Воображаемая жизнь

Джеймс Трефил

Мы посвящаем эту книгу всем, кто борется с рассеянным склерозом или с болезнью Паркинсона.

Не сдавайтесь.

© Масленников К.Л., перевод на русский язык, 2024

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2024

Предисловие

Мы живем в золотой век научных открытий. Одна за другой раскрываются перед нами великие тайны, над которыми ломали головы ученые прошлых веков. Сейчас мы, к примеру, знаем, что Вселенная начала свое существование 13,8 миллиарда лет назад, горячей и сверхплотной, и с тех пор все сильнее расширяется и все больше остывает. Знаем, что жизнь основана на химии и что химия жизни управляется молекулами, называемыми ДНК. Мы знаем и что сама поверхность нашей планеты постепенно меняет свою форму в такт хаотическим движениям огромных масс вещества в недрах, глубоко под нашими ногами. Наш взгляд на мир – и на наше место в нем – становится все яснее и осмысленнее.

И все же еще множество фундаментальных вопросов остается нерешенными. Одному из них – из числа наиболее древних и важных – посвящена эта книга. В самой простой из формулировок он звучит так: «Одиноки ли мы во Вселенной?»

По сути сейчас во всей Вселенной нам известна единственная форма жизни – та, что возникла на нашей собственной планете. Но мы не знаем, было появление этой жизни следствием рутинных химических и физических процессов, или то, что произошло на Земле, стало неким статистическим исключением, случайностью, ошибкой природы. Открытые за последние десятилетия тысячи прежде неведомых планет – обращающихся вокруг далеких звезд или странствующих по космосу в одиночестве – радикально изменили наши прежние представления. Теперь мы точно знаем, что наша Солнечная система – лишь одна из множества звездных систем нашей Галактики, а Земля – одна из миллиардов планет, достаточно благоприятных для зарождения и развития жизни. Но возникла ли в самом деле на этих планетах жизнь, и если да, то на что она похожа? Неужели мы – единственные мыслящие существа в Галактике?

В настоящий момент нам уже довольно много известно об этапах того пути, который привел к появлению жизни на Земле. Есть у нас и представления о том, как эволюционировала жизнь на нашей планете – от первого примитивного микроорганизма к нынешнему многообразию. Но большая часть истории жизни на Земле зависела от конкретных свойств окружающей среды, в которой происходило ее, жизни, поэтапное развитие, – от условий, сложившихся на нашей планете. Поэтому наш вопрос стоит сформулировать так: какими были бы эти этапы на экзопланетах – в условиях, радикально отличающихся от земных? Могла бы жизнь развиваться в этих условиях так же, как она развивалась на Земле? Или это развитие пошло бы совершенно иным путем? Насколько другим могло бы оно быть? И какие формы жизни могли бы возникнуть на множестве экзопланет, которых с каждым днем обнаруживается все больше и больше?

Конечно, размышляя над подобными вопросами, нельзя обойтись без изрядной доли фантастических допущений. Но есть, тем не менее, незыблемые законы природы, действующие во всей Вселенной одинаково, и на путях жизни, где бы эти пути ни пролегали, они ставят свои (хоть и не слишком жесткие) ограничения. Как университетские профессора (Джеймс Трефил – профессор физики, а Майк Саммерс – астрономии) мы обещаем в нашем повествовании держаться в этих границах и не нарушать их. И вы удивитесь, какое огромное разнообразие сценариев мы можем себе представить даже с учетом заданных нами рамок.

В первых пяти главах нашей книги мы рассказываем о ключевых принципах, на которых базируется наше исследование природы жизни. Мы поговорим об острейшей проблеме определения того, что вообще мы понимаем под словом жизнь (глава 3), затем обсудим «правила игры», по которым она зарождается и эволюционирует (глава 4). В главе 5 мы коснемся тех трудностей, с которыми сталкиваются ученые, когда пытаются обнаружить присутствие жизни на далекой планете.

После этого мы несколько изменим характер изложения – и здесь нам потребуются не только базовые научные знания, но и все богатство воображения. Мы рассмотрим несколько классов типичных экзопланет и попытаемся понять, как основные закономерности, управляющие развитием жизни, будут работать в существующих на этих планетах условиях. Мы поразмышляем также над вопросом о том, где и как могла бы зародиться жизнь в этих мирах, какие формы она могла бы принять, и наконец, как там могла бы появиться высокоразвитая технологическая цивилизация.

