Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 63)
Таковы пространственно-временные рамки. Теперь нам предстоит выяснить, насколько условия во Вселенной соответствуют появлению в ней человека. Начнем с Земли.
3.2. Система «Гея»
Вероятно, можно сказать, что условия на Земле достаточно благоприятны для появления человека. Однако термин «благоприятны» не очень точен. Когда мы анализируем условия в какой-то системе, с точки зрения возможности существования в ней жизни, нам приходится сталкиваться с тремя типами условий: допустимые, необходимые и достаточные. Между этими типами условий не всегда проводится четкая грань, что приводит к определенным недоразумениям. Чтобы избежать этого, поясним, в каком смысле в дальнейшем будут употребляться эти понятия.
Допустимыми условиями мы будем называть те условия, которые не препятствуют существованию жизни в данной системе. (Условия, которые препятствуют существованию жизни, исключают возможность ее существования, будем называть запрещающими.) Очевидно, в обитаемой системе
Определим теперь необходимые условия. Условие будем считать необходимым для жизни, если при наличии этого условия жизнь в данной системе может существовать, а при его отсутствии она становится невозможной. (Отсутствие необходимого условия есть условие запрещающее.) Всякое необходимое условие является допустимым, но не всякое допустимое условие будет необходимым. Допустимые условия могут меняться, мы можем заменить одно допустимое условие другим — жизнь в системе при этом будет сохраняться. Но если мы выйдем за пределы необходимых условий — жизнь в системе станет невозможной. Следовательно, необходимые условия являются предельно допустимыми.
Поясним это на примере. Рассмотрим оранжерею с растениями. Пусть оптимальная температура для данного вида растений составляет 20 °С. Предположим далее, что растения нормально развиваются при температуре от 10 °С до 30 °С и гибнут при температуре ниже 0 °С и выше 50 °С. Установим в оранжерее температурный режим 20 °С ± 1 °С. Эти условия будут, конечно, допустимыми. Более того, они весьма благоприятны для развития растений. Но они не являются необходимыми. Мы можем изменить эти условия, немного расширив диапазон температурных изменений, — условия станут менее благоприятными, но вполне допустимыми. Меняя температурный режим, мы можем выйти за границу благоприятных условий (10 °С + 30 °С); условия станут неблагоприятными, но они еще будут допустимыми. Так будет до тех пор, пока мы не подойдем к предельным значениям 0 °С и 50 °С. Как только мы выйдем за эти пределы, жизнь растений станет невозможной и они погибнут. Условия 0 °С ≤
Мы рассмотрели условия, связанные с таким жизненноважным параметром, как температура окружающей среды. Помимо этого, существует множество «нейтральных» параметров, которые никак не влияют на жизнедеятельность организмов. Условия, связанные с этими параметрами, также являются допустимыми. Мы можем менять их сколько угодно, и это никак не скажется на жизни в системе. В качестве примера возьмем ту же оранжерею. Одним из условий существования и нормального развития растений является наличие солнечного света. Для этого необходимо обеспечить прозрачное покрытие оранжереи. С этой целью можно использовать либо стекло, либо прозрачную пленку (с близкой характеристикой спектральной прозрачности). Реализация того или иного варианта приведет к изменению условий внутри оранжереи, но это, практически, не скажется на развитии растений. Поэтому оба варианта можно считать допустимыми. Еще меньшее влияние оказывает материал каркаса; его можно сделать из дерева или из металла, металлический каркас можно сделать сварной или закрепить на болтах — все это существенно не повлияет на условия в оранжерее. В любой системе существует множество таких параметров, несущественных для жизни, и соответственно, множество совершенно несущественных допустимых условий, которые, конечно, не являются необходимыми для жизни.
Обычно существует целый комплекс необходимых условий. Если, по крайней мере, одно из них не выполняется, жизнь в данной системе невозможна. Поэтому если выполняется только часть из полного набора необходимых условий, то этого недостаточно для существования жизни. Жизнь в системе может существовать в том и только в том случае, когда в ней реализуется весь набор необходимых условий. Этот набор образует комплекс необходимых и достаточных условий. Ни одно условие в такой системе не является запрещающим, все условия — допустимые, хотя не все из них относятся к классу необходимых и достаточных условий.
