Карл Саган
Наука в поисках Бога
И вот Кант и Лаплас, явно ссылаясь на кольца Сатурна, а Кант еще и упоминая эллиптическую туманность, предположили, что Солнечная система произошла из такого вот плоского диска, в котором из сгустившихся частиц образовались планеты. Но если это так, то диск вообще-то вращается. И все сгустившееся внутри него будет вращаться в том же направлении. И если задуматься, станет очевидно, что и направление вращения вокруг своей оси у тел, которые формируются из собирающихся вместе частиц, тоже будет общим.
Кант и Лаплас предложили модель так называемой солнечной туманности, или аккреционного диска, выступившего прародителем планет, поэтому нетрудно понять, почему планеты находятся в одной плоскости, движутся в одном направлении и вращаются одинаково.
Более того, теперь мы знаем, что беспорядочная ориентация комет не была такой изначально: скорее всего, они тоже зарождались в солнечной туманности, обращались вокруг Солнца в одном направлении, были выброшены из нее в ходе гравитационного взаимодействия с основными планетами, а потом их орбиты расстроились в результате гравитационного возмущения, вызываемого звездами.
Таким образом, Ньютон ошибся дважды: а) полагая, что хаотичное распределение кометных орбит присуще системе изначально, и б) не допуская, что упорядоченность в движении планет могла возникнуть естественным путем, без божественного вмешательства, из чего он и делал вывод о существовании Создателя.
Что ж, если даже Ньютона удалось ввести в заблуждение, тут есть о чем задуматься. Это значит, что и мы, заведомо уступающие этому интеллектуальному гиганту, не застрахованы от такой же ошибки.
А сейчас я хотел бы подкрепить сказанное выше о солнечной туманности еще тремя изображениями.
Это попытка проиллюстрировать описанное ранее. Изначально беспорядочное межзвездное облако вращается, сжимаясь за счет гравитации, то есть стягивается за счет собственного тяготения. В силу сохранения углового момента оно сплющивается в диск. Нужно иметь в виду, что центробежная сила не противодействует сжатию по оси вращения, но препятствует сжатию в плоскости вращения. Поэтому в конечном результате получается диск. В ходе процессов, на которых мы сейчас задерживаться не будем (хотя в их понимании за последние десятилетия удалось существенно продвинуться), возникает гравитационная неустойчивость, в которой образуется большое количество тел, которые затем объединяются в результате столкновений, соответственно уменьшаясь в количестве.
Илл. 17. Солнечная туманность
Хаотичное облако межзвездного газа и пыли стягивается под воздействием собственного тяготения (А). Основная масса оказывается в центре и поджигает Солнце, однако остаточное вращение не дает облаку стянуться в точку, в результате образуется плоский вращающийся диск (B). Составляющие диск частицы сгущаются в более крупные тела, и самые крупные из них прокладывают себе дорожки среди остатков (C). В результате столкновений частицы вырастают в размерах и уменьшаются в количестве (D), формируя в конечном итоге Солнечную систему в ее нынешнем виде (Е).
Очевидно, что при наличии огромного числа тел с пересекающимися орбитами они неизбежно будут сталкиваться, постепенно уменьшаясь в количестве. Таким образом, мы имеем дело с подобием естественного отбора путем столкновений – эволюционным принципом применительно к астрономии, в результате которого у нас остается меньшее число тел, которые при этом движутся по непересекающимся орбитам. Именно так в конечном итоге и выглядит показанная здесь система планет.
А это еще одна попытка изобразить раннюю стадию образования нашей Солнечной системы – россыпь мелких тел (несколько километров в поперечнике), из которой формировались планеты. Эту гипотезу подтверждают недавние открытия ряда уплощенных дисков вокруг ближайших звезд.
Илл. 18. Планетезимали
На этом этапе формирования планетной системы сталкивающиеся небесные тела размером с астероид обращаются вокруг центральной звезды.
Илл. 19. Бета Живописца
На этом снимке 1997 г. запечатлены в условных цветах края осколочного диска, окружающего звезду Бета Живописца, которая примерно за 20 лет до этого предоставила нам первое свидетельство формирования планет вокруг звезды за пределами нашей Солнечной системы. Телескоп блокирует прямой свет звезды, позволяя различить более слабый свет, отраженный от диска. Разрыв в диске означает, что там идет процесс образования планет. Аналогичные диски вращаются вокруг большинства молодых звезд.
