Все формы жизни в любой точке нашей Вселенной химически связаны, но совершенно уникальны.
Ключевые выводы
- Вселенная настолько огромна, а миры в ней так многочисленны, что кажется, что все возможно. Но законы физики и химии везде одинаковы.
- Мы химически связаны с остальной частью космоса, имея ту же основу для жизни, что и любое другое гипотетическое живое существо.
- Тем не менее, мы уникальны. Во Вселенной не может быть других людей.
Давайте начнем с отказа от ответственности.
В то время как некоторые коллеги предполагают существование более чем одной Вселенной, сегодня мы ограничим себя и свое воображение нашим собственным информационным пузырем: сфера с радиусом, равным расстоянию, которое прошел свет с начала времен около 13,8 миллиардов лет назад. С учетом расширения Вселенной наш информационный пузырь имеет радиус около 46 миллиардов световых лет. Другие теоретические вселенные с другими законами физики находятся за пределами нашего космического пузыря и, таким образом, находятся за пределами нашего контроля.
Здесь мы могли бы также добавить еще одно уточнение, чтобы обосновать нашу дискуссию правдоподобно: Под жизнью я подразумеваю любую самоподдерживающуюся сеть химических реакций, способную усваивать энергию из окружающей среды и воспроизводиться, следуя правилам Дарвиновский естественный отбор. Итак, нет более продвинутых духовных машин, чем мы; никаких причудливых, обитающих на звездах разумных облаков; и никаких населяющих червоточины роев нанороботов, наделенных каким-то коллективным самосознанием. Летающие спагетти-монстры - это хорошо. (См. ниже.)
Что объединяет всю Вселенную
С этим покончено, теперь мы действительно можем начать.
Возможно, самым поразительным результатом современной науки является наше понимание того, что одни и те же законы физики и химии применимы в огромном пространстве и во времени. Теперь мы можем наблюдать за звездами и маленькими галактиками, удаленными от нас на миллиарды световых лет и возрастом в миллиарды лет. Когда мы смотрим на них и анализируем их свойства, мы обнаруживаем, что они содержат одни и те же химические элементы (хотя и в разных соотношениях) и что они развиваются в соответствии с теми же динамическими законами, которым следует наше собственное солнце. Физические и химические законы везде и всегда одинаковы. Это позволяет нам, земным существам, расширять наши исследования по всей вселенной.
Мы также знаем - и это еще одно поразительное открытие современной астрономии, - что большинство звезд имеют двор планет, и что у планет, как правило, есть множество спутников. Каждый из них представляет собой отдельный мир с уникальными физическими свойствами и химическим составом. Есть большие и малые планеты; каменистые и газообразные; планеты со многими лунами, всего с несколькими или без них. Планеты крутятся как волчки, с большим или малым наклоном. (Наклон Земли составляет 23,5° от вертикали, а Урана - удивительные 97,7°.) Планеты могут иметь более плотную или более тонкую атмосферу с различными газами в них. Список можно продолжить.
Летающий макаронный монстр
Округленными цифрами, одна только наша галактика Млечный Путь должна содержать около триллиона миров, каждый из которых представляет собой уникальную сущность со своей историей.
Если мы добавим сотни миллиардов других галактик в пределах нашего космического пузыря, мы насчитываем около триллиона триллионов миров в нашей Вселенной, плюс-минус стократный коэффициент.(Забавный комментарий: забавно, что это число так близко к числу Авогадро, количеству атомов в одном грамме водорода.)
Тут вполне резонно можно предположить, что в этом ошеломляющем разнообразии миров почти все возможно. Так может показаться на первый взгляд. Но эта кажущаяся свобода очень больших чисел не так свободна, как кажется. Единство законов физики и химии действует как очень сильное ограничение того, что может и не может существовать в природе.
В науке мы не можем исключить то, что может существовать, если оно удовлетворяет законам физики, какими мы их знаем. Но мы можем использовать законы физики и химии, чтобы сделать вывод о том, что может существовать. Показательный пример: летающий макаронный монстр вполне правдоподобен. Мы можем представить себе двоюродного брата осьминога, который отважился выбраться из воды несколько миллиардов лет назад на планете МумбаXX. Спустя миллионы лет наше существо отрастило перья на своих щупальцах и взлетело. Или, если не перья, то какой-то воздушный шар, использующий горячий воздух из пищеварительного тракта или из термальных отверстий, через которые он питается.