После этих предварительных замечаний вернемся вновь к нашей Земле. Напомним, что мы рассматриваем вопрос о месте человека во Вселенной. Человек есть продукт биологической эволюции. По своему генезису и условиям существования он тесно связан с растительным и животным царством. Поэтому условия существования человека на Земле (а значит, и во Вселенной) определяются условиями существования жизни. Причем в
Исходя из того, что было сказано выше, можно утверждать, что все условия на Земле являются допустимыми, хотя не все из них необходимы для жизни. (Например, наличие железных дорог не препятствует существованию жизни на Земле в целом, но это условие не является, конечно, необходимым для жизни.) Какие же условия на Земле необходимы для жизни, чтобы она могла нормально развиваться, эволюционировать и, в конце концов, привести к появлению высших форм жизни человека?
Прежде всего необходим поток солнечной энергии, поток тепла и света. Величина потока должна быть такой, чтобы обеспечить необходимый температурный режим на Земле. Для этого планета должна обращаться на определенном расстоянии от Солнца, не слишком близко и не слишком далеко, в пределах так называемой «зоны жизни» (или экосферы). Для Солнечной системы экосфера простирается примерно от 0,7 а. е. до 1,3 а. е. Далее, для жизни необходима атмосфера. Из атмосферы поступает углекислый газ, который является источником питания зеленых растений, и кислород, которым дышат живые организмы. Кроме того, атмосфера надежно защищает поверхность Земли от потока губительных для жизни ультрафиолетовых лучей. Чтобы удержать достаточно мощную атмосферу, масса планеты не должна быть слишком мала, вероятно, не меньше 0,4 массы Земли. С другой стороны, при слишком большой массе сохраняется неблагоприятная для жизни водородно-гелиевая атмосфера, да и планета из-за большого ускорения силы тяжести становится непригодной для человека. Считается, что предельная масса планеты, на которой может жить человек, составляет 2,4 массы Земли (ускорение силы тяжести 1,5 %). Имеет значение также скорость вращения планеты, наклон оси к плоскости орбиты и другие факторы. Мы не будем останавливаться на этой проблеме. Она подробно обсуждалась рядом авторов[165]. Важно подчеркнуть, что условия, необходимые для жизни, связаны не с какими-то второстепенными параметрами, а с главными свойствами, которые характеризуют планету как небесное чело.
Можно поставить вопрос: каким образом получилось так, что на Земле реализовался комплекс необходимых и достаточных условий для возникновения жизни? Почему, например, на Земле имеют место необходимые температурные условия? Пытаясь ответить на последний вопрос, можно рассуждать таким образом (это рассуждение понадобится нам при анализе антропного принципа): в Солнечной системе имеется несколько планет; они расположены на различном расстоянии от Солнца, одна из них попадает в пределы экосферы, на этой планете и создаются необходимые условия для возникновения жизни. Если бы Земля находилась вне экосферы, жизнь на ней была бы невозможна. С таким рассуждением можно согласиться, но тогда возникает следующий вопрос: в «зоне жизни», вообще говоря, могли образоваться планеты разной массы, почему же получилось так, что планета, попавшая в «зону жизни», имеет как раз подходящую массу? Ответ на этот вопрос может быть двоякий. Можно предположить, что имело место случайное совпадение благоприятных обстоятельств, и даже вычислить вероятность такого совпадения. Так многие и поступают. Но можно рассуждать иначе. Мы пока плохо представляем себе процесс формирования планет. Не исключено, что, в силу закономерностей этого процесса, на заданном расстоянии от Солнца (в пределах экосферы) формируются планеты с массой, удовлетворяющей условиям, необходимым для жизни. Ведь существует определенная зависимость между массой планеты и ее расстоянием от Солнца[166]. Если это так, то возникновение на Земле необходимых условий представляется вполне естественным и понятным. Однако по мере того, как мы более детально знакомимся с условиями на Земле, выявляются поразительные обстоятельства.