Страница:
Во многих случаях наука успешно борется с уникальностью - открываются новые, иногда неожиданные, а иногда задолго предсказанные возможности эксперимента, и аналоги непременно обнаруживаются. Так Солнце потеряло характер единственного в своем роде светила, а электроны - уникального класса элементарных частиц. Трудно сомневаться, например, в том, что в весьма недалеком будущем семейство наблюдаемых черных дыр станет значительно обширней, не ограничиваясь тремя отчасти сомнительными членами. Не за горами и то время, когда внеземные обсерватории дадут нам четкую информацию о планетных системах ближайших звезд.
Но есть проблемы, где сама постановка задачи на разрушение уникальности не совсем ясна или заведомо необычайно сложна.
Наглядный тому пример - космология, задача об эволюции Вселенной в целом.
Для ученых 19 века Вселенная выглядела как нечто, целиком заполняющее пространство и вечное во времени, не дающее возможности посмотреть на себя со стороны, а, следовательно, и с чем-нибудь сопоставить. Допустимо было, разумеется, представлять себе огромный ящик, более или менее равномерно заполненный газом звезд или звездных скоплений. Но ящик - предмет в пространстве, у него есть ограничивающие стенки. Эти стенки в случае Вселенной приходилось раздвигать до бесконечности, и картина полностью теряла наглядность.
Современная модель расширяющейся Вселенной дает определенную надежду на корректную аналогию. Речь идет о черных дырах.
То, что характерное время внутренней эволюции дыр с массой в несколько М( порядка 10-5 с, не беда. При начальной плотности космологического масштаба это время тоже станет порядка времени жизни Вселенной. Не страшно и то, что внутри черные дыры сжимаются. Можно перейти к анализу белой дыры, испытывающей ту же эволюцию, но в противоположной временной последовательности. Тогда при достаточно долгом расширении ситуацию внутри белой дыры нельзя было бы отличить от того, что наблюдается во Вселенной.
Самое любопытное в этой картине, что наблюдатель, попавший внутрь черной дыры (или появившийся в процессе расширения белой дыры), может и не подозревать, что за пределами его Вселенной есть еще множество подобных миров, по современным представлениям, у него нет способов передать наружу информацию о себе или узнать что-то о своих собратьях по разуму за пределами собственной дыры.
Разумеется, аналогия между Вселенной и дырами создает немало надежд для космологии, но пока неясно, является ли она решающей и не придется ли искать что-нибудь более адекватное. Выражаясь философским языком, пока речь идет о подобии части и целого, всегда сохраняется доля убежденности, что целое может продемонстрировать ряд качеств, не свойственных частям. Будущая теория планковской области (квантовая модель гравитации или что-то в этом роде) несомненно изменит ситуацию, возможно, мы сумеем всерьез описать некоторый набор Вселенных, одна из которых реализуется наблюдаемым образом*. Во всяком случае, было бы приятно нарушить уникальность самого представительного из известных объектов.
* Лишь в этом случае мы могли, например, считать набор фундаментальных констант (планковскую тройку и параметры элементарных частиц) характерным свойством нашей Вселенной. В настоящее время утверждение такого рода простая тавтология, ведь Вселенную не с чем сравнивать. Делая же его всерьез, мы обязательно должны предполагать существование каких-то миров, где реализуются иные фундаментальные наборы, быть может, связанные с нашим неизвестной эволюционной цепочкой.
Мы немного остановились здесь на проблеме космологической уникальности не только потому, что она интересна сама по себе. Она позволяет еще и почувствовать необходимость аналогии между системой и некоторыми ее подсистемами, когда для первой нет подходящего класса.
Фактически этот метод приходится довольно часто применять, обсуждая гипотезы о внеземных цивилизациях (ВЦ) - тоже весьма типичную проблему, где "уникальность надо разрушить". Средства Контакта, а также различия между цивилизациями мы вынуждены в той или иной степени моделировать, опираясь на опыт земных путешествий и земной этнографии, как, впрочем, и на весь наш опыт, ограниченный масштабами небольшой планеты.
Насколько известно, вплоть до создания относительно простых органических соединений космос ведет себя довольно понятным и широкораспространенным образом. Но путь от органических молекул до цивилизации, способной к космическим полетам, пока уникален, ничто, кроме истории Земли, не подтверждает естественность этого пути. Хуже того, он может оказаться фантастически маловероятным, и в целой Галактике не найдется планеты или другого тела, где сложились бы условия успешной работы биологического и социокультурного реакторов, сколь-нибудь близкие к земным. Иными словами, наша уникальность может на многие века и куда более крупные эпохи стать экспериментальным фактом. И независимо от этого ее придется преодолевать - здесь, видимо, заключен наиболее драматический и интригующий момент проблемы.
Чтобы представить себе партнера по Контакту, необходимо проварьировать огромное число данных и создать общую модель цивилизаций, к одной из которых принадлежим мы. Фактически же речь идет о таком развитии космогонии, которое включило бы в себя фазы биологической, социальной и культурной эволюции. Только так можно вывести более или менее правдоподобный спектр допустимых цивилизаций. Лишь восприняв свою цивилизацию как один из многих вариантов эволюции, мы сумеем сколь-нибудь объективно оценить собственное состояние и критически подойти к своим явно или неявно формируемым стратегическим целям. Между тем мы стоим на пороге автоэволюции, на красной черте воздействия на окружающую среду. Поэтому теоретическое и общемировоззренческое преодоление уникальности в плане проблемы Контакта становится, пожалуй, одной из актуальнейших задач. Разговор о внеземных цивилизациях, видимо, уже вышел из стадии утешительных взлетов воображения - сегодня речь идет о глобальной практической потребности человечества как в Контакте, так и в понимании своего места в эволюции Вселенной.
