Это грандиозные и тревожащие некоторых из нас суждения. Потребуется время, чтобы они повлияли на нашу философию. Однако перед этим мы проследим историю с самого начала, чтобы увидеть, как развитие Вселенной привело к развитию жизни, человечества и даже цивилизации.
Начало Вселенной
Четырнадцать миллиардов лет назад наша Вселенная возникла в результате космического события невообразимого масштаба. Это событие породило атомы, которые самоорганизуются с тех пор посредством физических и биологических процессов, образуя галактики и высших приматов, планеты и растения, звезды в космосе и морские звезды. Мы тоже являемся продуктами этого непрерывного, постоянно развивающегося процесса.
Вплоть до XVIII столетия богословы на основании генеалогии Ветхого Завета считали, что Сотворение мира произошло приблизительно 6000 лет назад. Затем такие передовые мыслители, как Джеймс Хаттон, Чарльз Лайель и лорд Кельвин, начали изучать скалы, опираясь преимущественно на заключения геологии, а не на Библию. Отец современной геологии и концепции глубокого геологического времени Хаттон проанализировал шотландские скальные образования и оценил возраст Земли в миллионы лет. Из своих наблюдений Хаттон также вывел теорию униформизма, согласно которой процессы, формирующие облик Земли сегодня, формировали Землю и в прошлом. Затем Лайель популяризировал взгляды Хаттона в своей фундаментальной монографии «Основные начала геологии», где он оценил возраст Земли в пределах от 300 до 400 миллионов лет, а лорд Кельвин, анализируя скорость охлаждения расплавленной горной породы, принял возраст Земли в диапазоне от 20 до 40 миллионов лет. Радиоактивное датирование Артура Холмса 1913 г. вновь спутало карты. Изучая естественные радиоактивные изотопы и скорости их распада, Холмс и другие исследователи сумели использовать радиоактивный распад вещества как молекулярные часы. Радиоактивный распад по сей день остается самым точным и адекватным инструментом для расчета глубокого геологического времени. С помощью этой методики Холмс подсчитал, что Земле 1,6 миллиарда лет, и по мере улучшения методов наблюдения и анализа эта цифра увеличивалась. В настоящее время научное сообщество сходится в том, что Земле около 4,5 миллиарда лет, а возраст самой Вселенной, оцениваемый по возрасту попадающих на Землю внеземных пород и на основе анализа расстояний от Земли до различных галактик и скоростей их движения, составляет 14 миллиардов лет [Lyell, Principles of Geology; Hutton, System of the Earth, 1785; Amelin, Krot, Hutcheon, and Ulyanov, “Lead Isotopic Ages”; Bond et al., “Star in the Solar Neighborhood.”].
По мере изменения наших оценок возраста Вселенной менялись и наши теории относительно ее происхождения. В 1927 г. бельгийский священник и профессор физики Жорж Леметр опубликовал статью, где утверждал, что Вселенная является результатом первоначального взрыва, после которого она продолжает расширяться. Эта теория, первоначально названная Леметром «космическим яйцом», не привлекла внимания, пока не была переиздана на английском языке в 1931 г. — через два года после того, как как американский астроном Эдвин Хаббл опубликовал аналогичную статью, где обсуждалось расширение Вселенной. Хотя название этой теории как «Большой взрыв» появилось позже, первенство относительно этой идеи отдают Хабблу, несмотря на опубликованную раньше работу Леметра [Lemaître, “Un universe homogène”; Hubble, “A Relation between Distance and Radial Velocity.”].
То, что Вселенная и все сущее в ней началось в чрезвычайно плотной точке, от которой она продолжает расширяться, может быть дополнительно подтверждено общей теорией относительности Эйнштейна 1915 г., хотя эта теория не может объяснить действительную физику Большого взрыва. В новых теориях, где осуществляются попытки скорректировать уравнения Эйнштейна и решить эту проблему, предполагается, что Вселенная может быть бесконечной, без начала и конца, но эти чрезвычайно интересные исследования менее важны для наших целей, чем организующие механизмы, приведенные в движение Большим взрывом [См. Ali and Das, “Cosmology from Quantum Potential.” Важными следствиями открытия факта расширения Вселенной является невероятная чудовищность ее размеров и сопутствующая вероятность развития жизни на планетах, отличных от Земли. Это будет центральной темой Эпилога.].
Астрофизики считают, что после Большого взрыва Вселенная была заполнена простейшими атомами и субатомными частицами. Эти частицы и простые атомы гелия и водорода сталкивались и со временем соединялись и сливались во все более сложные элементы, такие как углерод и кислород. Те, в свою очередь, взаимно притягивались и отталкивались в силу своих атомных зарядов с образованием молекул, таких как вода. Подобные трансформации происходили в течение сотен миллионов и даже миллиардов лет.