В конце каждой главы в этой части книги находится раздел «Майк и Джим», написанный в форме живого диалога авторов. В каждом из этих разделов мы фантазируем о том, как в мире, который мы описали, развилась не только жизнь, но и сложные технологии. И в каждом диалоге мы обмениваемся юмористическими аргументами, с помощью которых пытаемся доказать (или, наоборот, опровергнуть) утверждение, что тот вид жизни, который мы повстречали на только что описанной нами экзопланете, должен быть единственно возможной формой жизни во всей Вселенной. Идею этих диалогов подсказал нам написанный в 1941 году рассказ великого писателя‐фантаста Айзека Азимова «Приход ночи»: его сюжет разворачивается на воображаемой планете в системе шести звезд. По ходу повествования группа тамошних астрономов рассматривает теоретическую возможность существования жизни на планете, обращающейся вокруг одиночной звезды, и приходит к единогласному выводу – подобное совершенно невозможно! Ведь на такой планете живым существам приходилось бы проводить половину времени в темноте! Разговоры Майка и Джима написаны в том же ключе: они призваны помочь читателю избавиться от зашоренности и предрассудков в размышлениях о природе жизни и возможностях ее возникновения.

В наших странствиях по экзопланетам мы сосредоточимся изначально на поисках жизни «как у нас» – основанной на химии углеродосодержащих молекул. Однако в главе 15 мы расширим границы наших поисков еще сильнее. Сначала мы включаем в рассмотрение жизнь, «не такую, как у нас» – все еще основанную на химии, но не обязательно на химии углеродсодержащих молекул. Наконец, в главе 17 мы отбрасываем все ограничения и пытаемся представить себе жизнь «совсем не такую, как у нас» – жизнь, вообще не связанную с химическими процессами. Так мы обнаружим, что по мере того, как мы все сильнее и сильнее удаляемся от привычного нам мира, а научный фундамент нашей дискуссии становится все более шатким и неопределенным, наши картины гипотетической жизни все больше и больше напоминают сюжеты научной фантастики.

Скажем еще пару слов о единицах измерения. Когда мы приводим количественные данные, мы прежде всего озабочены тем, чтобы дать читателю общее представление о размерах объектов (планет, звезд, и т. п.), о которых идет речь.

И наконец прежде, чем мы отправимся в путешествие за пределы земного шара, нам осталось поблагодарить за советы друзей и коллег, в особенности доктора Джеффа Ньюмейера и доктора Ванду О’Брайен-Трефил. А за все ошибки, которые могут встретиться вам в книге, как обычно, несут ответственность только и исключительно сами авторы.

1
Heожиданная галактика

Кажется, сейчас буквально каждый день приносит нам известия об открытии во Вселенной чего‐то нового и неслыханного. Астрономы обнаруживают новые планеты – и даже целые системы планет – так часто, что за этими открытиями уже становится непросто уследить. Сводки новостей полны рассказов о новых планетах, новых свойствах нашего мироздания, новых способах, которыми Вселенная продолжает нас удивлять. Но нам хотелось бы кратно увеличить степень этого удивления и восхищения. Для этого мы просим вас подумать о живых существах, которые могли бы наряду с нами обитать в нашей Галактике – да и во всей остальной Вселенной за ее пределами. Представьте только, что кроме нас самих, кроме известных нам растений и животных, в этих бесчисленных новооткрытых мирах, существуют неизвестные нам формы жизни. И в качестве первого шага на этом пути мы предлагаем вам немного позаниматься арифметикой.

Немного математики

В нашей Галактике планет больше, чем звезд. Это вовсе не удивительно – стоит только вспомнить, что в Млечном Пути примерно 300 миллиардов звезд. Да, 300 000 000 000 – именно с таким количеством нулей. И даже у одной‐единственной из этих звезд, у нашего Солнца, уже общим числом больше 100 планет, лун и крупных астероидов. Каждое тело из этой системы имеет свои уникальные характеристики, и многие из них потенциально могут быть домом для живых организмов. Если эта ситуация типична и для других звезд нашей Галактики, то в ней должно быть примерно 30 триллионов таких объектов. Такие числа встречаются только в астрономии – ну, и еще при подсчете величины национального долга.