Именно под этим углом мы и попытаемся его повести.
ИГРА В ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Когда начинают искать нечто ранее неизвестное, чье существование основано на более или менее зыбкой аналогии, первое желание - дать хорошие определения искомому. Мы хотим распространить такие явления, как жизнь, разум, цивилизация до общекосмического масштаба, и поиск достаточно емких определений выглядит неизбежным предварительным этапом.
Трудности такого дела проявляются сразу, как и во всех ситуациях, где приходится разрезать эволюционные цепочки. Ни на одном существе в какое-то мгновение не вспыхивает бирка - "я живое" или "я разумное". Разделение всегда носит условный характер и зависит от того, какие функции выделяет тот, кто занимается разделением. Иными словами, огромную роль играет соотношение между определяемой и определяющей системой - последняя тоже развивается и на ином своем уровне способна по-новому оценивать предмет исследований.
Характернейшая черта живого организма - его открытость в окружающую среду, наличие интенсивного метаболизма. Организм получает из среды энергию и химические вещества, необходимые для поддержания своих функций, и в переработанном виде отдает их среде. Благодаря этому он представляет собой непрерывный процесс регенерации определенной структуры в некотором ограниченном объеме. Важной формой регенерации является репродукция организм в целом способен синтезировать себе подобный, как правило, с крайне незначительными изменениями.
Наиболее существенной особенностью таких процессов является их запрограммированность в структуре самого организма. Элементы структуры кодируют допустимый уровень энергетического и химического взаимодействия со средой, "правила внутреннего распорядка" для химических и энергетических потоков и, конечно, общий ход регенерации. В сущности, именно наличие такого устойчивого регулирования и позволяет живым организмам выделиться в особый класс природных процессов - они умеют не только хранить информацию, но и использовать ее для собственного выживания. Закрепленное регулирование отношений со средой обеспечивает им активность - совокупность реакций на изменение условий.
В земных условиях мы знаем, что такие функции свойственны белково-нуклеиновым комплексам, и необходимая информация записана на молекулярном уровне. Даже самые простые организмы в информационном отношении представляют собой сложнейший компьютер, обслуживающий маленькую фабрику молекулярного синтеза.
Понятно, что работа этой фабрики во многом обусловлена физико-химическими параметрами нашей планеты, и в иной ситуации можно столкнуться с непривычными молекулярными комплексами и даже с чем-то отличным от известной нам молекулярной основы, но, тем не менее, вполне живым. Это налагает особую ответственность на исследователей внеземных форм жизни.
Развитие информационных систем регуляции можно считать главной эволюционной линией. Их усложнение и превращение в мощную иерархическую структуру определило успешное закрепление многоклеточных организмов вплоть до высших животных. Где-то здесь возник очень сложный рубеж вступления в фазу разума.
Вероятно, основным признаком этой фазы можно считать вынесение части программы поведения биологического индивида во внешнюю по отношению к нему среду. Эксперимент, поставленный природой над существами с максимальной нервной регуляцией, оказался удачным в том отношении, что возникла и стала развиваться особая система внебиологической наследственности - культурные структуры, которые обеспечили серьезные видовые преимущества.
Превращая этот признак в функциональное определение, следует оговорить несколько моментов.
Казавшаяся еще не так давно едва ли не очевидной идея, согласно которой "труд превратил обезьяну в человека", на самом деле немногое объясняет. Само по себе применение и даже изготовление орудий, усиливающих физические данные биологического существа, не является свидетельством разума - оно зафиксировано на многих, подчас далеких от человека уровнях. Тот или иной элемент внешнего мира должен стать не просто продолжением руки, но и продолжением мозга, стать своеобразным кодовым знаком. Именно поэтому разум сформировался не v архантропа и палеоантропа, неплохо управлявшихся с орудиями труда и охоты, а гораздо позже - у человека, сумевшего превратить эти предметы в информационную систему. Именно поэтому мы связываем выраженное проявление разума с такими формами активности, как язык, наскальная живопись, спланированные жилища и захоронения, ритуальные изделия, именно носителя столь обширной культуры определяем как Homo sapiens - человека разумного. И второй момент. Разум социален по своей природе. Факты таковы, что, несмотря на большой объем мозга, он не проявляется у человеческих детенышей, оказавшихся среди животных и благополучно развивавшихся там в физиологическом плане. Суть в том, что в среде их обитания как раз и не было внешних знаковых систем, типичных для человеческих коллективов. Биологическую наследственную информацию человек может передать только прямым потомкам, тогда как знаковую - всем тем, кто способен ее воспринять.
Частично внешнее кодирование может осуществляться поведенческими реакциями других членов сообщества - жестами и звуковыми сигналами. Зачатки такого кодирования (а, следовательно, и языка) наблюдаются у животных, но им несвойственно именно создание устойчивой системы искусственно выделенных предметов.
Ясно, что характер информационной реорганизации внешней среды сильнейшим образом зависит от природы разумных существ. То, что земная эволюция шла сквозь создание особой сферы управляемой практики в виде твердых предметов и сооружений, вряд ли общий космический закон. Можно, например, пофантазировать на тему высокоразвитых существ, которые с самого начала с помощью мощного химизма (или в каком-то телепатическом варианте) добились заметных успехов в регуляции животного и растительного мира и именно так осуществили внешнюю информационную запись. Отсюда мог бы открыться путь нетехнологической социальной эволюции.
Между прочим, для Земли очень характерен этап такого рода, пожалуй, один из величайших шагов в становлении человеческого разума. Речь идет о земледелии и скотоводстве, которые можно рассматривать как регуляцию растительного и животного мира, но с помощью элементарной техносферы, а не врожденных особых органов чувств. Овладение новой практикой позволило вести внешнюю запись информации гораздо более обширными массивами.