Здесь вы видите диск вокруг звезды Бета Живописца из созвездия в южном полушарии неба. И у Веги, одной из ярчайших звезд северного неба, тоже имеется плоский диск из пыли и, возможно, некоторого количества газа. Многие полагают, что он находится на последней стадии сжатия туманности, что планеты там уже образовались и, если вернуться к наблюдениям через каких-нибудь несколько десятков миллионов лет, мы обнаружим там вместо диска полностью сформированную планетную систему.
А теперь я хотел бы перейти к так называемому антропному принципу. У любого, кто изучает историю, возникает почти непреодолимое искушение задаться вопросом: а что если бы все пошло иначе? Если бы Георг III был милым и добрым? Простор для вопросов огромен, этот не претендует на глубину, но вы понимаете, о чем я. В мировой истории найдется немало случайных, на первый взгляд, событий, которые вполне могли бы обернуться по-другому, и тогда сама история сложилась бы иначе. Скажем (не знаю, так ли это на самом деле), мать Наполеона чихнула, отец Наполеона сказал «будьте здоровы», так они и познакомились – соответственно, в этом повороте мировой истории повинна крошечная частица пыли. Можно вообразить и другие, более значимые развилки. Вполне естественный предмет для размышления.
Итак, вот мы. Живые, обладаем некоторым скромным разумом, а вокруг нас – Вселенная, явно допускающая эволюцию жизни и разума. Утверждение банальное и, думаю, максимально для данной темы безопасное: Вселенная согласуется с эволюцией жизни, по крайней мере здесь. Однако интересно, что кое в чем Вселенная очень тонко настроена, и если бы все было чуть иначе, будь слегка иными законы природы и некоторые константы, определяющие действие этих законов, то сама Вселенная, возможно, оказалась бы несовместима с жизнью.
Например, мы знаем, что галактики разбегаются друг от друга (так называемое расширение Вселенной). Темп этого расширения можно измерить (он меняется со временем). Мы можем даже провести обратную экстраполяцию и выяснить, когда галактики находились в такой непосредственной близости друг к другу, что буквально соприкасались. И это будет если не начало Вселенной, то по крайней мере аномальное или единичное событие, от которого можно вести отсчет. Результаты у разных вычислений варьируются, однако приблизительный срок составляет около 14 млрд лет.
А еще нам известно, что срок, требующийся для развития разума во Вселенной, – если мы уникальны и нескромно определяем в носители разума именно себя (потому что можно рассматривать и других приматов, дельфинов, китов и так далее) – около 14 млрд лет. Как это? Откуда это сходство в числах? Поставим вопрос иначе: если бы мы находились на более ранней или более поздней стадии расширения Вселенной, все обстояло бы по-другому? Будь мы на более ранней стадии развития Вселенной, согласно этой точке зрения, эволюционные процессы не успели бы дать плоды, разум еще не успел бы возникнуть, а значит, некому было бы приводить этот довод или дискутировать на эту тему. Таким образом, одно то, что мы это обсуждаем, свидетельствует, согласно данному аргументу, что Вселенная должна быть не моложе определенного возраста. То есть, если бы нам хватило ума опередить Эдвина Хаббла с этим доводом, мы могли бы сделать потрясающее открытие о расширении Вселенной, просто созерцая собственный пуп.
Я вижу в этом аргументе очень любопытный вывод. Рассмотрим еще один пример. Ньютоновское притяжение по закону обратных квадратов. Возьмем два гравитирующих тела, увеличим расстояние между ними вдвое, гравитационное притяжение составит четверть от прежнего. Увеличим расстояние в десять раз – гравитационное притяжение составит одну сотую, и так далее. Как выясняется, практически при любом отклонении от точного закона обратных квадратов орбиты планет будут так или иначе нестабильными. При законе обратных кубов, скажем, или еще более высоких обратных степенях планеты стремительно докрутятся по спирали до Солнца и погибнут.
Представьте себе прибор, меняющий закон всемирного тяготения (очень хотелось бы иметь такой прибор, но он не существует). На шкале можно выставить любой показатель степени, в том числе 2, как в нашей Вселенной. Меняя значения, мы убедимся, что в достаточно большом количестве случаев получившихся вселенных стабильные планетные орбиты невозможны. И даже крошечное отклонение от 2, например 2,0001, способно за долгий срок существования Вселенной привести к тому, что экспериментировать с подобными расчетами будет некому.
