Печать

[фок Гюнце]

Так вот, что говорят многие специалисты о неизбежности возникновения жизни в любых подходящих для нее условиях. И что из этого следует.

В последнее время довелось мне знакомиться сразу с несколькими дискуссиями специалистов - биологов и биохимиков - о возникновении жизни.
Практически не сговариваясь, они дружно сообщают информацию, которую можно изложить так:
1. Вероятность самопроизвольного формирования механизма репликации (самопроизведения) полинуклеотидных молекул или их аналогов может быть оценена ориентировочно величиной 10^-1000 в год, не более.
2. Десятилетия интенсивных научных поисков какого-то способа или пути закономерного формирования механизма репликации не дали результатов и даже не указали перспективных направлений поисков. При этом возможны некоторые варианты (определенные конфигурации молекул, определенные биохимические процессы и т.п.), которые существенно повышают вероятность появления механизма устойчивой и вопроизводимой репликации - но даже по самым оптимистичным оценкам, неизмеримое повышение этой вероятности при благприятном исходе поисков этих вариантов может оцениваться как 10^-50 событий в год. Подчеркиваю - это по мнению большинства специалистов очень оптимистичная оценка. Если в биохимии не произойдет какого-то неожиданного прорыва и не откроется механизм закономерного (фактически, целенаправленного, не полагающегося на случайности во всех своих этапах) появления комплекса молекул, способных осуществлять репликацию, это так и останется безудержным оптимизмом.
3. По самым оптимистичным оценкам, в наблюдаемой Вселенной около 10^20 теоретически пригодных для жизни планет. Это уже не биохимики - это самые оптимистичные оценки специалистов совсем иного профиля. Учитывая, что они базируются на не совсем понятных рассуждениях, а в реальности мы имеем несомненный факт существования одной единственной такой планеты среди тысяч известных (см. предыдущий пост), я бы поостерегся им доверять. Ну, ладно, допустим и возьмем эту оптимистическую оценку за базу, пренебрегая собственным мнением.
4. В идеале самое оптимистичный диапазон времени для появления жизни - 10^10 лет. Десять миллиардов. Из 13,8 миллиардов лет существования Вселенной. Это, как Вы понимаете, тоже чрезмерно оптимистичная оценка, причем, вовсе не биохимиков - но не будем мелочиться.
5. Из всего изложенного следует множество выводов - но начнем с лежащего на поверхности: при современном уровне знаний, полученных биохимией (а этот уровень весьма и весьма высок) вероятность возникновения жизни (и даже не жизни, а всего лишь ее важного компонента - репликации нуклеиновых кислот или их аналогов) и оценка количества биот в любой причинно связанной области Вселенной (для нас - в области наблюдаемой Вселенной) к настоящему времени может быть оценен величиной от 1 (это самая оптимистичная, я бы сказал, запредельно оптимистичная оценка - если оценивать просто очень оптимистично, получим 10^-20) до 10^-1000 (при совершенно случайном возникновении этой репликации). То есть, при чудесном оптимизме в среднем на одну область Вселенной диаметром 27,6 миллиардов световых лет (по времени распространения) должна приходиться одна планета с живыми существами, при просто очень большом оптимизме - одна населенная планета на 10^20 областей, а при случайном возникновении репликации одна биота будет приходиться в среднем на 10^1000 таких областей.
Еще раз подчеркну. Все это - если нет механизма (или иной причины) целенаправленного закономерного синтеза реплицируемых нуклеиновых кислот (или их аналогов) вместе с аппаратом их репликации.

Собственно, сам по себе вывод не кажется странным. Причинно не связанных друг с другом антропных (допускающих возникновение разумной жизни),  областей Вселенных в процессе инфляционного рождения Вселенной могло (точнее сказать, должно было) возникнуть огромное количество. Может, 10^20, может, 10^50, может, 10^500, а может, и просто бесконечное множество (главное, что оно счетное. Скорее всего). В более сложных вариантах - еще больше. И тот факт, что только в некоторой их части существует жизнь (а в ультраоптимистичной оценке, как только что было сказано, в среднем, на одну область приходится одна биота. Но это - при безудержном оптимизме), не выглядит чем-то странным - скорее, он закономерен. Если областей столько - даже при очень низкой вероятности, в какой-то (или каких-то) жизнь заведется.
Куда более странным с точки зрения нашего знания выглядел бы вариант, в котором в наблюдаемой Вселенной существует еще одна (а тем более, не одна) жизнь, кроме нашей. Если, повторюсь, не существует закономерных механизмов ее целенаправленного возникновения.