Таким образом, с внешней точки зрения мы можем воспринять проявление разума как по наличию культурных структур (то есть признаков информационной организации среды, в которую погружены живые существа), так и по наличию выраженной иерархии на верхних этажах биосферы (то есть планомерного управления жизнедеятельностью ряда видов животных и растений одним видом-лидером, осуществляющим широкую культивацию своей пищевой сферы). Последнее связано, по-видимому, с довольно высоким развитием разума.
И, наконец, цивилизации. Здесь мы встречаем высокий уровень социальной организации с развитой иерархией. В систему регуляции втягиваются уже крупные человеческие сообщества. Информационная экспансия в окружающую среду включает теперь и запись правил социальной организации, которая во многом основана на технотронном влиянии. Последнее усиливается по мере усложнения общества и в конце концов определяет то, что мы называем технологически развитой цивилизацией. Выделяется обособленный чисто информационный слой реальности (письменность, культовые постройки). Рано или поздно транспортные и сигнальные возможности такого организма выходят за рамки своей планеты, а энергетика, достигшая планетарных масштабов, становится угрожающим фактором...
Для биологических организмов нашего типа (при том же соотношении, скажем, механических и химических возможностей) надо ожидать развития весьма схожей цивилизации, где технические средства будут достаточно масштабны и сравнительно легко позволят нам правильно их воспринять. Но это будет немалым везением - даже небольшая видовая разбежка на уровне индивидов может привести к очень сильным отличиям в путях социальной эволюции. В первую очередь это касается темпа развития и структуры техносферы. Между тем именно в ней запечатаны основные культурные слои внешние, так сказать, проявления разума. Но культурные слои - это и характер целенаправленной организации растительного и животного мира и, наконец, самого человеческого общества. Вероятно, некоторые внеземные цивилизации могут добиться колоссальных успехов именно в последнем направлении, игнорируя в силу ряда своих биосоциальных особенностей технотронные методы. Не исключено, что их сигнальные средства могут вообще не ориентироваться на межзвездный Контакт. С другой стороны, глядя сквозь систему земных технических насадок, усиливающих органы чувств, мы пока не слишком хорошо понимаем, какого уровня могут достичь чисто биологические приемники и передатчики.
Проблема определений значительно расширяется и делается менее ясной, когда мы пытаемся выйти за те границы, которых достигла пока земная эволюция.
Серьезный барьер может быть связан с принципиальным усложнением самой цивилизации. Одно из очевидных проявлений этого в наших условиях - создание мощных компьютеров, принимающих на себя все более заметные функции управления. Уже сейчас мы понимаем, что такие объекты вот-вот придется рассматривать как вполне разумные системы. Новизна ситуации в том, что теперь мозг будет продолжаться на внешние объекты, эквивалентные биологическому мозгу по информационным характеристикам и, возможно, превосходящие его. Здесь должна пролегать черта качественно нового уровня развития социальных организмов. И, конечно, совсем новая ситуация возникнет при планомерной реконструкции разумных биологических существ, связанных, например, с резким усилением функций мозга. Не исключено, что следующий крупный шаг эволюции будет обусловлен перезаписью части внешней информации на сильно реконструированные и более емкие индивидуальные (или коллективные) системы нервных клеток (биологических или искусственных). Во всяком случае, такой вариант выглядит крайне целесообразным в экологическом отношении, позволяя гораздо экономичней и эффективней кодировать культурные структуры.
Активность цивилизаций, достигших такого уровня, может во многих отношениях восприниматься нами неверно и вообще не улавливаться до поры до времени. Например, они могут не иметь целей типа крупной космической экспансии, не нуждаясь в колонизации иных миров. И проникнуть в их "загадочную сущность" мы никак не сумеем, не достигнув эквивалентной стадии.
Итак, проблема определения того, что хотелось бы отыскать во Вселенной, свелась к разыгрыванию земной эволюционной цепочки в достаточно обобщенном виде. Достаточность в данном случае означает не более чем надежду на соответствие с будущими наблюдениями, только они покажут, разумен ли принятый здесь уровень обобщения.
Теперь обратимся к конкретным данным и вытекающим из них оценкам.
ОРГАНИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ
Неплохо было бы выяснить, где собственно проходит черта уникальности того явления, которое мы называем земной жизнью. Видимо, Вселенная в очень многих своих областях генерирует достаточное обилие основных атомов, необходимых для появления органических структур. Но вот насколько далеко по пути к этим структурам заходит молекулярная эволюция?
До сравнительно недавних пор считалось как-то само собой разумеющимся, что сколь-нибудь крупные молекулы могут образоваться лишь в планетных конденсациях. Поэтому планеты казались единственными подходящими кандидатами на роль хороших органохимических реакторов, а, следовательно, совершенно необходимым звеном в цепочке, ведущей к жизни.
Между тем еще в 1834 году шведский химик Йене Якоб Берцелиус (1779-1848) установил, что на метеоритах присутствуют органические вещества. Идея о том, что соответствующие молекулы могут образовываться в космическом пространстве, более столетия оттеснялась весьма простым соображением о заражении метеоритов органикой уже после попадания в земную атмосферу.
Ситуация стала резко меняться после того, как чистота опытов значительно возросла, и в связи с космогонической проблемой обострился интерес к метеоритному составу. Поскольку исходный материал протопланетных облаков земной группы, видимо, очень близок к углистым хондритам, а метеориты этого состава включают около 5 % по массе органических веществ*, стало принципиально важно выяснить, насколько эти включения естественны. Пожалуй, решающим оказался анализ метеорита Мерчисон, упавшего в Австралии в 1969 году. На нем обнаружили 18 аминокислот, причем 12 из них не встречаются в белках, характерных для земной жизни. Этими 12 аминокислотами в пределах земной атмосферы метеорит Мерчисон заразиться не мог, что и заставило поверить в их космическое происхождение.
