Selleks, et teada saada, kas elu eksisteerib väljaspool Maad, peame tegelema omaenda tähendusega universumis. Kas me oleme midagi ainulaadset või pole me midagi erilist?
Me kõik elame väikesel planeedil, mis tiirleb keskealise tähe ümber, mis on üks hinnanguliselt 200 miljardist tähest Linnutee galaktika moodustavas tohutus ainekeerises. Meie galaktika on üks arvatavasti mitmesajast miljardist sarnasest struktuurist vaadeldavas universumis ja selle ulatus on tänapäeval kõigist suundadest meist üle 270 000 000 000 000 000 000 000 (2,7 × 1023) miili.
Igasuguse tühise inimstandardi järgi on universum tohutult palju ainet ja hiiglaslik ruum. Meie liik moodustati kolossaalse ajaloo tähtsusetul hetkel ja näib, et meie osalusel või ilma on veel pikem tulevik.
Katsed oma positsiooni määratleda, meie olulisust kindlaks teha võivad tunduda mingisuguse hüpertrofeeritud naljana. Peame olema koletult rumalad, kui kujutleme, et suudame enda jaoks üldse mingit tähendust leida.
Ometi üritame seda teha, hoolimata meie näilisest keskpärasusest, mis sai nähtavaks, kui renessansi-aegne teadlane Nikola Kopernik umbes 500 aastat tagasi lõpetas Maa pidamise päikesesüsteemi keskmeks. Tema ideest on saanud üks viimase mitme saja aasta suurimaid teaduslikke avastusi, samuti oluline näitaja meie teel kosmose sisemise struktuuri ja reaalse maailma olemuse mõistmisel.
Püüdes oma väärtust hinnata, seisame silmitsi mõistatusega: mõned avastused ja teooriad viitavad sellele, et elu võib olla tavaline ja tavaline, teised aga vastupidist. Kuidas peaksime hakkama oma teadmisi kosmosest kokku panema - alates bakteritest kuni Suure Pauguni -, et selgitada, kas oleme olulised või mitte? Ja kui me saame rohkem teada oma koha kohta universumis, püüame mõista, mida see kõik tähendab meie katsetele teada saada, kas kosmoses on ka muid elusolendeid? Millised on meie järgmised sammud selles suunas?
Mida me teame
Reklaamvideo:
1600. aastatel sai kauplejast ja teadlasest Antony van Leeuwenhoekist oma kätega valmistatud mikroskoobide abil esimene inimene, kes baktereid nägi - teekond viis ta mikrokosmose võõramaailma. See tähelepanuväärne laskumine, see füüsiliste mõõtmete trepist alla libisemine meie sees olevasse ülevoolavasse maailma, oli esimene samm selle mõistmise poole, et meie keha komponendid, meie molekulaarsete struktuuride mass, eksisteerivad bioloogilise skaala spektri väga kaugel otsas. Ma kahtlen, kas enne Levenguki hämmastavat avastust oli inimestel võimalus selle asjaolu üle mõelda mitte pealiskaudsel, vaid mõnel teisel, sügavamal tasandil.
Streptococcus pyogenes bakterid
Maal on organisme, mis on füüsiliselt suuremad ja massilisemad kui meie - vaadake vaalasid või puid. Oleme aga palju lähemal eluea ülemisele otsale kui mikroskoopilisele otsale. Väikseimad paljunevad bakterid on sadu miljardeid kordi väiksemad kui meeter ja väikseimad viirused on ikka kümme korda väiksemad. Inimkeha on umbes 10 või 100 miljonit korda suurem kui kõige lihtsam elu, mida teame.
Soojavereliste maismaaimetajate seas oleme ka suurte isendite hulgas, kuid mitte skaala kõige tipus. Teises otsas on meie väikseimad sugulased, pisikesed vitsad - väga väikesed villa- ja lihaloomad, kes kaaluvad vaid kaks grammi. Nad eksisteerivad võimaliku piiril ja nende keha kaotab pidevalt soojust, mida nad vaevalt kompenseerivad rikkaliku toidu abil.
Kuid enamik imetajaid on oma suurusele lähemal kui meie - eriti kui arvestada, et imetajate populatsiooni keskmine kehakaal on 40 grammi. Meie keerukad rakupõhised targad kehad on kõige tipus ja suhteliselt vähesed imetajad on meist suuremad.
Pole kahtlust, et asume just selles servas, sellel piiril bioloogiliselt väikse keerulise mitmekesisuse ja bioloogiliselt suure piiratud võimaluste vahel. Kujutage nüüd ette meie planeedisüsteemi. Meie täht ei kuulu kõige levinumate tähetüüpide hulka (enamik neist on väiksema massiga), meie orbiidid on praegu ümaramad ja üksteisest kaugemal kui enamikus teistes eksoplanetaarsetes süsteemides ning meil pole ühtegi super- Maa meie planeedinaabrite seas.
