Abychom věděli, zda existuje život mimo Zemi, musíme se vypořádat s naším vlastním významem ve vesmíru. Jsme něco jedinečného nebo nejsme nic zvláštního?
Všichni žijeme na malé planetě obíhající kolem hvězdy středního věku, která je jednou z asi 200 miliard hvězd v obrovském víru hmoty, která tvoří galaxii Mléčná dráha. Naše galaxie je jednou z pravděpodobně několika stovek miliard takových struktur v pozorovatelném vesmíru a její rozsah dnes ve všech směrech od nás je více než 270 000 000 000 000 000 000 000 (2,7 × 1023) mil.
Podle jakéhokoli mizerného lidského standardu je vesmír obrovským množstvím hmoty a obrovským množstvím prostoru. Náš druh byl vytvořen v bezvýznamném okamžiku kolosální historie a zdá se, že s naší účastí nebo bez ní bude ještě delší budoucnost.
Pokusy definovat naši pozici, stanovit náš význam se mohou zdát jako nějaký hypertrofovaný vtip. Musíme si být příšerně hloupí, pokud si představíme, že pro sebe můžeme najít jakýkoli smysl.
Přesto se o to snažíme, a to navzdory naší zdánlivé průměrnosti, která se stala viditelnou, když renesanční vědec Nikola Kopernik asi před 500 lety přestal považovat Zemi za střed sluneční soustavy. Jeho myšlenka se stala jedním z největších vědeckých objevů za posledních několik set let a také důležitým ukazatelem na naší cestě k porozumění vnitřní struktuře vesmíru a povaze skutečného světa.
Při našich pokusech posoudit naši hodnotu stojíme před hádankou: některé objevy a teorie naznačují, že život může být obyčejný a obyčejný, zatímco jiné tvrdí opak. Jak bychom měli začít skládat dohromady naše znalosti o vesmíru - od bakterií po Velký třesk - abychom vysvětlili, zda jsme důležití nebo ne? A jak se dozvídáme více o našem místě ve vesmíru, snažíme se pochopit, co to všechno znamená pro naše pokusy zjistit, zda jsou ve vesmíru i jiné živé bytosti? Jaké budou naše další kroky tímto směrem?
Co my víme
Propagační video:
V 16. letech se obchodník a vědec Antony van Leeuwenhoek pomocí vlastních ručně vyrobených mikroskopů stal prvním člověkem, který viděl bakterie - cestou, která ho zavedla do mimozemského světa mikrokosmu. Tento pozoruhodný sestup, toto sklouznutí ze schodů fyzických dimenzí do bujarého světa v nás, byl prvním krokem k pochopení toho, že složky našeho těla, naše hmota molekulárních struktur, existují na samém konci spektra biologického měřítka. Pochybuji, že před úžasným objevem Levenguka měli lidé příležitost přemýšlet o této skutečnosti, ne na povrchní úrovni, ale na nějaké jiné, hlubší úrovni.
Bakterie Streptococcus pyogenes
Na Zemi existují organismy, které jsou fyzicky větší a masivnější než my - podívejte se na velryby nebo stromy. Jsme však mnohem blíže k hornímu konci stupnice života než k mikroskopickému konci. Nejmenší rozmnožující se bakterie jsou stovky miliardkrát menší než metr a nejmenší viry jsou stále desetkrát menší. Lidské tělo je asi 10 nebo 100 milionůkrát větší než nejjednodušší život, jaký známe.
Mezi teplokrevnými suchozemskými savci jsme také mezi velkými exempláři, ale ne na samém vrcholu stupnice. Na opačném konci jsou naši nejmenší příbuzní, drobní rejsci - velmi malí tvorové z vlny a masa vážící jen dva gramy. Existují na hranici možného a jejich těla neustále ztrácejí teplo, což sotva kompenzují pomocí bohatého jídla.
Většina savců má však svou velikostí přesně blíže než naše - zvláště když si uvědomíte, že průměrná tělesná hmotnost populace savců je 40 gramů. Naše sofistikovaná inteligentní těla založená na buňkách jsou na samém vrcholu a relativně málo savců je větších než my.