*В том числе ароматические и алифатические углеводороды, азотистые основания, сахара и аминокислоты.
Понимание того, что Вселенная может быть в весьма высокой степени насыщена органикой, достигалось двумя путями. Знаменитые опыты Гарольда Юри и Стенли Миллера, проведенные в Чикагском университете в 1953 году, показали, что искровые разряды в атмосфере из водорода, аммиака, метана и водяного пара стимулируют образование ряда сложных молекул, включая строительные элементы белка - аминокислоты. В 60-70-х годах Е. Андерс, М. Стадьер и Р. Хаяцу, моделируя ситуацию протопланетного облака, обнаружили, что радикал СО в водородно-аммиачной атмосфере дает в присутствии железоникелевых, магнетитных и силикатных катализаторов нечто весьма похожее на метеоритную органику. Предварительный вывод из лабораторных экспериментов состоит в том, что, видимо, при достаточной концентрации стартовых соединений - простейших молекул, содержащих водородные, кислородные, азотные и углеродные атомы,- подвод энергии в форме ультрафиолетового излучения, ?-лучей и даже более жесткой радиации обеспечивает заметный выход так называемых биологических мономеров - в первую очередь аминокислот и азотистых оснований. Это тот материал, из которого впоследствии могут полимеризоваться белки и нуклеиновые кислоты, соответственно.
Второй путь связан с прямыми астрономическими наблюдениями тех или иных спектральных линий конкретных космических молекул. Здесь удалось добиться весьма впечатляющих успехов. После регистрации в 1974 году радиолиний синильной кислоты (HCN) и метилциана (CH3CN) в спектре кометы Когуотека метеориты перестали быть единственными вне-планетными носителями органики в Солнечной системе.
Но сложные молекулярные соединения нашлись и в, казалось бы, заведомо безжизненной межзвездной среде. Первым был обнаружен формальдегид (Н2СО). Это произошло в 1969 году, а уже через год-другой высококачественные приемники миллиметрового излучения обеспечили целый поток открытий. Среди почти полусотни молекулярных соединений, наряду с 12 простейшими неорганическими молекулами и радикалами (H2, Н2О, NH3, ОН, H2S и т. д.), было обнаружено более 30 органических молекул. Среди них не только элементарные двух-трехатомные углеродосодержащие структуры, но и углеводороды, спирты, альдегиды, 3 кислоты (муравьиная, синильная и изоциановая), амиды кислот, амины, нитрилы и эфиры. Самая тяжелая из обнаруженных космоорганических молекул - цианоктатетраин (HC8CN) включает 11 атомов.
Все эти сложные соединения были найдены в газо-пылевых облаках, так или иначе связанных с процессом звездообразования. Это важнейшее обстоятельство указывает на то, что вступление в органическую фазу могло произойти задолго до завершения звездной и планетной конденсации. Разумеется, сформировавшаяся в относительно холодной среде достаточно сложная космическая органика могла частично или полностью погибнуть в результате разогрева. Но ее восстановление "своим ходом" в условиях обилия энергетических источников молодых планет или вследствие перезаражения метеоритами весьма вероятно. Во всяком случае, она присутствует в околозвездных газо-пылевых оболочках при температурах до 1000 К. В этом плане любопытно, что хотя бы часть органических полезных ископаемых может оказаться в некотором смысле старше Земли.
Пожалуй, самыми интересными объектами оказались так называемые черные или молекулярные облака. Во-первых, они являются самыми массивными из наблюдаемых галактических объектов (М ( 1000 М(). Предполагают, что в них сосредоточено не менее 1 % массы Галактики. Во-вторых, они содержат практически все зарегистрированные типы космоорганических молекул. Концентрация таких молекул относительно всего состава черного облака достигает 10-8-10-7, то есть суммарная масса его органики (М ~ 1028-1029 г) превышает массу планеты типа Земля. А во всей Галактике черные облака могут содержать не менее 30М( органики. Если согласиться с довольно правдоподобной и общепринятой оценкой массы органики в Солнечной системе 1023 г и смело предположить, что в среднем вблизи всех остальных 1011 звезд Галактики ее примерно столько же, то получатся вполне сопоставимые результаты. Однако, скорее всего, перевес будет на стороне черных облаков.
Эта весьма эффектная, хотя и грубая оценка показывает, что органохимический спектр Вселенной вовсе не локализован по крайне малым окрестностям особо удачливых планет. В подходящих температурных условиях нет никаких препятствий для образования органических молекул в чрезвычайно разреженной (средняя концентрация 100-10000 атомов водорода в кубическом сантиметре) среде*. Однако плотность черных облаков, видимо, возрастает в их центральных областях, где и должны концентрироваться органические соединения. В формировании этих соединений важную каталитическую роль играют пылинки, на поверхности которых синтез органики должен идти особенно охотно.
*Еще меньше концентрация (порядка 10 атомов в 1 см3) в так называемых диффузных облаках, где, тем не менее, обнаружен формальдегид.
Очень важна также радиационная защита, естественно выстраиваемая пылью внешних областей черного облака. Дело в том, что жесткое космическое излучение долгое время рассматривалось как решающий теоретический аргумент против сколь-нибудь заметного накопления органики в газо-пылевой среде. Видимо, черные облака успешно справляются с этой трудностью.
К сожалению, пока в них не обнаружено следов аминокислот, однако соответствующий синтез во внутренних областях вряд ли слишком маловероятен. Например, в Стрельце В2 есть метанимин (CH2NH), и он мог бы синтезироваться с муравьиной кислотой (НСООН) в глицин - аминоуксусную кислоту. Но концентрация этой аминокислоты вдоль луча зрения может лежать ниже достигнутого порога регистрации. Вполне вероятен там и синтез некоторых азотистых оснований нуклеиновых кислот.
