Возникновение и развитие жизни и разума во вселенной относится к
§ 28. Ж изнь и разум во В селенной
С уществование жизни вне Земли, в особенности жизни разумной, с давних пор является одним из вопросов, которые волнуют человечество. Сама постановка такой сложнейшей проблемы, как происхождение жизни и её распространённости во Вселенной, стимулировала развитие всех естественных наук. Физика и химия обеспечивали учёных всё более совершенными методами изучения состояния, строения и свойств живого и неживого вещества. Биология, изучая различные формы жизни, определяла условия, при которых могут возникать, существовать и развиваться живые организмы. Астрономия, получая сведения о природе небесных тел и происходящих на них явлениях, создавала возможность обнаружить те или иные проявления жизни, в том числе разумной, за пределами Земли. История поисков жизни вне Земли полна драматических событий и горьких разочарований.
Мысли о том, что наша планета не является единственным населённым миром в беспредельном пространстве Вселенной, высказывались ещё до нашей эры, когда существовала единая наука — философия. Идею множественности обитаемых миров разделяли многие выдающиеся учёные XVII—XIX вв.
Человеку всегда хотелось найти где-нибудь на других космических телах подобные себе существа. Именно поэтому не раз и не два в истории науки случалось, что те или иные данные о планетах (особенно о Марсе) рассматривались как доказательство их «обитаемости». Выдвигались даже проекты того, как человечество могло бы заявить о своём существовании. Так, например, немецкий математик Гаусс предлагал прорубить в лесах Сибири гигантские просеки в форме треугольника и других геометрических фигур, чтобы «марсиане» узнали о наличии на нашей планете разумных обитателей.
Всякий раз сведения об открытии разумных обитателей других миров не подтверждались. Тем не менее каждый новый шаг человечества в развитии науки и техники рождал очередные надежды найти следы подобной деятельности на других планетах. Так, в начале XX в., когда на Земле уже были построены Суэцкий (1869) и Панамский (1914) каналы, с большим энтузиазмом были встречены сообщения о «каналах», обнаруженных на Марсе. На первых порах развития радиотехники шумы непонятного происхождения нередко приписывались инопланетянам.
Современный уровень развития науки и техники считается достаточным для того, чтобы обнаружить результаты деятельности разумных обитателей других миров. Это касается и земной цивилизации. Мощные сигналы телевизионных передатчиков и радиолокационных установок, действующих на Земле, могут быть обнаружены цивилизациями, находящимися на таком же уровне технического развития, как и наша, если они располагаются на расстоянии в несколько парсек от Солнечной системы.
Учёные в настоящее время ведут исследования по двум направлениям:
— приём радиоизлучения из космоса на различных частотах в целях поиска сигналов искусственного происхождения, посланных разумными обитателями других миров;
— поиск органических веществ и различных форм жизни с помощью КА, в том числе и спускаемых на другие планеты.
Радионаблюдения, которые были начаты в 1960 г., проводились и проводятся по нескольким международным проектам. Аппаратура и программа работы радиотелескопов постепенно совершенствуются. В ходе исследований космического радиоизлучения были попытки объяснить некоторые явления деятельностью разумных существ за пределами нашей планеты — инопланетян. Когда в 1967 г. были обнаружены пульсары, посылающие периодические радиоимпульсы, первоначально была высказана гипотеза о том, что они являются сигналами другой цивилизации. Однако оказалось, что эти радиоимпульсы имеют естественное происхождение, они приходят от быстро вращающихся нейтронных звёзд, которые получили название пульсаров. Исследования продолжаются, но сигналы разумных существ пока не обнаружены.
Ракетно-космические исследования до сих пор также не принесли каких-либо достоверных данных о существовании внеземной жизни. Ни на Луне, ни на Марсе в результате изучения химического состава грунта, взятого с поверхности этих тел, живых организмов или их остатков не обнаружено. Исследования, проводимые специалистами, не подтвердили предположения об искусственном характере объектов на поверхности Луны или Марса, в которых некоторые склонны видеть подобие то пирамид, то сфинкса. Все эти объекты оказывались причудливыми созданиями природы, возникшими в результате различных естественных процессов, в том числе эрозии поверхностных пород.
