Человек и космос. Место человека во Вселенной. Антропный принцип и проблема внеземных цивилизаций

Прежде  всего остановимся на вопросе: какие  условия необходимы для поддержания  известных нам форм жизни? Это  вода и пища. Немаловажное значение имеет и температура окружающей среды. Действительно, с одной стороны  при 0 °С образующиеся кристаллики льда разрушают клетки и ткани, утрачиваются многие биологически важные свойства воды, с другой — уже при температурах свыше 42°—43 °С белки — основной материал человеческого организма — необратимо изменяют свою сложную структуру. Наконец, огромное значение имеет воздух. Содержащийся в нем кислород необходим для окислительно-восстановительных реакций внутри клеток.

Рассмотрим  более детально, что обеспечивает существование всех перечисленных  элементов. И тут сразу же ожидают  сюрпризы, которые от конкретных свойств  жизни и необходимых для этого  условий переводят к фундаментальным  проблемам строения Вселенной. Известно, что для нормальной жизнедеятельности  организма необходим огромный набор  химических элементов, начиная с  водорода и кончая металлами: железо, медь, молибден и др., причем хотя и  требуется их незначительное количество, отсутствие или недостаток какого-либо одного из них приводит к тяжелым  нарушениям жизнедеятельности организма, вплоть до его гибели. Но основными  по распространенности во Вселенной  являются водород и гелий, а все  более тяжелые элементы образуются в результате реакций ядерного синтеза  внутри звезд, и разбрасываются в  окружающее пространство благодаря  взрывам сверхновых, поэтому процент  тяжелых элементов очень невелик.

Молекулярная  основа жизни (и разума) молекула ДНК  содержит углерода    29,8 %, водорода 37,5 %, кислорода 18,3 %, азота 11,3 %, фосфора 3,1 %. Следовательно, тяжелые элементы не только необходимы для поддержания жизни, но и лежат в ее основе). Химики и биологи давно установили, что земная жизнь определяется свойствами углерода. Оказывается, конкурентов ему практически нет. Почему? Можно выделить три основных момента. Во-первых, углерод самый распространенный из всех тяжелых химических элементов во Вселенной. Во-вторых, он способен формировать огромное число больших, сложных, но и что очень важно, стабильных молекул. Наконец, в-третьих, соединения углерода химически инертны, т. е. с трудом вступают в реакции. Эта инертность, обусловленная электронной структурой атомов, обеспечивает образование молекулярных систем чрезвычайно сложной структуры, но вместе с тем и очень стабильных. В силу этих особенностей углерод служит основным материалом генетических систем, а значит условием существования и воспроизведения жизни и разума. Пока неизвестны другие химические элементы, способные заменить углерод в качестве основы жизни. Вода также обладает рядом уникальных свойств, благодаря которым она может служить биологическим растворителем — естественной средой обитания живых клеток и организмов. К числу таких свойств относятся: высокая температура таяния (льда) и кипения, широкий диапазон температур, в пределах которого вода остается в жидком состоянии, большая диэлектрическая постоянная.

Итак, без  углерода не было бы сложноорганизованных молекул, лежащих в основе жизни, а без воды жизнь не смогла бы существовать. Это накладывает дальнейшие ограничения. Для того, чтобы вода существовала в жидком состоянии, необходимы строго определенные температурные  границы, что достижимо только на планетах. Следовательно, мы приходим к другому условию, необходимому для жизни, — планетам. Но они, как  известно, не самостоятельные образования, а входят в состав систем, связанных  со звездами. А отсюда следуют уже  ограничения и для звезд! Прежде всего Б. Картер отмечает, что возникновение  планет возможно лишь у звезд, где есть конвекция в приповерхностном слое. Кроме того, раз планеты — холодные тела, то возникающая на них жизнь должна получать необходимую энергию от ближайшей звезды, причем время существования звезды должно быть таково, чтобы она могла обеспечить необходимой энергией длительный процесс зарождения и развития жизни вплоть до разумной формы. Желательно, чтобы при этом звезда была стабильной, без резких изменений внешних условий, к которым очень чувствительны сложноорганизованные молекулы. Вероятнее всего, таким условиям могут удовлетворять только одиночные звезды.