Правила, установленные в углероде
Итак, что мы можем ожидать найти, когда мы сканируем огромную коллекцию миров и ищем живых существ? Хотя никто не может ответить на этот вопрос, мы можем сформулировать пару основных правил.
Правило номер один: жизнь будет основываться на углероде. Почему? Поскольку углерод - это легкий на подъем атом, с химической универсальностью не может сравниться ни один другой элемент. У углерода четыре неспаренных внешних электрона. Он может образовывать прочные химические связи, разделяя эти электроны с другими химическими элементами. Потенциальной альтернативой является кремний, но его биохимия будет сильно ограничена по сравнению с ним, а связи примерно в два раза слабее, чем у углерода. Жизнь нуждается в универсальности, чтобы процветать.
Правило номер два: Жизни нужна жидкая вода. Да, в вечной мерзлоте можно найти замороженные бактерии, но они не живые. Поскольку жизнь, по сути, представляет собой сеть сложных биохимических реакций, которые перемещают соединения туда и сюда, ей нужен растворитель - среда, в которой могут протекать реакции. Вода, состоящая из кислорода и водорода, двух самых распространенных химических элементов во Вселенной, имеет явное преимущество. Кроме того, он обладает уникальным свойством плавать на поверхности льда - вода в твердом состоянии менее плотная, чем в жидком.
Аммиак иногда предлагается как возможность. Но это газ при комнатной температуре и становится жидким только ниже -28°F при нормальном давлении. На холодной планете с тяжелой атмосферой может быть жидкий аммиак, но это требует от жизни многого. Действительно, любая форма жизни в этих условиях будет иметь очень медленный метаболизм. Вода - это волшебное вещество, прозрачное, не имеющее запаха и вкуса и расширяющееся при замерзании (ключевое свойство водной жизни в более холодном климате, поскольку подо льдом есть жидкая вода). Это также основной ингредиент нашего тела.
Нет других людей во Вселенной
Учитывая эти два ограничения, суть жизни должна быть простой. Он будет включать в себя углерод, воду и некоторые другие вещества (как минимум, азот).
Детали, однако, непросты. У каждой планеты, на которой может быть жизнь, будет своя история. Как следствие, жизнь там тоже будет иметь свою историю - историю, зависящую от истории планеты-хозяина. Свойства планеты определяют жизнь на ней. В свою очередь, все, что живет на планете, будет формировать ее свойства. В каждом мире естественный отбор действует как обусловленное историей давление для выживания. По мере того, как условия на планете меняются, много раз из-за самого присутствия жизни на планете, жизнь будет адаптироваться уникальным образом. Он никогда не будет выглядеть одинаково в разных мирах.
Как следствие, несмотря на общую углеродно-водную сущность жизни, на разных планетах не будет одинаковых форм жизни. Чем сложнее форма жизни, тем меньше шансов, что она будет воспроизведена в другом месте, даже приблизительно.
Если летающий макаронный монстр существует, он будет существовать только в одном мире. Точно так же мы существуем только в одном мире. Мы единственные люди в этой вселенной. И если мы рассмотрим то, что мы узнали из истории жизни на Земле, велика вероятность, что разумная жизнь крайне редка. Хотя разум, безусловно, является преимуществом в борьбе за выживание среди видов, он не является целью эволюции; эволюция не имеет цели.
Пока не станет разумным, жизнь будет счастлива просто тиражироваться. Обладая интеллектом, он будет недоволен простым копированием. Это, в двух словах, суть человеческого состояния.
Соединяя все это вместе, мы предполагаем, что мы действительно химически связаны с остальной частью космоса и что у нас такая же основа для жизни, как и у любого другого гипотетического живого существа. В то же время мы уникальны, как и все остальные живые существа. Жизнь - удивительная сила. Начиная с углеродного кода и общего генетического предка, он может создать ошеломляющее разнообразие чудес - в этом мире и, возможно, в других.