И тогда возникает вопрос: почему именно закон обратных квадратов? Как так получилось? Перед нами закон, применимый ко всему обозримому космосу. Далекие двойные галактики, вращающиеся друг вокруг друга, подчиняются именно этому закону – закону обратных квадратов. Почему не какому-то другому? Это случайность или закон обратных квадратов существует для того, чтобы существовали мы?
В той же ньютоновской формуле закона всемирного тяготения имеется гравитационная постоянная, обозначаемая как G. Как выясняется, если бы G была в десять раз больше (в системе СИ она составляет около 6,67 × 10–8) и равнялась 6,67 × 10–7, из всех звезд в небе остались бы одни голубые гиганты, которые расходуют свое термоядерное топливо так быстро, что для развития жизни на обращающихся вокруг них планетах просто не хватит времени (если, конечно, наша планета действительно эталон по части сроков развития жизни).
Если G будет в десять раз меньше, у нас останутся только красные карлики. Что плохого во Вселенной, состоящей из красных карликов? Да, они держатся долго, поскольку термоядерное топливо расходуют медленно, но свет они дают настолько слабый, что планеты смогут прогреться до температуры, скажем, жидкого состояния воды[9], только держась максимально близко к звезде. Однако, если поместить планеты слишком близко к звезде, в силу приливного воздействия звезды на планету та будет постоянно обращена к звезде только одной стороной, которая, соответственно, будет нагреваться, тогда как обратная сторона останется холодной, и жизнь на такой планете развиться не сможет. Не поразительно ли, что G имеет именно то значение, которое имеет? К этому я еще вернусь.
Или возьмем, например, устойчивость атома. У электрона, масса которого примерно в 1800 раз меньше массы протона, электрический заряд будет в точности такой же, как у протона. Один в один. Будь он чуть иным, атом утратил бы устойчивость. Откуда взялась эта идентичность электрических зарядов? Зачем она нужна? Чтобы 14 млрд лет спустя тут были мы, состоящие из атомов?
Если бы константа сильного ядерного взаимодействия была чуть меньше, устойчивость во всей Вселенной сохранял бы один водород, а все остальные атомы, без которых невозможна жизнь, не появились бы вовсе.
Или, скажем, если бы слегка отличались от существующих определенные ядерные резонансы у углерода и кислорода, в ядрах красных гигантов не создавались бы более тяжелые элементы, и во Вселенной снова остались бы только водород и гелий, и появление жизни снова оказалось бы невозможно. Почему все так благоприятствует возникновению жизни, если существует столько возможностей для совершенно иной картины Вселенной? (Нет, не ждите, что я сейчас отвечу на этот вопрос.)
В этом перечне доводов несложно отыскать скрытые постулаты телеологии. По сути, само словосочетание «антропный принцип» выдает по крайней мере эмоциональную, если не логическую подоплеку этого аргумента. Центральную позицию занимаем мы, люди, это мы «антропос». И именно поэтому я вижу здесь еще одно поле боя, несколько завуалированное, на котором разворачивается коперниканская революция в наше время. Дж. Барроу, один из авторов и пропагандистов антропного принципа, высказался без обиняков. Он утверждает, что Вселенная «создана с целью порождать и поддерживать существование наблюдателей», то есть нас.
Что на это сказать? Позволю себе в завершение несколько критических замечаний. Во-первых, по крайней мере часть пунктов этого аргумента грешит недостатком воображения. Возьмем довод про красных карликов, которые остались бы единственным типом звезд во Вселенной, будь гравитационная постоянная на порядок меньше. Действительно ли в таких условиях не может возникнуть жизнь по приведенным выше причинам? Как выясняется, это не так, и объяснений тут два. Вернемся к доводу про приливный захват. Да, для близко расположенной планеты и звезды конечный результат, скорее всего, будет тот же, что для Земли и Луны, то есть спутник будет делать один оборот за период обращения, всегда оставаясь повернутым к центральному телу одной и той же стороной. Поэтому мы всегда видим только «лунный лик», а не «лунный затылок». Но если взять, скажем, Меркурий и Солнце, перед нами будет приближенная к центральному телу планета с соотношением вращения и обращения не один к одному, а два к трем. В подобной ситуации возможны и другие соотношения, это не единственное. Более того, если мы говорим о планете, где имеется жизнь, мы предполагаем наличие атмосферы. А в атмосфере тепло переносится с освещенного полушария на неосвещенное, температура перераспределяется. Так что там не появятся только горячая и только холодная сторона. Все будет несколько умереннее.