Все эти  условия, в свою очередь, предъявляют  определенные требования ко Вселенной. Действительно, как минимум время  ее существования должно быть таким, чтобы звезды возникли, обзавелись планетами, на них зародилась жизнь  и эволюция ее привела к разумной форме (ну и, естественно, чтобы разумная жизнь тоже имела время, хотя бы для  доказательства своей разумности). Таким образом мы видим, что факт существования разумной жизни накладывает  весьма жесткие условия на структуру  и строение Вселенной, в которой  она существует. И оказывается, что  эти ограничения намного более  впечатляющи, нежели простое требование достаточного времени существования  Вселенной.

5. АНТРОПНЫЙ ПРИНЦИП И ПРОБЛЕМА ВНЕЗЕМНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ.

Действительно ли существуют другие вселенные, галактики? 
Можно ли поверить в иные цивилизации? Уникальность земной биосферы и человеческого интеллекта бросает вызов нашей веры в единство природы. 
Изучением Вселенной, её происхождения и эволюции занимаются астрономы и физики. Исследованием живых существ и разума заняты биологи и психологи. А происхождение жизни волнует всех: астрономов, физиков, биологов, химиков. 
Уникальные явления и теории, как известно, с трудом поддаются научному исследованию. Вот если бы удалось обнаружить другие населённые планеты, тогда загадка жизни была бы решена гораздо быстрее. А если бы на этих планетах нашлись бы разумные существа…Но каковы реальные перспективы такой встречи? Где в космосе можно найти подходящие для жизни места? Как связаться с другими разумными существами? Вопросов много…

На протяжении длительного времени, почти до начала 60-х годов, непосредственный интерес  к проблеме поиска разумной жизни  во Вселенной проявляли почти  исключительно писатели-фантасты. Когда  же эта проблема из ведения фантастов  перешла в разряд фундаментальных  проблем современного естествознания, она приобрела совершенно иной статус – научный. Общие рассуждения  о возможных формах жизни и  разума в иных космических цивилизациях сменились расчетами систем радиосвязи, применимых для расстояний в десятки  и сотни световых лет, а также  попытками оценить количество населенных миров в Галактике – во многом спорными, но, тем не менее, заслуживающими обсуждения. На современном этапе проблема поиска внеземных цивилизаций синтезирует в себе все научные дисциплины, созданные человечеством.

1. Внеземные цивилизации

Внеземными  цивилизациями называют общества живых  разумных существ, которые, возможно обитают  вне Земли, на других небесных телах, например на планетах, обращающихся вокруг других звезд, вне солнечной системы. Гипотезы об обитаемости вселенной  восходят к глубокой древности. Они  нашли отражение в древнеиндийской  философии, в учении греческих и  римских философов. В средние  века вопрос о месте человека во Вселенной стал ареной острой идеологической борьбы, столкновение научного мировоззрения с религиозным. 
В прошедшие века, когда люди ещё очень мало знали об устройстве вселенной, о физических условиях на небесных телах, о происхождении и сущности жизни, проблема обитаемости других миров, по существу, оставалась чисто философской, мировоззренческой. Она и в настоящее время имеет огромное мировоззренческое значение. Однако сейчас, благодаря высокому уровню развития естественных и общественных наук, и прежде всего астрономии, биологии и кибернетики исследование проблемы жизни и разума во Вселенной всё в большей степени становятся предметом всестороннего и глубокого научного изучения. 

5.2 Антропный принцип.