Není pochyb o tom, že jsme na tomto okraji, na hranici mezi složitou rozmanitostí biologicky malých a omezenými schopnostmi biologicky velkých. Nyní si představte náš planetární systém. Naše hvězda není jedním z nejhojnějších typů hvězd (většina z nich má menší hmotnost), naše oběžné dráhy jsou v současné době více zaoblené a od sebe více vzdálené než ve většině ostatních exoplanetárních systémů a nemáme žádné super- Země mezi našimi planetárními sousedy.
Tento druh světa, několikrát větší než hmota Země, je zastoupen nejméně v 60% všech systémů, ale v naší sluneční soustavě tomu tak není. Pokud jste byli architektem planetárních systémů, pak byste považovali náš návrh za izolovaný, mírně odlišný od normy.
Některé z těchto charakteristik jsou založeny na skutečnosti, že naše sluneční soustava unikla velké dynamické reorganizaci, kterou většina ostatních planetárních systémů nedokázala. To neznamená, že máme jistotu klidné a klidné budoucnosti - nejnovější gravitační simulace ukazují, že během několika stovek milionů let může být náš systém ovlivněn chaotičtějším obdobím.
A za dalších pět miliard let se slunce může rozpínat s nástupem spasmodického období stárnutí a významně změnit ozařování planet. Všechny ukazatele naznačují, že nyní žijeme v přechodném nebo hraničním čase, v přechodném období mezi hvězdnou a planetární mládeží a nadcházejícím obdobím slabosti.
Naše relativně klidná existence v tomto období, pokud to hodnotíme zpětně, není překvapivá. Stejně jako u ostatních aspektů naší situace žijeme na mírném místě, ne příliš teplé a příliš chladné, chemicky naše prostředí není příliš aktivní a není příliš inertní, není příliš nestálé a není zcela bez změn.
Navíc je dnes zřejmé, že toto astrofyzikálně klidné sousedství sahá daleko za hranice naší galaxie. Z pohledu vesmíru jako celku existujeme v období, které je mnohem starší než rychlé a násilné období mladého, horkého prostoru. Všude se proces výroby hvězd zpomaluje. Jiná slunce, jiné planety se formují průměrnou rychlostí pouze 3% toho, co bylo v období před 11 až 8 miliardami let.
Tyto hvězdy se začínají pomalu pohybovat vesmírem. A pokud mluvíme ve velkém kosmologickém smyslu, bylo to jen před 6 nebo 5 miliardami let, kdy se náš vesmír po Velkém třesku začal zpomalovat. Temná energie, zrozená ze samotného vakua, zrychluje růst vesmíru a pomáhá potlačovat vývoj větších kosmických struktur. To však znamená, že život je nakonec odsouzen v oddělené budoucnosti k matné izolaci ve stále nepochopitelnějším vesmíru.
Spojte všechny tyto faktory dohromady a pak bude jasné, že náš pohled na vnitřní a vnější prostor je vážně omezen. Toto je pohled z úzkého pólu. Ve skutečnosti by se naše intuitivní chápání náhodných událostí a náš vědecký vývoj v oblasti statistické inference mohlo lišit, kdyby existovaly další okolnosti v oblasti řádu nebo chaosu, prostoru a času.
A samotná skutečnost, že jsme příliš daleko od jakéhokoli jiného života ve vesmíru - do takové míry, že se nám dosud nepodařilo zachytit žádné z jeho znaků, ani tomu čelit - má silný dopad na závěry, které můžeme vyvodit.
závěry
Máme dostatek důkazů na podporu základní myšlenky Koperníka, že nejsme nic zvláštního. Současně však existuje několik charakteristických rysů našeho prostředí, které naznačují opak.
Některé z těchto kvalit vedly k vzniku takzvaného antropického principu, podle něhož se určité základní konstanty v přírodě zdají být „vyladěny“, a tak jsou základní vlastnosti vesmíru vyváženy blízko hranic, které umožňují existenci Země a života na ní. Pokud půjdete příliš daleko v obou směrech, pak může být povaha vesmíru úplně jiná.