Таким образом, в настоящее время для научных исследований доступны лишь те формы жизни, которые существуют на нашей планете.
Земные живые организмы состоят из сложных высокомолекулярных химических соединений. В этой связи очень важен один из немногих положительных результатов, полученных в ходе поисков внеземной жизни во Вселенной. Это — обнаружение в плотных молекулярных облаках нашей Галактики нескольких классов типичных органических соединений — альдегидов, спиртов, простых и сложных эфиров, карбоновых кислот, амидов кислот. Многие из этих соединений (HCN, CH 2 NH, CH 3 NH 2 и др.) являются тем исходным материалом, из которого образуются важнейшие предбиологические молекулы — аминокислоты и азотистые основания. Аминокислоты были обнаружены также в некоторых метеоритах.
Итак, существование высокоразвитых форм жизни, в том числе разумной, на нашей планете и наличие во Вселенной органических соединений говорит о том, что в ходе эволюции при определённых условиях могут возникать живые организмы. Вывод об этих условиях учёные, к сожалению, вынуждены делать на основе лишь единственного случая — земной жизни. Существование органических соединений, процессы, происходящие с ними в живых организмах и составляющие основу жизнедеятельности, могут происходить лишь при определённых температурных условиях (0—100 ° С). Более того, для возникновения и развития живых организмов необходимо, чтобы эти условия поддерживались в течение достаточно длительного времени. Согласно современным представлениям, в земной биосфере от момента зарождения простейших форм жизни до появления человека прошло примерно 3 млрд лет.
Таким образом, существование жизни возможно не на всех планетах, а лишь на тех, где изменения температуры не выходят за указанные пределы. Таким требованиям удовлетворяют планеты, которые движутся по орбитам, мало отличающимся от окружности, вокруг звёзд, излучение которых не подвержено существенным изменениям на протяжении миллиардов лет. Такими являются звёзды главной последовательности со светимостью, близкой к солнечной (спектральных классов от F до K).
Эти условия соблюдаются на Земле потому, что в центре нашей планетной системы находится такая звезда, как Солнце. Границы зоны, внутри которой температурные условия благоприятны для существования жизни на планете, таковы, что в неё попадают Земля и Венера (при отсутствии парникового эффекта в её атмосфере средняя температура была бы немногим выше 0 ° С). Меркурий располагается слишком близко к Солнцу, поэтому температура на его поверхности значительно превышает допустимые для живых организмов пределы. А Марс находится у самой внешней границы этой зоны — там температура слишком низкая.
Если бы на месте Солнца была другая звезда, то Земля могла бы оказаться вне этой благоприятной зоны. Так, у звезды, которая излучает в 16 раз меньше тепла и света, чем Солнце, эта зона оказалась бы целиком внутри орбиты Меркурия, а у звезды, излучающей в 17 тыс. раз сильнее Солнца, эта зона переместилась бы за пределы орбиты самой далёкой планеты, и в неё тоже не попала бы ни одна из планет Солнечной системы.
Для того чтобы на такой планете могла возникнуть и развиваться жизнь, необходимы и другие условия. Наличие атмосферы — одно из них. Вы уже познакомились с тем, какую важную роль играет атмосфера Земли в защите существующих на нашей планете форм жизни, в частности регулированием температуры.
Согласно современным научным представлениям, жизнь могла возникнуть только в водной среде. Вода как химическое соединение имеет довольно широкое распространение в Солнечной системе и во Вселенной. Как известно, ядра комет состоят в основном изо льда — замёрзшей воды. Учёные полагают, что на Марсе существует весьма значительный слой замёрзшей воды, скрытый от наблюдателя под поверхностью этой планеты.