Кстати, многие биологи с аналогичным пессимизмом оценивают вероятности крупных ароморфозов, сделавших возможным появление сложноорганизованной разумной жизни. Но и тут нет ничего удивительного. Если они правы (а это весьма правдоподобно), и даже при возникновении жизни вероятность ее эволюции до разума исчисляется очень малыми величинами (скажем, одна десятимиллиардная, 10^-10), то на той выборке, которая, скорее всего, предоставлена историей Вселенной, удивляться ее наличию тоже не стоит - стоит только откинуть (в вероятностях) или добавить (в количестве не населенных разумными существами областей) еще десять нулей. И при этом если даже на всю Вселенную с ее непредставимым количеством причинно несвязанных областей сформировалась только одна разумная жизнь, она в настоящий момент находится на Земле, одни ее представители печатают этот пост, другие его читают, а еще какие-то - грезят о грядущих контактах с братьями по разуму.

PS Я прошу понять правильно: все сказанное никак нельзя интерпретировать как утверждение о том, что наука отрицает возможность возникновения жизни на других планетах или же утверждает, что вероятность такого события делает существование альтернативной жизни в нашем домене (тем более, в нашей Галактике) практически невероятным.
Утверждается лишь то, что с точки зрения современного научного знания не существует оснований для мнения о том, что в любых подходящих условиях должна заводиться жизнь - возникновение жизни является предельно маловероятным процессом, в силу чего ожидать, что в нашей наблюдаемой Вселенной найдется несколько биот, не стоит. При этом более или менее возможно, что при последующих исследованиях, может быть, наука вдруг сумеет обнаружить что-нибудь сейчас неизвестное, и это, может быть, приведет к какому-то пересмотру этого вывода.     

[Colombo]

— Простите, а что, совсем никого нет дома?
— Совсем никого.
— Что-то здесь не так. Кто-то там все-таки есть! Кто-то же должен был сказать "совсем никого"!
(Винни-Пух и все-все-все)

Одни специалисты утверждают, что на Земле нет условий для возникновения жизни. Другие - что вероятность случайного возникновения механизма репликации сама по себе очень мала. То есть, на Земле тоже "совсем никого"? Но тут и медведь с опилками в голове засомневается: "что-то здесь не так".

[фок Гюнце]

PS Я надеюсь, что меня простят за несколько следующих подряд постов - но мне очень хочется порассуждать о том, как материал темы обычно излагается авторами описанных в теме парадоксов - и как все выглядит на самом деле. В качестве иллюстрации на примере лишь одной обычно фигурирующей в рассуждениях цифры - количества планет в Галактике, которые можно отнести к землеподобным, достойным поисков возможной жизни. Ибо речь о семнадцати (или еще каком-то количестве) миллиардах ведется достаточно часто. 

Отвлечемся от статистики, утверждающей, что среди известных тысяч планет землеподобных (в указанном смысле) ровно нуль. Подумаем абстрактно. 

Начнем с количества звезд в Млечном пути. Как ни странно, оно известно достаточно неточно, хуже, чем у соседних галактик - наблюдать свою галактику изнутри куда сложнее, чем чужую издали. Но оценки есть - в первую очередь, по полной (динамической) массе Галактики и сравнению наблюдений с ее моделями.
Звезд в Млечном пути много. Ориентировочно можно принять величину (скорее, завышенную) двести пятьдесят миллиардов (некоторые говорят даже о четырех сотнях миллиардов - но    это плохо согласуется с модельным содержанием темной материи в Галактике и данными по ее полной массе).
А сколько из этих звезд могут приютить около себя жизнь?