А теперь посмотрим на более удаленные планеты, где жизнь вроде бы не может возникнуть из-за чрезмерного холода. В этом доводе упущен из вида так называемый парниковый эффект – задержка атмосферой инфракрасного теплового излучения планеты. Возьмем Нептун, расположенный в 30 а.е. от Солнца, а значит предположительно получающий почти в 1000 раз меньше солнечного света. Однако в атмосфере Нептуна есть обнаруживаемый с помощью радиоволн участок, где так же тепло, как в помещении, в котором я сейчас нахожусь. Как видим, довод выдвинут, но недостаточно подробно проработан и недостаточно пристально рассмотрен. И готов спорить, что так же будет обстоять дело с некоторыми другими представленными примерами.
Во-вторых, не исключено, что существует некий еще не открытый принцип, которые свяжет различные разрозненные вроде бы аспекты Вселенной, подобно тому как теория естественного отбора дала неожиданное решение проблемы, казалось бы не имевшей мыслимого решения.
И в-третьих, есть еще идея так называемой множественности миров или, точнее, множественности вселенных. И именно это я имел в виду, говоря в самом начале об истории. Если в каждое микромгновение Вселенная расщепляется на альтернативные версии, где все устроено иначе, и если в каждый момент одновременно существует огромный, гигантский, возможно, бесконечный спектр иных Вселенных со своими законами природы и другими константами, то наше существование не так уж примечательно. Есть множество других Вселенных, в которых никакой жизни нет. А мы по чистой случайности оказались в той, где жизнь имеется. Это примерно как получить выигрышную комбинацию карт в бридже. Шансы, что вам сдадут, скажем, 12 пик, до абсурдного ничтожны. Однако этот шанс ничем не хуже вероятности получить любой другой набор карт, и поэтому, если играть достаточно долго, рано или поздно в какой-нибудь Вселенной соберутся вместе именно наши законы природы.
Я полагаю, мы наблюдаем по-прежнему почти неизведанную область физики, на которую проецируются все те же человеческие надежды и страхи, сопровождавшие всю историю полемики, связанной с коперниканской революцией.
В завершение еще два пункта. Первый: если истинна самая радикальная версия антропного принципа, а именно – Господь (будем называть вещи своими именами) создал Вселенную так, чтобы в ней рано или поздно появился человек, закономерен вопрос, что произойдет, если человечество себя уничтожит. Ведь тогда творение получится напрасным. Так что, если принимать радикальную версию, напрашивается вывод, что (а) Вселенная создана не всемогущим и всеведущим Господом, то есть Он был некомпетентным космическим инженером, либо, что (б) человечество не уничтожит само себя. Оба варианта, мне кажется, представляют интерес и познавательную ценность. Однако во втором ответвлении этой развилки кроется опасный фатализм.
А подытожить я хотел бы стихотворением Руперта Брука под названием «Небеса»[10]:
В полдневный час, ленивым летом,
овеянная влажным светом,
в струях с изгиба на изгиб,
блуждает сонно-сытых рыб
глубокомысленная стая,
надежды рыбьи обсуждая,
и вот значенье их речей:
«У нас прудок, река, ручей;
но что же дальше? Есть догадка,
что жизнь – не все; как было б гадко
в обратном случае! В грязи,
в воде есть тайные стези,
добро лежит в их основанье.
Мы верим: в жидком состоянье
предназначенье видит Тот,
Кто глубже нас и наших вод.
Мы знаем смутно, чуем глухо –
грядущее не вовсе cyxo!
«Из ила в ил!» – бормочет смерть;
но пусть грозит нам водоверть,
к иной готовимся мы встрече…
За гранью времени, далече,
иные воды разлились.
Там будет слизистее слизь,
влажнее влага, тина гуще…
Там проплывает Всемогущий,
с хвостом, с чешуйчатой душой,
благой, чудовищно-большой,
извечно царствавший над илом…
И под Божественным правилом
из нас малейшие найдут
желанный, ласковый приют…
О, глубь реки безмерно мирной!