Хотя на метеоритах найдены ароматические полимеры (они-то и составляют до 90 % органики углистых хондритов), пока ничего нельзя сказать о полимеризации таких соединений, как нуклеиновые кислоты и белки.
Но есть проблемы, где сама постановка задачи на разрушение уникальности не совсем ясна или заведомо необычайно сложна.
Наглядный тому пример - космология, задача об эволюции Вселенной в целом.
Для ученых 19 века Вселенная выглядела как нечто, целиком заполняющее пространство и вечное во времени, не дающее возможности посмотреть на себя со стороны, а, следовательно, и с чем-нибудь сопоставить. Допустимо было, разумеется, представлять себе огромный ящик, более или менее равномерно заполненный газом звезд или звездных скоплений. Но ящик - предмет в пространстве, у него есть ограничивающие стенки. Эти стенки в случае Вселенной приходилось раздвигать до бесконечности, и картина полностью теряла наглядность.
Современная модель расширяющейся Вселенной дает определенную надежду на корректную аналогию. Речь идет о черных дырах.
То, что характерное время внутренней эволюции дыр с массой в несколько М( порядка 10-5 с, не беда. При начальной плотности космологического масштаба это время тоже станет порядка времени жизни Вселенной. Не страшно и то, что внутри черные дыры сжимаются. Можно перейти к анализу белой дыры, испытывающей ту же эволюцию, но в противоположной временной последовательности. Тогда при достаточно долгом расширении ситуацию внутри белой дыры нельзя было бы отличить от того, что наблюдается во Вселенной.
Самое любопытное в этой картине, что наблюдатель, попавший внутрь черной дыры (или появившийся в процессе расширения белой дыры), может и не подозревать, что за пределами его Вселенной есть еще множество подобных миров, по современным представлениям, у него нет способов передать наружу информацию о себе или узнать что-то о своих собратьях по разуму за пределами собственной дыры.
Разумеется, аналогия между Вселенной и дырами создает немало надежд для космологии, но пока неясно, является ли она решающей и не придется ли искать что-нибудь более адекватное. Выражаясь философским языком, пока речь идет о подобии части и целого, всегда сохраняется доля убежденности, что целое может продемонстрировать ряд качеств, не свойственных частям. Будущая теория планковской области (квантовая модель гравитации или что-то в этом роде) несомненно изменит ситуацию, возможно, мы сумеем всерьез описать некоторый набор Вселенных, одна из которых реализуется наблюдаемым образом*. Во всяком случае, было бы приятно нарушить уникальность самого представительного из известных объектов.
* Лишь в этом случае мы могли, например, считать набор фундаментальных констант (планковскую тройку и параметры элементарных частиц) характерным свойством нашей Вселенной. В настоящее время утверждение такого рода простая тавтология, ведь Вселенную не с чем сравнивать. Делая же его всерьез, мы обязательно должны предполагать существование каких-то миров, где реализуются иные фундаментальные наборы, быть может, связанные с нашим неизвестной эволюционной цепочкой.
Мы немного остановились здесь на проблеме космологической уникальности не только потому, что она интересна сама по себе. Она позволяет еще и почувствовать необходимость аналогии между системой и некоторыми ее подсистемами, когда для первой нет подходящего класса.
Фактически этот метод приходится довольно часто применять, обсуждая гипотезы о внеземных цивилизациях (ВЦ) - тоже весьма типичную проблему, где "уникальность надо разрушить". Средства Контакта, а также различия между цивилизациями мы вынуждены в той или иной степени моделировать, опираясь на опыт земных путешествий и земной этнографии, как, впрочем, и на весь наш опыт, ограниченный масштабами небольшой планеты.
Насколько известно, вплоть до создания относительно простых органических соединений космос ведет себя довольно понятным и широкораспространенным образом. Но путь от органических молекул до цивилизации, способной к космическим полетам, пока уникален, ничто, кроме истории Земли, не подтверждает естественность этого пути. Хуже того, он может оказаться фантастически маловероятным, и в целой Галактике не найдется планеты или другого тела, где сложились бы условия успешной работы биологического и социокультурного реакторов, сколь-нибудь близкие к земным. Иными словами, наша уникальность может на многие века и куда более крупные эпохи стать экспериментальным фактом. И независимо от этого ее придется преодолевать - здесь, видимо, заключен наиболее драматический и интригующий момент проблемы.
Чтобы представить себе партнера по Контакту, необходимо проварьировать огромное число данных и создать общую модель цивилизаций, к одной из которых принадлежим мы. Фактически же речь идет о таком развитии космогонии, которое включило бы в себя фазы биологической, социальной и культурной эволюции. Только так можно вывести более или менее правдоподобный спектр допустимых цивилизаций. Лишь восприняв свою цивилизацию как один из многих вариантов эволюции, мы сумеем сколь-нибудь объективно оценить собственное состояние и критически подойти к своим явно или неявно формируемым стратегическим целям. Между тем мы стоим на пороге автоэволюции, на красной черте воздействия на окружающую среду. Поэтому теоретическое и общемировоззренческое преодоление уникальности в плане проблемы Контакта становится, пожалуй, одной из актуальнейших задач. Разговор о внеземных цивилизациях, видимо, уже вышел из стадии утешительных взлетов воображения - сегодня речь идет о глобальной практической потребности человечества как в Контакте, так и в понимании своего места в эволюции Вселенной.
Именно под этим углом мы и попытаемся его повести.
ИГРА В ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Когда начинают искать нечто ранее неизвестное, чье существование основано на более или менее зыбкой аналогии, первое желание - дать хорошие определения искомому. Мы хотим распространить такие явления, как жизнь, разум, цивилизация до общекосмического масштаба, и поиск достаточно емких определений выглядит неизбежным предварительным этапом.