Mírně změňte relativní sílu gravitace a pak se hvězdy buď vůbec nevytvoří a nevzniknou žádné těžké prvky, nebo vzniknou obrovské hvězdy, které pak rychle zmizí a nezanechají po sobě žádné stopy, žádné potomky ani cestu k životu. A pokud změníte elektromagnetické síly, pak budou chemické vazby mezi atomy příliš slabé nebo příliš silné na to, aby vytvořily různé molekulární struktury, které umožňují tak neuvěřitelnou složitost ve vesmíru.
Spirální galaxie NGC 4258
Co si myslíme o všech těchto rozporech? Podle mého názoru nás fakta tlačí k nové vědecké myšlence našeho relativního místa ve vesmíru, k rozchodu jak s koperníkovskými principy, tak s antropickými myšlenkami, a také si myslím, že když se vydáme tímto směrem, stane se tato nová myšlenka samostatným principem. Možná bychom tuto novou myšlenku mohli nazvat kosmo-chaotickým principem, platformou mezi řádem (původní význam řeckého slova kosmos) a chaosem.
Jeho podstata spočívá ve skutečnosti, že život, a zejména život na Zemi, bude vždy v kontaktním bodě nebo na křižovatce zón určených takovými vlastnostmi, jako je energie, poloha, měřítko, čas, řád a chaos. Faktory jako stabilita nebo chaos planetárních oběžných drah nebo kolísání klimatu a geofyziky na planetě jsou přímými projevy těchto charakteristik.
Pokud se posunete příliš daleko od těchto hranic, rovnováha se posune do nepříznivého stavu. Náš život vyžaduje správnou kombinaci ingrediencí, směs klidu a chaosu - správnou kombinaci jin a jang.
Přiblížení k těmto hranicím umožňuje takové změny a variace, ale člověk by se neměl příliš přiblížit, aby neustále nepřemohl samotný systém. Existují zjevné paralely s konceptem obyvatelné zóny (zóna Zlatovláska), podle které je teplota vesmírného prostředí pro planetu kolem hvězdy v úzkém rozmezí parametrů.
Pokud neberete v úvahu existenci života, pak může být obytná zóna mnohem dynamičtější - nemusí být fixována v prostoru a čase. Jedná se spíše o neustále se pohybující, kroutící se a ohýbací trajektorii s mnoha parametry - jako jsou cesty, které položily ruce a nohy tanečníka.
Pokud univerzálním pravidlem je, že život může existovat pouze za těchto podmínek, vyvstávají některé zajímavé možnosti týkající se našeho významu ve vesmíru. Na rozdíl od přísných myšlenek Koperníka, které zdůrazňují naši průměrnost, a proto předpokládají přítomnost mnoha podobných podmínek ve vesmíru, představa, že život vyžaduje úpravu různých a dynamických parametrů, snižuje počet možností.
Možnosti života vyplývající z tohoto nového přístupu se také liší od antropických myšlenek, které ve své nejradikálnější části předpovídají pouze jedno místo pro formování života v prostoru a čase obecně. Místo toho nové pravidlo definuje, kde by měl život vzniknout, a také potenciální frekvenci, s níž tak činí. Nové pravidlo objasňuje základní charakteristiky nezbytné pro život v možném prostoru s mnoha valčíkovými parametry - označuje úrodná pásma.
Tento druh pravidla o životě nemusí nutně proměnit živé bytosti v nějakou zvláštní část reality. Biologie je pravděpodobně nejsložitější fyzikální jev v našem vesmíru - nebo v jakémkoli vesmíru, který se řídí určitými zákony. Ale to je možná extrémní limit prvku: extrémně složitá přirozená struktura, která vzniká za správných podmínek, na hranici řádu a chaosu.
A tato formulace konceptu toho, kde přesně život zapadá do velkého schématu přírody, vede přímo k řešení hádanky, ve které existují přesvědčivé, nikoli však definitivní argumenty, že život by měl existovat v hojnosti a že je extrémně vzácný.
Caleb Scharf
Caleb Scharf je ředitelem interdisciplinárního astrobiologického centra na Kolumbijské univerzitě; je autorem Gravitačních motorů: Jak černé díry vrhající bubliny vládnou galaxiím, hvězdám a životu v kosmu.