Там, под водою, в мухе жирной
крючок зловещий не сокрыт…
Там тина золотом горит,
там – ил прекрасный, ил пречистый.
И в этой области струистой
ах, сколько райских червяков,
бессмертных мошек, мотыльков
какие плавают стрекозы!»
И там, куда все рыбьи грезы
устремлены сквозь влажный свет,
там, верят рыбы, суши нет…
Лекция третья
Органическая вселенная
В старые времена самые светлые умы человечества верили, что планеты крепятся к хрустальным сферам, которые и обеспечивают их суточное или более долгосрочное перемещение по небу. В ошибочности этих представлений мы убедились разными способами, в том числе благодаря теории Коперника, объясняющей наблюдаемое движение точнее и с меньшим числом домыслов. Но, кроме того, нас убедил в этом запуск во внешнюю Солнечную систему космических аппаратов с акустическими датчиками микрометеоритов – и отсутствие хрустального звона при прохождении ими орбит Марса, Юпитера, Сатурна. Мы получили непосредственное доказательство, что никаких хрустальных сфер не существует. У Коперника, разумеется, таких доказательств не было, однако и его окольный путь тоже оправдался. Как же двигались эти сферы, по мнению тех, кто верил в их существование? Самостоятельно? Вовсе нет. И в античности, и в Средневековье большей частью предполагалось, что их вращают боги или ангелы, периодически подкручивая.
Ньютоновская теория тяготения заменила ангелов несколько большей абстракцией – формулой GMm/r². И в ходе этой трансформации богов и ангелов сослали на задворки истории и на дальние узелки хитросплетений реальности. История науки за последние пять веков проделывала такое раз за разом, усиленно открещиваясь от божественного вмешательства во все дела земные. Прежде любое растение расцветало исключительно благодаря божественному вмешательству. Теперь мы кое-что знаем о фитогормонах и гелиотропизме и вряд ли сейчас кто-то считает, будто Господь лично дает указание цвести каждому конкретному цветку.
По мере развития науки Господь все больше и больше оказывается не у дел. Вселенная, конечно, велика, поэтому Он, Она или Оно может найти для себя много полезных занятий. Однако мы отчетливо видим, как на наших глазах возникает некий «бог пробелов», то есть на бога списывается все то, что мы сейчас не можем объяснить. Через какое-то время объяснение находится – и все, бог тут уже ни при чем. Богословам такой бог не нужен, вот он и перебирается на другую половину графика дежурств – научную.
Мы наблюдали такое неоднократно. И в результате бог – если существует бог в каноническом западном понимании, и я, разумеется, выражаюсь исключительно метафорически – бог превращается в «ленивого короля», как у французов. Привел в действие Вселенную, установил законы природы и удалился на покой или занялся другими делами. Это не так уж далеко от аристотелевских представлений о неподвижном перводвигателе, с той разницей, что неподвижных перводвигателей у Аристотеля было несколько десятков, и довод этот служил у него доказательством многобожия, о чем сегодня часто забывают.
Мне бы хотелось рассказать об одном из крупнейших пробелов, находящемся в стадии заполнения. (С уверенностью утверждать, что он уже заполнен, мы пока не можем.) Пробел этот связан с происхождением жизни.
В свое время бушевали – а кое-где бушуют и сейчас – яростные споры об эволюции жизни, о вопиющем предположении, будто человек состоит в близком родстве с другими животными, в первую очередь с низшими приматами, и что у нас имелся предок, которого мы не смогли бы отличить, встреть мы его на улице, от обезьяны человекообразной или даже не человекообразной. Много дебатов вызывала эволюционная теория, основным препятствием к интуитивному осознанию которой выступали временные рамки. Сроки возникновения и развития жизненных форм несоизмеримы с продолжительностью жизни отдельного человека, однако эти неспешные процессы, которые нельзя отследить за одну человеческую жизнь, главенствуют на нашей планете в течение 4 млрд лет.