Трудности такого дела проявляются сразу, как и во всех ситуациях, где приходится разрезать эволюционные цепочки. Ни на одном существе в какое-то мгновение не вспыхивает бирка - "я живое" или "я разумное". Разделение всегда носит условный характер и зависит от того, какие функции выделяет тот, кто занимается разделением. Иными словами, огромную роль играет соотношение между определяемой и определяющей системой - последняя тоже развивается и на ином своем уровне способна по-новому оценивать предмет исследований.
Характернейшая черта живого организма - его открытость в окружающую среду, наличие интенсивного метаболизма. Организм получает из среды энергию и химические вещества, необходимые для поддержания своих функций, и в переработанном виде отдает их среде. Благодаря этому он представляет собой непрерывный процесс регенерации определенной структуры в некотором ограниченном объеме. Важной формой регенерации является репродукция организм в целом способен синтезировать себе подобный, как правило, с крайне незначительными изменениями.
Наиболее существенной особенностью таких процессов является их запрограммированность в структуре самого организма. Элементы структуры кодируют допустимый уровень энергетического и химического взаимодействия со средой, "правила внутреннего распорядка" для химических и энергетических потоков и, конечно, общий ход регенерации. В сущности, именно наличие такого устойчивого регулирования и позволяет живым организмам выделиться в особый класс природных процессов - они умеют не только хранить информацию, но и использовать ее для собственного выживания. Закрепленное регулирование отношений со средой обеспечивает им активность - совокупность реакций на изменение условий.
В земных условиях мы знаем, что такие функции свойственны белково-нуклеиновым комплексам, и необходимая информация записана на молекулярном уровне. Даже самые простые организмы в информационном отношении представляют собой сложнейший компьютер, обслуживающий маленькую фабрику молекулярного синтеза.
Понятно, что работа этой фабрики во многом обусловлена физико-химическими параметрами нашей планеты, и в иной ситуации можно столкнуться с непривычными молекулярными комплексами и даже с чем-то отличным от известной нам молекулярной основы, но, тем не менее, вполне живым. Это налагает особую ответственность на исследователей внеземных форм жизни.
Развитие информационных систем регуляции можно считать главной эволюционной линией. Их усложнение и превращение в мощную иерархическую структуру определило успешное закрепление многоклеточных организмов вплоть до высших животных. Где-то здесь возник очень сложный рубеж вступления в фазу разума.
Вероятно, основным признаком этой фазы можно считать вынесение части программы поведения биологического индивида во внешнюю по отношению к нему среду. Эксперимент, поставленный природой над существами с максимальной нервной регуляцией, оказался удачным в том отношении, что возникла и стала развиваться особая система внебиологической наследственности - культурные структуры, которые обеспечили серьезные видовые преимущества.
Превращая этот признак в функциональное определение, следует оговорить несколько моментов.
Казавшаяся еще не так давно едва ли не очевидной идея, согласно которой "труд превратил обезьяну в человека", на самом деле немногое объясняет. Само по себе применение и даже изготовление орудий, усиливающих физические данные биологического существа, не является свидетельством разума - оно зафиксировано на многих, подчас далеких от человека уровнях. Тот или иной элемент внешнего мира должен стать не просто продолжением руки, но и продолжением мозга, стать своеобразным кодовым знаком. Именно поэтому разум сформировался не v архантропа и палеоантропа, неплохо управлявшихся с орудиями труда и охоты, а гораздо позже - у человека, сумевшего превратить эти предметы в информационную систему. Именно поэтому мы связываем выраженное проявление разума с такими формами активности, как язык, наскальная живопись, спланированные жилища и захоронения, ритуальные изделия, именно носителя столь обширной культуры определяем как Homo sapiens - человека разумного. И второй момент. Разум социален по своей природе. Факты таковы, что, несмотря на большой объем мозга, он не проявляется у человеческих детенышей, оказавшихся среди животных и благополучно развивавшихся там в физиологическом плане. Суть в том, что в среде их обитания как раз и не было внешних знаковых систем, типичных для человеческих коллективов. Биологическую наследственную информацию человек может передать только прямым потомкам, тогда как знаковую - всем тем, кто способен ее воспринять.
Частично внешнее кодирование может осуществляться поведенческими реакциями других членов сообщества - жестами и звуковыми сигналами. Зачатки такого кодирования (а, следовательно, и языка) наблюдаются у животных, но им несвойственно именно создание устойчивой системы искусственно выделенных предметов.
Ясно, что характер информационной реорганизации внешней среды сильнейшим образом зависит от природы разумных существ. То, что земная эволюция шла сквозь создание особой сферы управляемой практики в виде твердых предметов и сооружений, вряд ли общий космический закон. Можно, например, пофантазировать на тему высокоразвитых существ, которые с самого начала с помощью мощного химизма (или в каком-то телепатическом варианте) добились заметных успехов в регуляции животного и растительного мира и именно так осуществили внешнюю информационную запись. Отсюда мог бы открыться путь нетехнологической социальной эволюции.
Между прочим, для Земли очень характерен этап такого рода, пожалуй, один из величайших шагов в становлении человеческого разума. Речь идет о земледелии и скотоводстве, которые можно рассматривать как регуляцию растительного и животного мира, но с помощью элементарной техносферы, а не врожденных особых органов чувств. Овладение новой практикой позволило вести внешнюю запись информации гораздо более обширными массивами.
Таким образом, с внешней точки зрения мы можем воспринять проявление разума как по наличию культурных структур (то есть признаков информационной организации среды, в которую погружены живые существа), так и по наличию выраженной иерархии на верхних этажах биосферы (то есть планомерного управления жизнедеятельностью ряда видов животных и растений одним видом-лидером, осуществляющим широкую культивацию своей пищевой сферы). Последнее связано, по-видимому, с довольно высоким развитием разума.