Вода обнаружена в межзвёздном веществе нашей и других галактик. Однако лишь на Земле мы встречаемся с таким количеством воды в жидком виде. Наличие морей и океанов, которые на нашей планете занимают бо́льшую часть её поверхности, следствие того, что Земля находится от Солнца на таком расстоянии, что ни в одной точке земного шара его поверхность не нагревается солнечными лучами до температуры выше точки кипения воды. И хотя температура в зимнее время нередко опускается значительно ниже точки её замерзания, однако воды в морях и океанах так много, что вся она остыть и замёрзнуть не успевает, и значительная её часть остаётся на планете в жидком виде. Согласно современным данным, уже 3,8 млрд лет тому назад на Земле существовали океаны и земная поверхность никогда полностью не замерзала.
Весьма умеренным, пригодным для жизни климатом наша планета обязана, вероятно, особенностям газообмена между атмосферой и гидросферой: когда поверхность планеты остывает, количество углекислого газа в атмосфере увеличивается, а когда температура поверхности возрастает, то количество этого газа в атмосфере уменьшается. Можно полагать, что гидросфера и жизнь на Земле — те особенности, которые отличают нашу планету от других, во многом сходных с ней планетных тел, — тесным образом связаны между собой.
К сожалению, детальное исследование условий, существующих на планетах, пока возможно только в Солнечной системе. Лишь в последние 10 лет были получены достоверные сведения о наличии планет и даже планетных систем у других звёзд. Исследовать физические характеристики этих планет и выяснить условия на их поверхности ещё предстоит в будущем. Учёные ожидают первые важные результаты в этой области из данных спектроскопии звёзд, перед дисками которых проходят их планеты. Сейчас наблюдение таких эффектов является основой обнаружения планет, а в дальнейшем, проводя точную спектроскопию звёзд во время прохождений планет, удастся получить данные об атмосферах планет и их химическом составе. Наличие в атмосфере большого количества кислорода обязательно должно привести к появлению слоя озона (O 3 ), аналогичного тому, что есть на Земле. Именно озон можно будет зарегистрировать в атмосфере планеты на основе анализа спектра звезды.
Пока поиски жизни за пределами Земли остаются безуспешными. На основе имеющихся к настоящему времени данных можно даже предполагать, что жизнь является уникальным явлением в Солнечной системе, а разумная жизнь, вероятно, достаточно редким явлением во Вселенной. Наука пока не имеет фактов, которые можно было бы считать доказательствами существования жизни на других космических телах в настоящее время или в прошлом. В частности, все науки о Земле не располагают достоверными сведениями о посещениях нашей планеты представителями каких бы то ни было внеземных цивилизаций в прошлом.
За последние десятилетия XX в. человечество несколько раз заявляло другим цивилизациям о своём существовании. Так, в 1974 г. в направлении шарового скопления в созвездии Геркулеса было послано радиосообщение, в котором содержатся сведения о Земле и её обитателях. На космических аппаратах «Пионер», запущенных в 1972—1974 гг. и к настоящему времени уже покинувших Солнечную систему, находятся небольшие металлические пластины, на которых выгравированы фигуры людей, схема планетной системы, а также некоторые другие данные (рис. 6.29). Космические аппараты «Вояджер», запуск которых осуществлён в 1977 г., уносят в межзвёздное пространство видеодиски со 115 изображениями Земли, живых существ, обитающих на ней, а также важнейших результатов научных исследований. Кроме того, на борту этих аппаратов находятся записи классических и современных музыкальных произведений, человеческой речи на 58 языках народов, населяющих Землю, звуки и шумы, отражающие живую и неживую природу нашей планеты. Остаётся надеяться и ждать ответных посланий.
Рис. 6.29. Пластина, помещённая на КА «Пионер»
Разумеется, обнаружение за пределами Земли жизни даже в её простейших формах, а тем более встреча с разумными существами будет не только замечательным научным достижением человеческой цивилизации. Это откроет новые горизонты в решении проблемы происхождения жизни, а также сможет оказать огромное влияние на дальнейшее развитие всех наук. Существование жизни и разума во Вселенной было и остаётся одной из проблем, которые человечеству предстоит решать в третьем тысячелетии нашей эры!