Представить это можно, например, так: вообразите, что кто-то из ваших родителей – для конкретики пусть это будет отец – входит сюда к нам в зал обычным человеческим шагом. За ним шагает ваш дед. А за ним – прадед. Сколько времени понадобится, чтобы в открытых теперь дверях показался предок, передвигающийся на четвереньках? Ответ: неделя. За одну-единственную неделю эта вереница вытянет к нам того, который еще не научился прямохождению. От четвероногих предков нас отделяют считанные десятки миллионов лет, это ничтожный 1 % геологической истории Земли. Проградуировать то необозримо долгое время, которое потребовалось для развития природного мира во всей его сложности и великолепии, можно множеством разных способов, и это один из них.
Доказательства эволюции имеются повсюду, и я не буду сейчас на них задерживаться. Но кое-что просто напомню. Главная опора – это, конечно, палеонтологическая летопись. Здесь мы устанавливаем соответствие между геологическими слоями, возраст которых определяется независимо – с помощью радиоактивных и других методов датировки, и ископаемыми останками, окаменелостями вымерших живых организмов.
Если взять нетронутый разрез осадочной толщи, человеческие останки обнаружатся лишь в самых верхних слоях. Чем глубже, тем дальше во времени. И никто еще не находил человеческие останки ни в юре, ни в кембрии и ни в каком геологическом периоде, кроме самых поздних, охватывающих последние несколько миллионов лет. И наоборот, есть множество организмов, которые в течение необъятных периодов времени в изобилии водились и преобладали по всему миру, а затем вымерли – и в верхних осадочных слоях больше не появлялись. Трилобиты, например. Их тучные стада паслись на океанском дне, их было бесчисленное множество, однако начиная с пермского периода они пропадают. На самом деле основная масса когда-либо существовавших на Земле видов жизни сейчас относится к вымершим. Вымирание – правило. Выживание – исключение.
При рассмотрении окаменелостей становится ясно, что некоторые организмы обладают сильным анатомическим сходством. Другие от них отличаются. Филогенетическое эволюционное дерево создавалось в течение ста с лишним лет невероятным трудом, однако в последнее время у нас появилась возможность обращаться к хемофоссилиям – анализировать биохимический состав ныне живущих организмов – и даже делать первые шаги к исследованию биохимии вымерших организмов, поскольку часть их органической материи все же удается восстановить. И здесь прослеживается примечательное соответствие между тем, что говорят анатомы и молекулярные биологи. Так, у шимпанзе и человека поразительно схожа структура костной ткани. Потом выясняется, что не менее впечатляющим сходством обладают и их молекулы гемоглобина. Гемоглобин шимпанзе и человека отличается лишь на одну аминокислоту из составляющих его сотен.
На самом деле, если окинуть жизнь на Земле более общим взглядом, станет ясно, что все это – один вид жизни. Не множество разных, а именно один. В нем использовано около пятидесяти основополагающих биологических «кирпичиков» – органических молекул. (Кстати, «органический» здесь совершенно не обязательно подразумевает биологическое происхождение. Я имею в виду просто любые молекулы на основе углерода сложнее, чем CO и CO2.)
Так вот, выясняется, что за некоторым тривиальным исключением все организмы на Земле в качестве катализатора, фермента, регулирующего скорость и направление реакций в биохимических процессах, используют определенную молекулу под названием «белок». Все организмы на Земле используют молекулу под названием «нуклеиновая кислота» для кодирования генетической информации и воспроизводства ее в потомстве. Все организмы на Земле используют один и тот же сборник кодов для перевода с языка нуклеиновой кислоты на язык белка. И хотя на вид у меня мало общего, скажем, с грибом-слизевиком, в основе своей мы с ним невероятно схожи. Так что не спешите судить по внешности. На молекулярном уровне все мы практически одинаковы.
Отсюда вытекает интересный вопрос насчет наших представлений о возможном диапазоне форм жизни где бы то ни было еще. Мы пленники единственного знакомого нам примера, и нам не хватает воображения представить себе хотя бы один альтернативный способ существования жизни, тогда как их могут быть тысячи или миллионы. Ведь знания в области фундаментальной теоретической химии никого не натолкнули на выводы о наличии и функции нуклеиновых кислот, при том что они окружают нас повсюду и мы сами из них состоим.
Как же так вышло, что из всего огромного разнообразия органических молекул для всей жизни на Земле определяющими стали именно эти несколько? На этот счет есть два основных предположения и целый ряд промежуточных. Первое предположение: на заре истории Земли эти молекулы по той или иной причине преобладали и создавались в избытке, поэтому жизнь просто воспользовалась тем, что имелось в наличии.