И вот тут начинаются проблемы...
Проблема первая - нужно вычеркнуть неподходящие звезды. И оставить подходящие.
Во-первых, нужно вычеркнуть все двойные и кратные системы (кроме, разве что, самых широких) - там планета либо не имеет устойчивой траектории, либо ее орбита очень эксцентрична, а значит, ее инсоляция и температура поверхности очень сильно колеблется, или планета расположена далеко от своих звезд и ее температура низка. Это уже более половины звезд.
Во-вторых, следует вычеркнуть практически все красные карлики. Планета в зоне обитания таких звезд находится в приливном захвате (обращена к звезде только одной стороной), соответственно, не имеет магнитного поля, защищающего атмосферу от испарения звездным ветром. См. Марс. Плюс к этому, закономерно  бурная активность таких звезд в начальные сотни миллионов и даже первые миллиарды лет жизни гарантированно "испаряет" атмосферы ближних планет (а на дальних - холодно). Это еще 70-90% оставшихся.
В-третьих, вычеркиваем   практически все звезды низкой металличности. У них мало металлов (элементов тяжелее гелия), и планетам земного типа просто не из чего образовываться. В их планетных системах следует ожидать найти планеты-гиганты (газовые или ледяные) и, в лучшем случае, у более металличных - немного мелочи. Что и подтверждают наблюдения. Это - еще почти половина оставшихся.
Дадее, из общего количества оставшихся звезд следует вычеркнуть все звезды шаровых скоплений. Непонятно, насколько успешно там, при огромной плотности звездного населения, формируются планетные системы, зато понятно, что шансов сохранить свои планеты, не потеряв, у звезды немного. Кстати, большинство тамошних звезд - как раз низкометалличные. Еще половину долой.   
Из оставшихся следует исключить все массивные звезды. Массой, заметно большей Солнца (а для звезд с массой, ненамного превышающей солнечную - звезды с металличностью, близкой к солнечной). Причина проста - они живут недолго.  В чем смысл поисков высокоорганизованной жизни у звезды возрастом полмиллиарда лет, прожившей уже полжизни? А тем более, у звезды возрастом двадцать миллионов лет, которая еще через двадцать взорвется сверхновой? Кстати, именно поэтому все фантастические рассказы о цивилизациях около белой или голубой звезды носят анекдотический характер. Не успеет там ничего возникнуть.
Далее вычеркиваем все высокометалличные звезды массами, близкими к солнечной. Их век тоже недолог. А обрадовалась бы жизнь на Земле, если бы наше Солнце затеяло превращение в красного гиганта миллиард лет назад?
И что в результате остается?    В лучшем случае, примерно один процент звезд Галактики? Два-три миллиарда? Не будем спешить - это еще не все...

Дело в том, что теперь нужно провести еще одну процедуру - вычеркнуть из списка звезды, которые появились не в то время и не в том месте.
В первую очередь, поговорим о времени.
Звезды, как известно,рождаются не поодиночке, а группами. Вначале огромные молекулярные облака сжимаются, потом фрагментируют, а потом из этих фрагментов рождаются звезды, звездные и планетные системы (планетная система - это гравитационно связанная система, включающая в себя звезду и объекты, звездами не являющиеся). И вот тут есть проблема - если подходящая звезда начала рождаться слишком рано, с большой вероятностью рядом с ней  рождались массивные звезды, которые за время формирования планетной системы успели сформироваться (а звезды формируются тем быстрее, чем они больше), проэволюционировать и взорваться сверхновой. А в результате протопланетное облако просто "сдует" газом от взрыва сверхновой.   
Если же подходящая планетная система сформируется слишком поздно, взрыв сверхновой сдует (уже не газом, а лучевым давлением) первичные аотмосферы с ее планет. В результате планеты будут - а жизни нет...
Все нужно делать вовремя. 