Жизнь во Вселенной: откуда она?
В статье предлагается гипотеза о происхождении жизни во Вселенной. В ее основе лежит предположение о том, что логика законов строения мира существует вне Вселенной, т.е. вне пространства и времени. Предлагаемая гипотеза недоказуема также, как и большинство космологических теорий, однако мне она кажется правдоподобной.
Вселенная — это результат логического вывода из ничего
Мы привыкли, что научные теории создаются людьми. Справедливость теорий подтверждается практикой. Часть теорий оказывается ошибочной, часть имеет узкий диапазон применимости. Однако среди них есть истинные теории, которые никогда не опровергаются, а лишь уточняются со временем. К ним можно отнести, вероятно, законы Ньютона, Евклидову геометрию, объектно-ориентированный подход в программировании. Истинные теории созданы не людьми. Они ими только открыты. А существовали они всегда, в том числе до Большого взрыва.
Основная идея статьи состоит в том, что истинные теории существуют до момента их открытия, существуют независимо от пространства и времени, одинаковы во всех вселенных и при их отсутствии. Поясню это предположение.
Пусть мы имеем два объекта, например, две камня. Затем к ним добавили еще один объект. Получилось три объекта. Абстрагируемся от системы исчисления (двоичная, десятеричная и т.п.), от выбора знаков для отображения чисел, от синтаксиса, прагматики и оставим только семантику (смысловую компоненту) выражения «к двум объектам добавили один объект, получилось три объекта». А теперь подумаем, зависит ли результат такой операции от того, на какой планете мы находимся, в какой галактике или в какой вселенной? Мне кажется, что не зависит. Трудно представить, что где-то в другой вселенной результат окажется равен четырем.
Рассуждая далее по индукции, можно получить всю арифметику натуральных чисел, включая операции сложения, умножения и деления. Эта арифметика будет также одинаковой во всех вселенных, потому что она логична и мы не можем представить себе других вариантов.
Но если арифметика одинакова во всех вселенных, значит она не возникает во время Большого взрыва (иначе она была бы специфичной для каждой новой вселенной), — она существует независимо от наличия вселенной, существует до ее рождения и после ее смерти. Существует потому, что это просто логика, для существования которой не требуется наличия вселенной. Разве нужна вселенная, чтобы подтвердить, что 2+1=3?
Теперь рассмотрим множество объектов, которые лежат в одной плоскости и находятся на одинаковом расстоянии от общей точки (от центра). Понятие окружности (параболы, сферы и пр.) также будет одинаковым во всех вселенных, в тех их участках, где нет искривления пространства-времени. Рассуждая далее по индукции, можно получить все геометрические фигуры, все элементарные функции и далее всю математику. Для нас важно, что математика, в которой нет логических ошибок, существует независимо от наличия вселенной. Также важно, что математика будет давать одни и те же результаты ее применения независимо от того, кто открыл те или иные ее законы, на какой планете он живет, в какой галактике и в какой вселенной или вне ее, если эти законы не ошибочны.
Человечество открыло только малую часть законов мира, которые еще долго придется уточнять. В частности, если математика использует понятие бесконечности и нуля, то во Вселенной эти понятия отсутствуют: величина «нуля» ограничена тепловым шумом, принципом неопределенности Гейзенберга, квантованием пространства и времени, а понятие бесконечности ограничено скоростью света и границей Вселенной. Как следствие (или причина?), количество информации во Вселенной также ограничено. По той же причине ограничена и сложность всех структур во Вселенной.