Другое вероятное предположение: у этих молекул имеются некие особые свойства, которые с жизнью не просто связаны, но имеют для нее решающее значение, поэтому биологические системы либо постепенно эти молекулы вырабатывали, либо концентрировали их, вытягивали из разбавленного раствора. Кроме того, как я уже сказал, имеется ряд промежуточных возможностей.
Было бы неверно отождествлять происхождение белков и нуклеиновых кислот с происхождением жизни. И тем не менее в лабораторных условиях нуклеиновым кислотам доводилось реплицироваться и даже реплицировать изменения в своей структуре с помощью подходящих структурных элементов из питательной среды. Да, для подобной реакции в лаборатории требуется фермент, однако этот фермент определяет скорость, а не направление химической реакции, поэтому он просто показывает, как будут развиваться события, если у нас хватит времени подождать. А для возникновения жизни времени явно было предостаточно, и к этому я еще вернусь.
Вполне понятно, что нынешняя наша действительность значительно отличается от той, какой она была во времена зарождения жизни. Сегодня у нас имеется высокоорганизованная форма жизни, развившаяся путем естественного отбора, который начинался в более давние времена с гораздо более простых форм. Эти «более простые формы» могли быть как неорганическими в большинстве своем, так и органическими – доподлинно неизвестно. Однако в происхождении жизни есть вопрос, представляющий несомненный интерес, – кто-то, возможно, даже скажет, принципиальный, – и это вопрос о том, откуда появились те самые молекулярные «кирпичики», которые имеются в настоящее время у всех живых существ.
К вопросу об органических молекулах мы и перейдем. На Земле они, безусловно, имеются, но, поскольку на Земле повсюду присутствует жизнь, чистота эксперимента нарушается. Нам неизвестно или по крайней мере неочевидно, какие из встречающихся на Земле органических молекул находятся здесь благодаря наличию жизни, а какие появились бы даже при ее отсутствии. Практически все окружающие нас органические молекулы имеют биологическое происхождение. Если мы хотим что-то узнать об органической химии на Земле до появления жизни, лучше поискать где-то в других местах.
Предположение о внеземной органической материи важно не только по этой причине, но и поскольку из него можно извлечь что-нибудь ценное, по крайней мере о вероятности внеземной жизни. Если больше нигде никаких признаков органических молекул не обнаружится или они окажутся крайне редки, можно прийти к выводу о чрезвычайной редкости внеземной жизни. Если же выяснится, что органики во Вселенной пруд пруди, то хотя бы эта предпосылка существования внеземной жизни будет выполнена. Так что это важный вопрос. С начала 1950-х гг. в его изучении сделаны значительные успехи, позволяющие нам если не прямо, то косвенно узнать что-то о своем происхождении.
В 1910 г. астроном Уильям Хёггинс напугал весь мир. Он-то просто занимался своим делом, астрономическими наблюдениями, но результаты его трудов (работа, о которой я говорю, велась в последней трети XIX в.) повергли в массовую панику Японию, Россию и немалую часть юга и среднего запада Соединенных Штатов. В Константинополе сотни тысяч людей вылезли на крыши в пижамах. Папа римский в своем послании осудил массовую истерию с запасанием кислородными баллонами в Риме. По всему миру шла волна самоубийств. И все из-за трудов Уильяма Хёггинса. Мало кто из ученых мог бы претендовать на подобный эффект, по крайней мере до изобретения ядерного оружия. Что же такое совершил Хёггинс? Дело в том, что он входил в число первых астрономов, занимавшихся спектральным анализом.
Илл. 20. Комета Махгольца
Раздутая атмосфера кометы – кома, вытягивается в противоположном Солнцу направлении, образуя разреженный хвост из пыли и ионизированного газа.
Перед нами кома кометы – облако пыли и газа, окружающее ледяное кометное ядро при вхождении во внутреннюю область Солнечной системы. С помощью спектроскопа Хёггинс раскладывал свет кометы на спектральные составляющие. Из того, какие частоты светового излучения оказываются преобладающими, можно сделать выводы о химическом составе кометы – к тому моменту, как Хёггинс переключился на них, спектральный анализ с успехом применялся к изучению небесных тел уже десятилетие или два. (Кроме прочего, Хёггинс сделал весомый вклад в изучение химического состава звезд.)