И, наконец, поговорим о месте.
Космос вообще, а галактики в частности - не слишком гостеприимное место. И к нашей Галактике это тоже относится. Взрыв сверхновой стерилизует планетные системы в радиусе 10-30 световых лет, гиперновой - сто и более световых лет. Один магнетар (сверхнамагниченная нейтронная звезда, остаток сколлапсировавшей массивной быстровращающейся звезды) за тысячи лет своего существования может устроить сотни гамма-вспышек, каждая из которых уничтожит атмосферы планет все в том же радиусе в десятки световых лет. А джет гамма-всплеска вообще уничтожает атмосферы попавших под луч планет в радиусе сотни и тысячи световых лет (радует только, что этот джет тонок - расхождение луча порядка единиц градусов). 
Мораль проста - нужно выбирать звезды, которые далеки от всех этих безобразий, то есть, не попадают в области активного звездообразования. А как это сделать, если по диску нашей Галактики бегут рукава, которые являются этим самыми зонами, и в которых эти безобразия происходят постоянно? Правильно, выбрать такое место, где угловая скорость обращения звезд вокруг центра Галактики равна угловой скорости движения рукавов. Такая область именуется коротационным кругом -  и вряд ли случайно Солнце находится на нем.
А сколько звезд Галактики находлится на коротационном круге и почти никогда после рождения не попадали в зоны активного звездообразования? Вот-вот... считанные проценты. А еще вспомним, что зоны активного звездообразования встречаются и между рукавами и портят всю эту статистику...
 
Я уж не буду вспоминать прочие опасности и приключения, с которыми может встретиться (и которые не переживет) жизнь в процессе эволюции Галактики. Сделаю лишь один вывод -  количество звезд Галактики, около которых теоретически могла существовать высокоорганизованная жизнь, составляет ничтожные доли процента от их общего количества. Десятки, в лучшем случае, одна-две сотни миллионов. И только у них стоит смотреть статистику планет.
И откуда, спрашивается, миллиарды потенциально обитаемых планет в Млечном пути?   

[фок Гюнце]

— Простите, а что, совсем никого нет дома?
— Совсем никого.
— Что-то здесь не так. Кто-то там все-таки есть! Кто-то же должен был сказать "совсем никого"!
(Винни-Пух и все-все-все)

Одни специалисты утверждают, что на Земле нет условий для возникновения жизни. Другие - что вероятность случайного возникновения механизма репликации сама по себе очень мала. То есть, на Земле тоже "совсем никого"? Но тут и медведь с опилками в голове засомневается: "что-то здесь не так".

Ну, тут все просто.
Предположим, затеяли мы играть в кошмарный вариант русской рулетки - взяли револьвер с барабаном на  квадриллион гнезд, все гнезда, кроме одного, зарядили боевыми патронами, покрутили барабан, поднесли к виску, нажали спусковой крючок... И выжили. Попалось пустое гнездо.
А после этого смотрим, как другие играют в эту же игру, и уговариваем себя, что раз мы выжили, то, разумеется,   мы не одни - еще кто-то выживет. Ага...
Если вероятность того, что в данной наблюдаемой Вселенной (причинно-связанной области) появится жизнь, составляет 10^-100, а в целом во Вселенной таких областей 10^500, с какой вероятностью в нашей области есть разумная жизнь? Правильно, с вероятностью 1. Потому что она возможна, есть и наблюдает процесс.
А вот с какой вероятностью в этой же области есть вторая разумная жизнь?

[Colombo]

А вот с какой вероятностью в этой же области есть вторая разумная жизнь?

Хороший вопрос, но при чем здесь особенности национальной рулетки?
А предположим, идет караван по пустыне - и вдруг ливень. С вероятностью единица. Бедуины подставляют тазики, но один бедуин задается вопросом - а какова вероятность второго дождя в этой же пустыне? Коллеги (мокрые до нитки, это важно) отвечают ему, что десять в степени минус дофига. Вот так и сталкиваются два подхода к вероятности.

[фок Гюнце]

Особенности рулетки - это иллюстрация того, что факт наличия наблюдателя (разумной жизни на Земле) никак не влияет на оценку вероятности ее возникновения во Вселенной и, тем более, существования еще одной развитой биоты. Даже если во всей Вселенной есть только одна разумная жизнь, мы ее гарантированно наблюдаем.

[Colombo]

Особенности рулетки - это иллюстрация того, что факт наличия наблюдателя (разумной жизни на Земле) никак не влияет на оценку вероятности ее возникновения во Вселенной и, тем более, существования еще одной развитой биоты.

Особенность рулетки - это предполагаемая независимость событий. Но из нее вовсе не следует, что независимыми должны быть оценки вероятности событий. Если черное выпадает и выпадает, априорная вероятность выпадения черного растет.

Даже если во всей Вселенной есть только одна разумная жизнь, мы ее гарантированно наблюдаем.