Наша планета сформировалась в содержащей миллиарды звезд галактике, когда одна из звезд закончила свою жизнь в результате мощного взрыва, послав ударные волны в межзвездное пространство. Ударные волны воздействовали на пылевое облако, уплотнив его, что ускорило его гравитационный коллапс. Первоначальное облако было асимметричным, поэтому пыль стала вращаться. Это вращение заставило пылевое облако сжаться в диск. В его центре гравитационный коллапс образовал протозвезду, где по достижении достаточной массы запустились термоядерные реакции, сделавшие звезду сияющей. Остающиеся во вращающемся диске частицы сталкивались, образуя камешки, превращавшиеся в камни, которые затем сливались, образуя планетозимали. Самые крупные из них вобрали оставшиеся газ и пыль и превратились в планеты, гравитационно взаимодействовавшие друг с другом и новой звездой, смещая свои орбиты, пока в конечном итоге не была достигнута квазистабильная конфигурация. Таково было происхождение Земли и Солнца. Позже я поставлю необходимый вопрос: Разумно ли предполагать, что жизнь явилась единичным событием, ввиду огромного числа звездных систем и планет, созданных теми же механическими процессами?
Компоненты жизни
После того, как Земля стабилизировалась в форме планеты, началось ее охлаждение, по мере которого сформировалась каменная кора и сконденсировались водяные пары, выделяющиеся при извержении вулканов и при ударах метеоритов. Вулканическая активность также производила газы с основными ингредиентами жизни — углеродом, водородом, кислородом и азотом — наряду с токсичными газами, такими как аммиак и метан. Ранняя земная атмосфера состояла полностью из этих газов без свободного кислорода. В этом «первичном бульоне» органические молекулы вовлекались в те же процессы, что и после Большого взрыва: столкновение, концентрация и самоорганизация с образованием более сложных молекул.
Земля теперь была полна разнообразных элементов, необходимых для жизни, но что бы могло инициировать скачок от органических и неживых комбинаций в живые сообщества? До середины XIX века этот сдвиг объясняли самопроизвольным зарождением: жизнь порождалась независимо. Люди указывали на классический случай личинок и плесени, появляющихся, как кажется, самопроизвольно в гниющем хлебе. Демонстрация Луи Пастером предотвращения такого «самозарождения» просто кипящей водой пролила свет на существование микроорганизмов и микромира. Было положено начало изучению «абиогенеза» — процесса превращения неживой материи в живую. Абиогенез являлся областью активных исследований более полувека и породил две основные школы научной мысли. Первая поддерживает гипотезу панспермии: жизнь, определяемая как самовоспроизводящиеся сложные молекулы, прибыла на Землю из космоса с астероидами или кометами. По убеждению сторонников второй, микроскопическая жизнь впервые возникла на Земле на основе собственных изначальных физических и химических условий.
Хотя гипотеза панспермии имеет своих сторонников, трудно представить, как изначальная жизнь смогла проникнуть в агрессивную атмосферу и перенести экстремальные физические условия ранней Земли [Melosh, “Rocky Road to Panspermia.”]. Более того, если бы панспермия случалась более одного раза, то в генетической сигнатуре жизни на Земле присутствовали бы множественные генетические предки. Вместо этого данные секвенирования ДНК показывают, что вся жизнь на Земле имеет общего генетического предка, то есть мы все следуем одной и той же генетической инструкции. И, наконец, разочаровывает, что теория панспермии просто отодвигает в сторону цель в вопросе о том, как возникли самовоспроизводящиеся сложные молекулы. Доказательства гипотезы о внеземном происхождении жизни в значительной мере теоретические, не имеющие эмпирической или экспериментальной поддержки.
И напротив, вторая гипотеза о зарождении жизни на Земле благодаря химической самоорганизации получает все более сильную экспериментальную поддержку. В 1950-х гг. Стэнли Миллер, еще будучи аспирантом, стремился воспроизвести условия ранней Земли в лаборатории (Рисунок 1.1). Работая под началом своего научного руководителя, лауреата Нобелевской премии Гарольда Юри, Миллер собрал стеклянную установку, содержавшую воду, аммиак, метан и водород — смесь, считавшуюся в то время приближенной к ранней земной атмосфере. Жидкость нагревалась пламенем для имитации условий вулканически активной планеты, а электрические разряды моделировали молнии. Через несколько дней вода стала темно-красной: Миллер создал бульон, названный «первичным бульоном», из аминокислот, необходимых для зарождения жизни. За последние два десятилетия проводились разные другие эксперименты, моделирующие ранние земные условия, особенно подобные тем, что существуют в окружении глубоководных гидротермальных источников.
