубоких особенностях ее постановки. Это, кроме всего прочего, даст хорошую возможность еще раз окинуть взглядом историю космологии с высоты птичьего (или лучше - космического) полета.
Когда мы говорим о таких явлениях, как разум в космических масштабах, реально имеется в виду земная цивилизация - в той степени, в какой ее можно отнести к проявлениям разума. Других примеров у нас попросту нет, в экспериментальном плане земной разум пока уникальное явление. И на основании этого единственного опыта мы хотим представить себе нечто совершенно иное и описать принципы Контакта с этим иным.
Уникальность любого объекта или явления - своеобразное проклятие для науки, здесь та ее естественная граница, тонкая черта, которая отделяет собственно науку от метафизических спекуляций.
Историю развития взглядов на строение Вселенной можно представить цепочкой преодолений всевозможных уникальностей и связанных с ними "центризмов".
Первобытный человек резко выделял из окружающего мира доступный ему охотничий ареал со всем его живым и неживым населением. Представить себе совокупность таких ареалов в единстве как нечто подобное знакомой ему области он сумел очень не скоро - потребовались десятки тысяч лет. Но лишь в таком сопоставлении человек стал характеризовать свой ареал какими-то определенными свойствами. Из этих сравнений и вырастали первые картины мира, где уникальностью обладали уже огромные территории.
Земля и Небо выделились как две особые уникальности. На небе совершенно уникальные роли играли Солнце и Луна. Уже на пороге древних цивилизаций среди неподвижных звезд удалось выделить планеты, и каждой из них пришлось приписывать свой неповторимый характер.
Весь земной мир представлялся чем-то единственным и неповторимым, да и с чем его было сравнивать? Отсюда и следовала вполне естественная геоцентрическая точка зрения.
Колоссальный переворот в мышлении, вызванный системой Кузанца-Коперника, в первую очередь был связан с ликвидацией уникальности Земли. В рамках этой системы - особенно после внедрения телескопа - впервые появился конкретный материал для сравнения колыбели человечества с другими небесными телами, представлявшимися ранее чем-то вроде небольших фонарей на небосводе. Благодаря Великим географическим открытиям почти одновременно утратила свою уникальность и область земной суши, ограниченная Евразией и северной частью Африканского материка.
Постепенно стало ясно, что Земля родственна другим планетам, а Солнце представляет собой одно из многих миллиардов самосветящихся небесных тел. Уникальным объектом выглядит на небе Млечный Путь - и несколько веков длилось построение правильной модели Галактики. Лишь в первых десятилетиях нашего века выяснилось, что мы живем в гигантском дискообразном звездном скоплении и его можно изучать в сравнении с миллиардами аналогичных объектов.
Хотя и двести лет назад никто не верил в уникальность нашей планетной системы, ее изучение до сих пор сильно затруднено отсутствием в сфере прямого наблюдения других таких же систем*. Из-за этого, в частности, страдает планетная космогония - экспериментальный набор девяти наблюдаемых планет слишком узок. Представьте себе, что мы до сих пор имели бы дело всего с десятком наблюдаемых звезд - разве удалось бы построить на этой основе столь детальную теорию звездной эволюции...
*Сейчас есть веские основания считать, что у некоторых звезд (например, у звезды Барнарда, Лаланда 21185, 61 Лебедя А) имеются планетные системы - во всяком случае, некие темные спутники с массами планетного порядка. Надо надеяться, что внеатмосферные телескопы большой разрешающей силы на орбитальных станциях и на Луне в недалеком будущем помогут выяснить природу этих спутников.
Прямое исследование строения других планет Солнечной системы, начавшееся благодаря космическим полетам, оказало огромное влияние на фундаментальную геологию, до недавних пор ограниченную опять-таки уникальным объектом. То, что мы сейчас с немалой долей уверенности строим модели планетных структур для ближайших соседей Земли, дает огромные надежды на создание целостной картины геологической эволюции, начиная с самых ранних ее этапов.
Короче говоря, для научной классификации очень важно, чтобы исследуемый объект было с чем сопоставить, чтобы вовремя нашелся подходящий набор аналогичных объектов, куда его можно отнести. В астрономии нередко приходилось ожидать такого набора столетиями и даже тысячелетиями.
Разумеется, преодоление всяческих уникальностей тесно связано с эволюцией типов мышления. Религиозное мышление постепенно сократило число уникальностей до минимума, наука же попыталась ликвидировать их вообще.