Мне бы Вашу уверенность... Впрочем, можно подойти с другой стороны: если бы не было разума, не было бы и глупости, а уж ее-то мы наблюдаем и в самом деле гарантированно (за что ей в данном случае хвала). Можно считать это своего рода доказательством наличия разума - во всех смыслах от противного.

[фок Гюнце]

Ну, давайте ради терминологического единообразия и во избежание сомнений и излишне тягостных раздумий заменим использованное ранее понятие разумной жизни на понятие развитой сложноорганизованной биоты. Без ущерба для смысла сказанного: если в наблюдаемой Вселенной и множестве окрестных аналогичных объемов находится лишь одна таковая (вывод, в наибольшей степени соответствующий нашим знаниям о мире), мы ее знаем и наблюдаем. Подчас даже посредством зеркала. И это - никак не основание ожидать найти в окружающем нас мире еще одну. Ближайшая может находиться (в сопутствующем пространстве) в триллионах или квинтиллионах парсеках и быть принципиально ненаблюдаемой ("не в нашем мире"), а может вообще не существовать во всей "большой" Вселенной (включающей в себя всю совокупность причинно не связанных областей типа нашей наблюдаемой Вселенной).

[Colombo]

Ну, давайте ради терминологического единообразия и во избежание сомнений и излишне тягостных раздумий заменим использованное ранее понятие разумной жизни на понятие развитой сложноорганизованной биоты.

Какой удар по глупости! А ведь она злопамятна. Кто знает, скольких неприятностей избежали мы с Эразмом при помощи небольшого подхалимажа... (Правда,теперь имя Эразма неизменно ассоциируется с нею, но мы любим его за другое.) 

По существу - еще один пример. Оценить вероятность того, что некоторый фиксированный человек способен левитировать, легко: ноль. Изменится ли эта оценка, ЕСЛИ предоставить одного реального левитанта? Разумеется, оценки вероятности сложноорганизованной биоты устроены совсем иначе, но принцип?   

[фок Гюнце]

Принципы разные.
В случае левитанта - современное научное знание отрицает возможность события.
В случае сложноорганизованной биоты - современное научное знание подтверждает возможность события, утверждает ее весьма малую вероятность и содержит информацию о чрезвычайно большой выборке, на которой оно может быть реализовано.

И при этом если даже оно реализовано во  всей выборке однократно то есть, на всю Вселенную найдется лишь одна биота), мы его наблюдаем достоверно, поскольку представляем собой ее реализацию.

То есть, речь же не идет о том, что развитая жизнь возникнуть не может. Речь идет о том, что по современным представлениям вероятность возникновения жизни в любой причинно связанной области очень низка, а значит, если уж в какой-то области (из огромного их количества) она возникла, ожидать, что в этой же области (в нашем случае - в наблюдаемой нами Вселенной) окажется еще одна биота, трудно.

[фок Гюнце]

PS Во избежание недопонимания...
И теория, и косвенно подтверждающие ее наблюдения гласят, что наша Вселенная в целом (именно наша, возможны и иные) очень велика. Та ее часть, которая принципиально может нами наблюдаться, то есть, причинно связанная с нами область Вселенной, радиус которой по времени распространения равен произведению возраста Вселенной на скорость света, является лишь очень малой частью Вселенной в целом ("большой" Вселенной). В большой Вселенной таких частей должно быть очень много (возможно, даже бесконечное количество, но эту идею разделяют немногие).
Это не стоит путать с концепциями Мультивселенной, в которых идет речь о других Вселенных, которые могут быть устроены более или менее аналогично нашей, но отличаться. Там концепция возникновения жизни может играть новыми красками - скажем, жизнь может возникнуть лишь в некоторых из колоссального числа разных "больших" Вселенных.

[Lasar]

Мне очень интересно, а откуда взялись подобные числовые оценки. Я к тому, что по сути они отражают точку зрения наблюдателя, а не фактическое положение вещей.
Вот теоретически рассмотрим ситуацию, если бы мы наблюдали в исходных данных 2 формы инопланетной жизни в относительно ограниченном пространстве (а с точки зрения теории вероятности подобные вводные могли совпасть в любой точке пространства). В этом случае итоговая оценка сильно бы изменилась в сторону увеличения.
Или умозрительно представим ситуацию с отсутствием жизни в наблюдаемом пространстве. В этом случает оценка бы уменьшилась.
Это я к чему - все оценки подобного рода ничего не стоят ибо могут отличаться от фактического положения вещей в 10 в степени N  раз..