И, наконец, цивилизации. Здесь мы встречаем высокий уровень социальной организации с развитой иерархией. В систему регуляции втягиваются уже крупные человеческие сообщества. Информационная экспансия в окружающую среду включает теперь и запись правил социальной организации, которая во многом основана на технотронном влиянии. Последнее усиливается по мере усложнения общества и в конце концов определяет то, что мы называем технологически развитой цивилизацией. Выделяется обособленный чисто информационный слой реальности (письменность, культовые постройки). Рано или поздно транспортные и сигнальные возможности такого организма выходят за рамки своей планеты, а энергетика, достигшая планетарных масштабов, становится угрожающим фактором...
Для биологических организмов нашего типа (при том же соотношении, скажем, механических и химических возможностей) надо ожидать развития весьма схожей цивилизации, где технические средства будут достаточно масштабны и сравнительно легко позволят нам правильно их воспринять. Но это будет немалым везением - даже небольшая видовая разбежка на уровне индивидов может привести к очень сильным отличиям в путях социальной эволюции. В первую очередь это касается темпа развития и структуры техносферы. Между тем именно в ней запечатаны основные культурные слои внешние, так сказать, проявления разума. Но культурные слои - это и характер целенаправленной организации растительного и животного мира и, наконец, самого человеческого общества. Вероятно, некоторые внеземные цивилизации могут добиться колоссальных успехов именно в последнем направлении, игнорируя в силу ряда своих биосоциальных особенностей технотронные методы. Не исключено, что их сигнальные средства могут вообще не ориентироваться на межзвездный Контакт. С другой стороны, глядя сквозь систему земных технических насадок, усиливающих органы чувств, мы пока не слишком хорошо понимаем, какого уровня могут достичь чисто биологические приемники и передатчики.
Проблема определений значительно расширяется и делается менее ясной, когда мы пытаемся выйти за те границы, которых достигла пока земная эволюция.
Серьезный барьер может быть связан с принципиальным усложнением самой цивилизации. Одно из очевидных проявлений этого в наших условиях - создание мощных компьютеров, принимающих на себя все более заметные функции управления. Уже сейчас мы понимаем, что такие объекты вот-вот придется рассматривать как вполне разумные системы. Новизна ситуации в том, что теперь мозг будет продолжаться на внешние объекты, эквивалентные биологическому мозгу по информационным характеристикам и, возможно, превосходящие его. Здесь должна пролегать черта качественно нового уровня развития социальных организмов. И, конечно, совсем новая ситуация возникнет при планомерной реконструкции разумных биологических существ, связанных, например, с резким усилением функций мозга. Не исключено, что следующий крупный шаг эволюции будет обусловлен перезаписью части внешней информации на сильно реконструированные и более емкие индивидуальные (или коллективные) системы нервных клеток (биологических или искусственных). Во всяком случае, такой вариант выглядит крайне целесообразным в экологическом отношении, позволяя гораздо экономичней и эффективней кодировать культурные структуры.
Активность цивилизаций, достигших такого уровня, может во многих отношениях восприниматься нами неверно и вообще не улавливаться до поры до времени. Например, они могут не иметь целей типа крупной космической экспансии, не нуждаясь в колонизации иных миров. И проникнуть в их "загадочную сущность" мы никак не сумеем, не достигнув эквивалентной стадии.
Итак, проблема определения того, что хотелось бы отыскать во Вселенной, свелась к разыгрыванию земной эволюционной цепочки в достаточно обобщенном виде. Достаточность в данном случае означает не более чем надежду на соответствие с будущими наблюдениями, только они покажут, разумен ли принятый здесь уровень обобщения.
Теперь обратимся к конкретным данным и вытекающим из них оценкам.
ОРГАНИЧЕСКАЯ ВСЕЛЕННАЯ
Неплохо было бы выяснить, где собственно проходит черта уникальности того явления, которое мы называем земной жизнью. Видимо, Вселенная в очень многих своих областях генерирует достаточное обилие основных атомов, необходимых для появления органических структур. Но вот насколько далеко по пути к этим структурам заходит молекулярная эволюция?
До сравнительно недавних пор считалось как-то само собой разумеющимся, что сколь-нибудь крупные молекулы могут образоваться лишь в планетных конденсациях. Поэтому планеты казались единственными подходящими кандидатами на роль хороших органохимических реакторов, а, следовательно, совершенно необходимым звеном в цепочке, ведущей к жизни.
Между тем еще в 1834 году шведский химик Йене Якоб Берцелиус (1779-1848) установил, что на метеоритах присутствуют органические вещества. Идея о том, что соответствующие молекулы могут образовываться в космическом пространстве, более столетия оттеснялась весьма простым соображением о заражении метеоритов органикой уже после попадания в земную атмосферу.
Ситуация стала резко меняться после того, как чистота опытов значительно возросла, и в связи с космогонической проблемой обострился интерес к метеоритному составу. Поскольку исходный материал протопланетных облаков земной группы, видимо, очень близок к углистым хондритам, а метеориты этого состава включают около 5 % по массе органических веществ*, стало принципиально важно выяснить, насколько эти включения естественны. Пожалуй, решающим оказался анализ метеорита Мерчисон, упавшего в Австралии в 1969 году. На нем обнаружили 18 аминокислот, причем 12 из них не встречаются в белках, характерных для земной жизни. Этими 12 аминокислотами в пределах земной атмосферы метеорит Мерчисон заразиться не мог, что и заставило поверить в их космическое происхождение.
*В том числе ароматические и алифатические углеводороды, азотистые основания, сахара и аминокислоты.