Можно также предположить, что вариантов существования мира не так много, как может показаться на первый взгляд. Математика имеет всего 23 элементарные функции. Электромагнитные поля описываются всего четырьмя дифференциальными уравнениями Максвелла, гравитационное поле в общей теории относительности описывается всего одним уравнением Эйнштейна и т.п. Нам известны всего 118 химических элементов. Молекулы фуллерена состоят из точно 60 атомов углерода (C60). Добавление хотя бы одного атома в эту структуру делает ее неустойчивой. Массу ограничений накладывает теория устойчивости, которая резко ограничивает число вариантов построения систем, описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями. Увеличение сложности систем снижает запас их устойчивости. Поэтому разнообразие вариантов построения мира не так велико, как может показаться. Скорее всего, такой вариант только один.
«Проект» живого существовал до Большого Взрыва
Человечество открыло не только законы математики и физики. Колоссальные знания получены (открыты) в области биологии, анатомии и физиологии человека и животных. Среди этих знаний есть очень малая часть, которая относится к объективным (истинным, безошибочным) знаниям. Пользуясь аналогией, можно предположить, что эта часть знаний т.е. «проект» живых существ и даже их социального поведения мог существовать вне Вселенной до момента Большого взрыва. Он мог существовать точно так же, как существовало знание о том, что «2+1=3», однако знание о жизни настолько сложно, что мы пока не можем найти даже начальные рассуждения, из которых можно было бы с помощью логики построить «проект» живого организма.
Итак, мы предполагаем, что человек является очень сложным, но однозначным логическим следствием из очевидных посылок типа «2+1=3». Какие это посылки — мы пока не знаем. Логически построенные «уравнения жизни» имеют решениями те живые организмы, которые существуют на нашей планете. В других условиях, на других планетах, пригодных для существования логически непротиворечивых форм жизни, могут быть другие виды живых организмов, но они должны быть основаны на одних и тех же законах cуществования живого. И эти законы должны быть одинаковы для всех вселенных, если они логически непротиворечивы.
Человек имеет две руки, два глаза, две ноги и одно сердце потому, что это логично и логика дает именно такой «проект» человека. Существующие отклонения и разнообразие форм человека существуют потому, что человек является предельно сложным построением и случайные флуктуации во время его зарождения и развития естественно приводят к разнообразию внешнего вида и дефектам строения.
Мышление — это генерация образов в системе с обратной связью
В динамической системе с обратной связью при норме петлевого усиления, большей единицы, возникают непрерывные колебания, которые длятся неограниченно долго. Форма колебаний зависит от вида дифференциального уравнения, описывающего петлю обратной связи. При вводе нелинейности или зависимости формы нелинейности от сигнала на выходе системы можно получить колебания, форма которых случайным образом изменяется во времени, т.е. она бесконечно разнообразна.
Любое уравнение, описывающее физическую систему, и записанное в неявном виде, может быть эквивалентно представлено (смоделировано) системой с обратной связью. Поэтому обратные связи лежат в основе построения всех объектов во Вселенной. По моему мнению, описанное поведение сложных нелинейных нестационарных систем с обратной связью (бесконечная генерация колебаний сложной неповторяющейся формы) очень напоминает мышление живых существ. Рассмотрим этот тезис подробнее.
Все, что человек видит или слышит, осязает, он запоминает в виде образов (зрительного, слухового, осязательного) и т.п. Поэтому при извлечении из памяти эти образы представляются в мозгу так же в виде изображений, звуков, запахов и пр. Зрительные образы, принятые глазами, проецируются на зрительную кору мозга. Там же возникают образы, извлекаемые из памяти. Благодаря обратным связям мозг непрерывно и бесконечно долго беспорядочным образом воспроизводит ранее полученные образы. Этот поток образов образует quot; шум» воспоминаний, необходимый для генерации новых образов, составленных из ранее полученных, с использованием информации о внешних возмущениях (социальных, физических, психологических и пр.) и внутренних потребностей организма. Генерация новых образов из ранее полученных с использование вновь поступающей через сенсоры дополнительной информации и представляет собой процесс мышления.