Во Вселенной  все взаимосвязано. И существование  жизни обусловлено опреденными  свойствами Вселенной в целом. В  последние годы эта связь была тщательно изучена. Было установлено, что самые глубокие фундаментальные  свойства материального мира, отражающиеся в значения фундаментальных физички  констант также связанно с существованием жизни во Вселенной. Если бы значение этих констант отличалась от существующих, жизнь во вселенной не могла бы возникнуть. Эта взаимосвязь между фундаментальными свойствами материи и Вселенной в целом, с одной стороны, и существование жизни в ней – с другой получило название антропный принцип. Антропный принцип даёт новые аргументы в пользу множественности обитаемых миров.

5.3 Жизнь вне земли.

Могла ли возникнуть жизнь на других планетах? 
Надо ещё раз отметить, что центральная проблема возникновения жизни на Земле - объяснение качественного скачка от “неживого” к “живому” - всё ещё далека от ясности.

Волнующий вопрос о жизни на других планетах занимает умы астрономов вот уже  несколько столетий. Возможность  самого существования планетных  систем у других звёзд только сейчас становится предметом научных исследований. Раньше же вопрос о жизни на других планетах был областью чисто умозрительных  заключений. Между тем Марс, Венера и другие планеты 
Солнечной системы уже давно известны как несамосветящиеся твёрдые небесные тела, окружённые атмосферами. Давно стало ясно, что в общих чертах они напоминают Землю, а если так, почему бы на них не быть жизни, даже высокоорганизованной, и, кто знает, разумной?

Вполне  естественно считать, что физические условия, господствовавшие на только что  образовавшихся из газово-пылевой среды  планетах земной группы 
(Меркурий, Венера, Земля, Марс), были очень сходными, в частности их первоначальные атмосферы были одинаковы.

Основными атомами, входящими в состав тех  молекулярных комплексов, из которых  образовалось живое вещество, являются водород, кислород, азот и углерод. Роль последнего особенно важна. Углерод - четырёхвалентный элемент. Поэтому только углеродные соединения приводят к образованию  длинных молекулярных цепей с  богатыми и изменчивыми боковыми ответвлениями. 
Именно к такому типу принадлежат различные белковые молекулы. Часто заменителем углерода называют кремний. Кремний довольно обилен в космосе. В атмосферах звёзд его содержание лишь в 5-6 раз меньше, чем углерода, то есть достаточно велико. Вряд ли, однако, кремний может играть роль 
“краеугольного камня” жизни. По некоторым причинам его соединения не могут обеспечить такое большое разнообразие боковых ответвлений в сложных молекулярных цепочках, как углеродные соединения. Между тем богатство и сложность таких боковых ответвлений именно и обеспечивает огромное разнообразие свойств белковых соединений, а также исключительную 
“информативность” ДНК, что совершенно необходимо для возникновения и развития жизни.

Важнейшим условием для зарождения жизни на планете является наличие на её поверхности  достаточно большого количества жидкой Среды. В такой среде находятся  в растворённом состоянии органические соединения и могут создаваться  благоприятные условия для синтеза  на их основе сложных молекулярных комплексов. Кроме того, жидкая среда  необходима только что возникшим  живым организмам для защиты от губительного воздействия ультрафиолетового  излучения, которое на начальном  этапе эволюции планеты может  свободно проникать до её поверхности.

Можно ожидать, что такой жидкой оболочкой  может быть только вода и жидкий аммиак, многие соединения которого, кстати, по своей структуре аналогичны органическим соединениям, благодаря чему в настоящее  время рассматривается возможность  возникновения жизни на аммиачной  основе. 
Образование жидкого аммиака требует сравнительно низкой температуры поверхности планеты. Вообще значение температуры первоначальной планеты для возникновения на ней жизни весьма велико. Если температура достаточно высока, например выше 100°C, а давление атмосферы не очень велико, на её поверхности не может образоваться водяная оболочка, не говоря уж об аммиачной. В таких условиях говорить о возможности возникновения жизни на планете не приходится.