[фок Гюнце]

Какие именно числовые оценки Вы имеете в виду? Тут их два вида - оценки размера Вселенной согласно инфляционным моделям и оценка вероятности спонтанного формирования механизма репликации полинуклеотидных (и аналогичных им) молекул.
В принципе, для обоих случаев (и для одних оценок, и для других) понять смысл фразы "они отражают точку зрения наблюдателя" трудно.   

[Lasar]

1. Вероятность самопроизвольного формирования механизма репликации (самопроизведения) полинуклеотидных молекул или их аналогов может быть оценена ориентировочно величиной 10^-1000 в год, не более.

Я про вот эту цифру в первую очередь. Она по сути отражает концепцию -  я художник эксперт и так вижу.
На мой взгляд у нас слишком мало исходного материала, чтобы делать такие прогнозы применительно к общему процессу формирования углеродных форм жизни исходя по сути исключительно из истории развития жизни на Земле.
При этом следует допустить, что возможно существование жизни НЕ на углеродных соединениях, с другими исходными предпосылками для зарождения, включая возможные планетарные условия, что еще больше ставит под сомнение рассчитанную плотность распределения населенных миров.

[фок Гюнце]

1. Вероятность самопроизвольного формирования механизма репликации (самопроизведения) полинуклеотидных молекул или их аналогов может быть оценена ориентировочно величиной 10^-1000 в год, не более.

Я про вот эту цифру в первую очередь. Она по сути отражает концепцию -  я художник эксперт и так вижу.

Отнюдь нет - она по факту отражает современные научные знания о кинетике и характере соответствующих химических реакций. И является оценкой специалистов в соответствующих дисциплинах, опирающихся на эти самые научные знания.

На мой взгляд у нас слишком мало исходного материала, чтобы делать такие прогнозы применительно к общему процессу формирования углеродных форм жизни

А на взгляд профессионалов - его достаточно для оценки характера и вероятности спонтанного формирования механизма репликации полинуклеотидных или сравнимых с ними молекул.

 

исходя по сути исключительно из истории развития жизни на Земле. 

 
Вот если почитать внимательно то, что было написано, станет ясным, что оценка исходила из знания химии и не имела никакого отношения к "истории развития жизни на Земле".
Поэтому не стоит спорить с оценками специалистов путем приписывания им заведомо ложных и вздорных методов с последующим их (методов) легким опровержением.
 
 

При этом следует допустить, что возможно существование жизни НЕ на углеродных соединениях, с другими исходными предпосылками для зарождения, включая возможные планетарные условия, что еще больше ставит под сомнение рассчитанную плотность распределения населенных миров.

Допускайте.
Но вначале еще раз прочитайте то, что утверждают биохимики. Они говорят о рамках современных научных знаний.
"Существование жизни НЕ на углеродных соединениях" находится далеко за этими рамками - оно, скорее, находится в рамках художественной литературы (скажем, жанра science fiction). Чтобы всерьез на уровне научных представлений обсуждать это существование и делать выводы, следует как минимум указать, о каких альтернативных вариантах ведется речь, и обосновать их осуществимость.
А  стиль рассуждений "вдруг трехпозвоночные шестирогие семикрылы на Земле есть, просто их еще не открыли" находится далеко за рамками научных обсуждений. 


В общем, замечу, что эксперт в науке обосновывает свое мнение не фразой "я так вижу", а данными соответствующей науки. А вот спорят с этим экспертами, увы, обычно именно с позиций этой неубиенной фразы - то методом "а я вижу, что эксперт опирался не на науку, а на свои представления о возникновении жизни на Земле" (и поди объясни, что независимо от места возникновения, любая представимая науке жизнь должна будет включать в себя репликацию сложных молекул), то методом "а я вижу, что эксперт не рассматривал неуглеродную жизнь" (и поди объясни, что рассматривать "неуглеродную жизнь" можно, только объяснив, что имеется в виду и как она может быть устроена. Ибо наука способов организовать такую жизнь пока не нашла, сколько ни старалась - в отличие от авторов развлекательных книг).