Романтика реальности. Как Вселенная самоорганизуется, порождая жизнь, сознание и сложность Космоса - Бобби Азарян

того как первая сложная адаптивная система эволюционировала в результате последовательных необратимых переходов, она постепенно становилась все более надежной, упорядоченной и разграниченной. Модель биологической эмерджентности с множественными фазовыми переходами изящно объясняет жизнь как ожидаемое следствие естественного эволюционного процесса, а не как результат божественного или статистического чуда. С помощью новой термодинамической теории жизни мы можем ответить на некоторые насущные экзистенциальные вопросы.

Была ли жизнь на Земле аномальной случайностью? Нет, биологическая жизнь – неизбежный результат диссипативной адаптации, автокатализа и неравновесных фазовых переходов. Эти организующие механизмы создали биохимический канал для устранения термодинамического дисбаланса, возникающего из-за накопления свободной энергии на освещенной Солнцем, влажной и геохимически активной планете.

Статистическая неизбежность возникновения как первого организма, так и биосферы не является результатом волшебства, однако не удивительно, если неравновесная динамика, которая обусловливает появление этих аттракторов, покажется кому-то волшебной. Мы можем семантически обоснованно сказать, что самоорганизация под действием энергии – это магия природы и естественного закона, истинная магия, и что ее мистическая эстетика возникает из человеческого восприятия неизбежного усложнения с течением времени и некогда немыслимой космической судьбы, подразумеваемой таким процессом, если он окажется фундаментальным и непрерывным. Единственное, что является предсказуемым или определенным, – это общий аттрактор, а не путь к нему. Камень на вершине холма обязательно покатится вниз по склону, но точная его траектория в значительной степени непредсказуема. Биосфера будет стремиться к появлению все более разумных видов, но эволюционный путь к общему интеллекту, вероятно, будет разным на каждой планете, производящей жизнь.

Есть ли жизнь на других планетах? Следует предполагать, что жизнь легко возникает на планетах с геохимическими условиями, достаточно схожими с теми, что наблюдались на Земле около 3,8 миллиарда лет назад. Вопрос в том, что подразумевается под «достаточно схожими» условиями? Некоторые эксперты по вопросам происхождения жизни, например Ник Лейн из Университетского колледжа Лондона, подозревают, что «жизнь возникла бы теми же путями на любой солнечной, влажной и каменистой планете»4. Чтобы угодить скептикам, добавим еще одно условие: планета должна быть примерно размером с Землю и находиться приблизительно на таком же расстоянии от звезды аналогичного Солнцу размера. По скромным оценкам астрономов, только в галактике Млечный путь можно обнаружить миллиарды других «Земель», а в наблюдаемой Вселенной их триллионы. Даже если жизнь возникает лишь на небольшой части из них, все равно речь идет о многих миллионах планет с живыми организмами. А если мы хотим оценить, как долго обычно сохраняется жизнь на этих планетах, давайте вспомним, что на Земле она ни разу не угасла с тех пор, как возникла почти четыре миллиарда лет назад, несмотря на частые природные катастрофы и изменчивые химические условия. По этим причинам большинство ученых-биологов и астробиологов с оптимизмом оценивают наши шансы вскоре обнаружить следы жизни на какой-нибудь другой планете, возможно, даже в ближайшие несколько десятилетий.

Какова связь между жизнью и вторым законом термодинамики? Жизнь возникает в далеких от равновесия условиях, облегчая поток энергии и производство энтропии. Термодинамические расходы на создание и поддержание биологического порядка оплачиваются тепловой энтропией от рассеиваемого тепла, которое организмы постоянно выделяют в окружающую среду. Таким образом, жизнь и второй закон термодинамики могут сосуществовать в абсолютной гармонии. И они не просто мирно сосуществуют, а находятся в близких отношениях. Можно романтически представить, что, если бы энтропия могла разговаривать с жизнью, то она бы сказала: «Ты мне нужна», – а жизнь ответила бы: «Ты меня дополняешь».

Если жизнь была неизбежна, то почему клетка появилась лишь один раз в истории Земли? Хотя справедливо, что абиогенез, скорее всего, никогда не повторялся, верно также и то, что мы не нашли ни одного места на Земле, где бы не присутствовала жизнь, каким бы холодным, жарким, глубоким или неспокойным это место ни было. Свободная энергия существует почти везде. Даже внутри вулканов и в нескольких километрах под поверхностью Земли можно гарантированно найти какие-нибудь организмы, потребляющие энергию. Это позволяет предположить, что коллапсирование к жизни и последующее развитие биосферы сильно уменьшили энергетический дисбаланс планеты, устранив значительную часть термодинамического давления, которое обусловило возникновение жизни. Если бы мы могли взмахнуть волшебной палочкой и заставить всю жизнь внезапно исчезнуть, то нам не стоило бы удивляться, когда бы она в конечном итоге возникла вновь после накопления достаточного количества химической энергии и достижения критической точки. Если Смит и Моровиц правы, то распространение жизни напоминает развитие трещины.

Почему не удается создать жизнь в лаборатории? Жизнь сложна, как и геохимия. Воссоздать точные химические условия, существовавшие миллиарды лет назад, несомненно, трудно, как и воспроизвести экстремальные температуры и давление вокруг гидротермальных источников. Даже если вы все сделаете правильно, лаборатория позволяет экспериментировать лишь с небольшими образцами вещества. Сравните это с пребиотической Землей, на которой были многие километры областей высокой геотермальной и геохимической активности. Хотя воспроизведение абиогенеза в лаборатории – задача трудоемкая и дорогостоящая, нет оснований считать ее невозможной или недостижимой. Многие исследователи происхождения жизни теперь полагают, что это может произойти довольно скоро, возможно, в течение нескольких десятилетий. Как было бы здорово, если внеземная жизнь обнаружится примерно тогда же, когда ученые придумают, как создать ее с нуля?

Опровергая нарратив о том, что жизнь – своего рода статистическая случайность, эти новые эмпирические объяснения могут вернуть рационалистам чувство экзистенциального комфорта. Не обязательно быть неисправимым космическим оптимистом, чтобы найти духовное удовлетворение в идее о том, что жизнь является неизбежным результатом развивающейся и самоорганизующейся Вселенной. Она естественное проявление космического кода, а не аномальная случайность.

Впрочем, те же факты, которые успокаивают одних, других могут привести к иному выводу. В глазах космического пессимиста термодинамический нарратив, как он излагался до сих пор, изображает жизнь не чем иным, как навороченной диссипативной структурой и средством производства энтропии, не более удивительной или значительной, чем ураган или водоворот, и, вероятно, столь же преходящей. Когда звезды гаснут и солнечные градиенты, поддерживающие сложную жизнь, исчезают, вместе с ними исчезают сознание и интеллект. Разум говорит «до свидания», и Вселенная вновь погружается в сон, на этот раз вечный. Однако было бы ошибкой делать столь поспешный вывод. Живые организмы фундаментально отличаются от всех других диссипативных структур, возникающих в природе, потому что обладают агентностью – свойством, которое дает им возможность управлять своей судьбой.

Агентность меняет правила игры

Агентность трудно определить точно, но ее легко заметить и узнать. Если неодушевленные объекты движутся только тогда, когда их толкает внешняя сила, то движения систем, обладающих способностью к действию и называемых агентами, исходят изнутри и направлены к некой внутренней цели. Хотя некоторые диссипативные структуры,