Понимание того, что Вселенная может быть в весьма высокой степени насыщена органикой, достигалось двумя путями. Знаменитые опыты Гарольда Юри и Стенли Миллера, проведенные в Чикагском университете в 1953 году, показали, что искровые разряды в атмосфере из водорода, аммиака, метана и водяного пара стимулируют образование ряда сложных молекул, включая строительные элементы белка - аминокислоты. В 60-70-х годах Е. Андерс, М. Стадьер и Р. Хаяцу, моделируя ситуацию протопланетного облака, обнаружили, что радикал СО в водородно-аммиачной атмосфере дает в присутствии железоникелевых, магнетитных и силикатных катализаторов нечто весьма похожее на метеоритную органику. Предварительный вывод из лабораторных экспериментов состоит в том, что, видимо, при достаточной концентрации стартовых соединений - простейших молекул, содержащих водородные, кислородные, азотные и углеродные атомы,- подвод энергии в форме ультрафиолетового излучения, ?-лучей и даже более жесткой радиации обеспечивает заметный выход так называемых биологических мономеров - в первую очередь аминокислот и азотистых оснований. Это тот материал, из которого впоследствии могут полимеризоваться белки и нуклеиновые кислоты, соответственно.
Второй путь связан с прямыми астрономическими наблюдениями тех или иных спектральных линий конкретных космических молекул. Здесь удалось добиться весьма впечатляющих успехов. После регистрации в 1974 году радиолиний синильной кислоты (HCN) и метилциана (CH3CN) в спектре кометы Когуотека метеориты перестали быть единственными вне-планетными носителями органики в Солнечной системе.
Но сложные молекулярные соединения нашлись и в, казалось бы, заведомо безжизненной межзвездной среде. Первым был обнаружен формальдегид (Н2СО). Это произошло в 1969 году, а уже через год-другой высококачественные приемники миллиметрового излучения обеспечили целый поток открытий. Среди почти полусотни молекулярных соединений, наряду с 12 простейшими неорганическими молекулами и радикалами (H2, Н2О, NH3, ОН, H2S и т. д.), было обнаружено более 30 органических молекул. Среди них не только элементарные двух-трехатомные углеродосодержащие структуры, но и углеводороды, спирты, альдегиды, 3 кислоты (муравьиная, синильная и изоциановая), амиды кислот, амины, нитрилы и эфиры. Самая тяжелая из обнаруженных космоорганических молекул - цианоктатетраин (HC8CN) включает 11 атомов.
Все эти сложные соединения были найдены в газо-пылевых облаках, так или иначе связанных с процессом звездообразования. Это важнейшее обстоятельство указывает на то, что вступление в органическую фазу могло произойти задолго до завершения звездной и планетной конденсации. Разумеется, сформировавшаяся в относительно холодной среде достаточно сложная космическая органика могла частично или полностью погибнуть в результате разогрева. Но ее восстановление "своим ходом" в условиях обилия энергетических источников молодых планет или вследствие перезаражения метеоритами весьма вероятно. Во всяком случае, она присутствует в околозвездных газо-пылевых оболочках при температурах до 1000 К. В этом плане любопытно, что хотя бы часть органических полезных ископаемых может оказаться в некотором смысле старше Земли.
Пожалуй, самыми интересными объектами оказались так называемые черные или молекулярные облака. Во-первых, они являются самыми массивными из наблюдаемых галактических объектов (М ( 1000 М(). Предполагают, что в них сосредоточено не менее 1 % массы Галактики. Во-вторых, они содержат практически все зарегистрированные типы космоорганических молекул. Концентрация таких молекул относительно всего состава черного облака достигает 10-8-10-7, то есть суммарная масса его органики (М ~ 1028-1029 г) превышает массу планеты типа Земля. А во всей Галактике черные облака могут содержать не менее 30М( органики. Если согласиться с довольно правдоподобной и общепринятой оценкой массы органики в Солнечной системе 1023 г и смело предположить, что в среднем вблизи всех остальных 1011 звезд Галактики ее примерно столько же, то получатся вполне сопоставимые результаты. Однако, скорее всего, перевес будет на стороне черных облаков.
Эта весьма эффектная, хотя и грубая оценка показывает, что органохимический спектр Вселенной вовсе не локализован по крайне малым окрестностям особо удачливых планет. В подходящих температурных условиях нет никаких препятствий для образования органических молекул в чрезвычайно разреженной (средняя концентрация 100-10000 атомов водорода в кубическом сантиметре) среде*. Однако плотность черных облаков, видимо, возрастает в их центральных областях, где и должны концентрироваться органические соединения. В формировании этих соединений важную каталитическую роль играют пылинки, на поверхности которых синтез органики должен идти особенно охотно.
*Еще меньше концентрация (порядка 10 атомов в 1 см3) в так называемых диффузных облаках, где, тем не менее, обнаружен формальдегид.
Очень важна также радиационная защита, естественно выстраиваемая пылью внешних областей черного облака. Дело в том, что жесткое космическое излучение долгое время рассматривалось как решающий теоретический аргумент против сколь-нибудь заметного накопления органики в газо-пылевой среде. Видимо, черные облака успешно справляются с этой трудностью.
К сожалению, пока в них не обнаружено следов аминокислот, однако соответствующий синтез во внутренних областях вряд ли слишком маловероятен. Например, в Стрельце В2 есть метанимин (CH2NH), и он мог бы синтезироваться с муравьиной кислотой (НСООН) в глицин - аминоуксусную кислоту. Но концентрация этой аминокислоты вдоль луча зрения может лежать ниже достигнутого порога регистрации. Вполне вероятен там и синтез некоторых азотистых оснований нуклеиновых кислот.
Хотя на метеоритах найдены ароматические полимеры (они-то и составляют до 90 % органики углистых хондритов), пока ничего нельзя сказать о полимеризации таких соединений, как нуклеиновые кислоты и белки.