Исходя  из сказанного, мы можем ожидать, что  условия для возникновения в  отдалённом прошлом жизни на Марсе  и Венере могли быть, вообще говоря, благоприятными. Жидкой оболочкой могла  быть только вода, а не аммиак, что  следует из анализа физических условий  на этих планетах в эпоху их формирования. В настоящее время эти планеты  достаточно хорошо изучены, на некоторых  обнаружены сложные органические соединения, из которых, как из строительных белков стоится живая система, живая  клетка. Многие этапы этого удивительного  сложного процесса воспроизведены в  лаборатории. Однако пока ещё далеко не всё в нём ясно. Но это не указывает на присутствие даже простейших форм жизни ни на одной из планет солнечной системы, не говоря уже  о разумной жизни. Однако получить явные  указания на наличие жизни на той  или иной планете путём астрономических  наблюдений очень трудно, особенно если речь идет о планете в другой звёздной системе. 
До этого мы только определили самые общие условия, при которых во Вселенной может (не обязательно должна) возникнуть жизнь. Такая сложная форма материи, как жизнь, зависит от большого числа совершенно не связанных между собой явлений. Но все эти рассуждения касаются только простейших форм жизни. Когда мы переходим к возможности тех или иных проявлений разумной жизни во Вселенной, мы сталкиваемся с очень большими трудностями. 
Жизнь на какой-нибудь планете должна проделать огромную эволюцию, прежде чем стать разумной. Движущая сила этой эволюции - способность организмов к мутациям и естественный отбор. В процессе такой эволюции организмы всё более и более усложняются, а их части - специализируются. Усложнение идёт как в качественном, так и в количественном направлении. Например у червя имеется всего около 1000 нервных клеток, а у человека около десяти миллиардов. Развитие нервной системы существенно увеличивает способности организмов к адаптации, их пластичность. Эти свойства высокоразвитых организмов являются необходимыми, но, конечно, недостаточными для возникновения разума. Последний можно определить как адаптацию организмов для их сложного социального поведения. Возникновение разума должно быть теснейшим образом связано с коренным улучшением и усовершенствованием способов обмена информацией между отдельными особями. Поэтому для истории возникновения разумной жизни на Земле возникновение языка имело решающее значение. Можем ли мы, однако, такой процесс считать универсальным для эволюции жизни во всех уголках Вселенной ? Скорее всего - нет! Ведь в принципе при совершенно других условия средством обмена информацией между особями могли бы стать не продольные колебания атмосферы (или гидросферы), в которой живут эти особи, а нечто совершенно другое. Почему бы не представить себе способ обмена информацией, основанный не на акустических эффектах, а, скажем, на оптических или магнитных ? И вообще - так ли уж обязательно, чтобы жизнь на какой-нибудь планете в процессе её эволюции стала разумной? 
Между тем эта тема с незапамятных времён волновала человечество. Говоря о жизни во Вселенной, всегда, прежде всего, имели в виду разумную жизнь. 
Одиноки ли мы в безграничных просторах космоса ? Философы и учёные с античных времён всегда были убеждены, что имеется множество миров, где существует разумная жизнь. Никаких научно обоснованных аргументов в пользу этого утверждения не приводилось. Рассуждения, по существу, велись по следующей схеме: если на Земле - одной из планет Солнечной системы есть жизнь, то почему бы ей не быть на других планетах ? Этот метод рассуждения, если его логически развивать, не так уж плох. И вообще страшно себе представить, что из 1020 - 1022 планетных систем во Вселенной, в области радиусом в десяток миллиардов световых лет разум существует только на нашей крохотной планетке... Но может быть, разумная жизнь - чрезвычайно редкое явление. Может быть, например, что наша планета как обитель разумной жизни единственная в Галактике, причем далеко не во всех галактиках имеется разумная жизнь. Можно ли, вообще, считать работы о разумной жизни во 
Вселенной научными ? Вероятно, всё-таки, при современном уровне развития техники можно, и необходимо заниматься этой проблемой уже сейчас, тем более она может вдруг оказаться чрезвычайно важной для развития цивилизации...