Трудно представить, как выглядит «петля обратной связи» в такой системе. И главное, для возникновения колебания важно, чтобы норма петлевого усиления была больше единицы. Но пространство образов не является метрическим. Как ввести в нем понятие расстояния и операций над образами? Интуитивно человек ощущает это расстояние как меру правдоподобности рассуждений. Вероятно, расстояние от суждения, возникшего спонтанно из «шума» в мозгу, до истины, измеряемой интуитивно, уменьшается в процессе мышления (растет достоверность суждения), петлевое усиления становится больше единицы и поэтому система автоматически генерирует новые мысли. При этом «истина» — это то, что существовало до Большого взрыва и создано чистой логикой из ничего.
Из этого шума с помощью воли человек выбирает то, что ближе всего соответствует его цели. Если цели нет, то случайно блуждающие образы создают сновидения или воспоминания. Благодаря наличию обратных связей мозг генерирует представления непрерывно, пока человек жив. Благодаря «шуму» воспоминаний человек ощущает свое существование. Отбор образов (мыслей) определяется внешними воздействиями и внутренними потребностями. Например, если в неживой природе для стабилизации температуры в печи система автоматического управления понижает или повышает температуру в зависимости от показаний датчиков, то, по аналогии с этим, если у человека появляется потребность в пище от «датчиков голода» в желудке, то он ищет пищу. Если у человека возникает потребность стать президентом, то он начинает готовиться к выборам. Если болит голова, то пьет анальгин.
В отличие от неживой системы с обратной связью человек обладает волей, т.е. он осознанно выбирает из «шума» в голове только то, что соответствует некоторой цели. Воля не рождается с человеком. Она появляется как результат обработки информации, поступающей через органы чувств и коммуникации в процессе развития личности.
Итак, на вопрос «кто создал человека и процесс мышления?» мы отвечаем следующим образом: человек — это естественная конструкция, которая логически строго выводится из пока неизвестных науке оснований путем очень сложных логических выводов, непостижимых уму человека. Логика построения человека и его «проект» (уравнения, математическая модель человека) существуют вне пространства и времени и одинаковы для всех вселенных.
Очень хочется высказать совсем крамольную гипотезу, что мыслят не только человек и животные, мыслят даже электроны. Конечно, у электрона нет зрения, но у него есть «датчик» сильных, слабых, электромагнитных и гравитационных взаимодействий, который сообщает ему информацию об окружающем мире. Реакцией электрона на эту информацию является коррекция орбиты. Ведь не летит же электрон по прямой линии, когда поле сообщает, что рядом есть электрическое поле других частиц и надо корректировать свою траекторию, потому что истинная логика требует этого. «Подумав немного» и отлетев за время размышлений и измерений на расстояние половины длины волны Де Бройля, электрон возвращается обратно на свою орбиту. Отсюда и волновые свойства — вероятно, это такие же колебания, как и в системе с обратной связью. Электрон сравнивает свое положение в пространстве-времени с истинным, которое предсказывается моделью, построенной логикой.
На мысль о происхождении человека меня натолкнули зимние снежинки. Размеры их в некоторых случаях достигают 10 см и возникают они за несколько минут. Интересно то, что в отсутствии низкой температуры снежинок нет, но «проект» снежинки уже есть, природа знает (и человек теперь тоже знает), какой будет (точнее, какой может быть) снежинка после создания подходящих условий для ее построения. Если представить себе, что некоторой вселенной еще нет, но она будет состоять из материи с такими же свойствами, как наша, то можно предсказать, как будет выглядеть в ней снежинка в заданных условиях после того, как вселенная возникнет. То есть форма снежинки известна до возникновения вселенной!
Аналогично, можно себе представить, что человек — это огромная и сложная «снежинка», которая была в виде «проекта» до Большого Взрыва и появилась только после возникновения подходящих климатических условий и строительного материала. Из этого следует логический вывод, что до возникновения нашей родной Вселенной были известны в виде логических выводов все формы вещества в ней и все формы жизни.