Selline maailm, mis on mitu korda suurem kui Maa mass, on esindatud vähemalt 60% kõigist süsteemidest, kuid meie päikesesüsteemis seda pole. Kui oleksite planeedisüsteemide arhitekt, siis peaksite meie kavandit eraldatuks, normist veidi erinevaks.
Mõni neist omadustest põhineb asjaolul, et meie päikesesüsteem on pääsenud suurest dünaamilisest ümberkorraldusest, mida enamik teisi planeedisüsteeme pole suutnud teha. See ei tähenda, et meile oleks tagatud vaikne ja rahulik tulevik - viimased raskusjõu simulatsioonid näitavad, et mitmesaja miljoni aasta jooksul võib meie süsteemi mõjutada kaootilisem periood.
Ja veel viie miljardi aasta pärast võib päike laieneda spasmilise vananemisperioodi algusega ja muuta oluliselt planeetide kiiritust. Kõik näitajad näitavad, et elame nüüd vahepealsel või piiriajal, üleminekuperioodil tähe-planeedi noorte ja eelseisva nõrkuse vahel.
Meie suhteliselt rahulik olemasolu sel perioodil, kui seda tagantjärele hinnata, pole üllatav. Nagu ka meie olukorra muudes aspektides, elame me parasvöötmes, mitte liiga soojas ega liiga külmas, keemiliselt pole meie keskkond liiga aktiivne ja mitte liiga inertne, see ei ole liiga heitlik ega puuduta täielikult muutusi.
Lisaks on tänapäeval ilmselge, et see astrofüüsiliselt rahulik naabruskond ulatub kaugemale meie galaktikast. Universumi kui terviku seisukohalt eksisteerime perioodil, mis on palju vanem kui noore, kuuma ruumi kiire ja vägivaldne periood. Tähtede valmistamise protsess aeglustub kõikjal. Teised päikesed, teised planeedid moodustavad keskmiselt vaid 3% kiirusest, mis oli ajavahemikul 11–8 miljardit aastat tagasi.
Need tähed hakkavad universumis aeglaselt liikuma. Ja kui rääkida suurtest kosmoloogilistest terminitest, siis alles 6–5 miljardit aastat tagasi hakkas meie universum pärast Suurt Pauku aeglustuma. Tume energia, mis on sündinud vaakumist endast, kiirendab ruumi kasvu ja aitab alla suruda suuremate kosmiliste struktuuride arengut. Kuid see tähendab, et elu on lõpuks eraldatud tulevikus hukatuslikule isolatsioonile üha arusaamatumas universumis.
Viige kõik need tegurid kokku ja siis saab selgeks, et meie vaade sise- ja väliruumile on tõsiselt piiratud. See on vaade kitsast poolusest. Tegelikult oleks meie intuitiivne arusaam juhuslikest sündmustest ja teaduslik areng statistilise järelduse valdkonnas võib-olla teistsugune, kui korra või kaose, ruumi ja aja valdkonnas oleks muid asjaolusid.
Ja juba see, et oleme liiga kaugel mis tahes muust elust kosmoses - sedavõrd, et meil pole veel õnnestunud ühtegi selle märki tabada ega sellega kokku puutuda, mõjutab tugevalt järeldusi, mida saame teha.
järeldused
Meil on piisavalt tõendeid, mis toetavad Koperniku ideed, et me pole midagi erilist. Kuid samal ajal on meie keskkonnale mitmeid iseloomulikke jooni, mis viitavad vastupidisele.
Mõni neist omadustest on tekitanud nn antropilise printsiibi, mille kohaselt näivad looduses teatud põhikonstandid olevat "peenhäälestatud" ja seega on universumi põhikvaliteedid tasakaalus nende piiride lähedal, mis võimaldavad maa ja elu sellel olemas olla. Kui minna mõlemas suunas liiga kaugele, siis võib kosmose olemus olla täiesti erinev.
Muutke raskusjõu suhtelist tugevust veidi ja siis ei teki tähti kas üldse ja raskeid elemente ei teki, või luuakse tohutud tähed, mis siis kiiresti kaovad, jätmata jälgi, järeltulijaid ega eluteed. Ja kui muudate elektromagnetilisi jõude, siis on aatomite keemilised sidemed liiga nõrgad või liiga tugevad, et luua mitmesuguseid molekulaarseid struktuure, mis võimaldavad teil kosmoses olla nii uskumatu keerukusega.
Spiraalgalaktika NGC 4258
Mida me kõigist neist vastuoludest arvame? Minu arvates tõukavad faktid meid uue teadusliku idee poole meie suhtelisest ruumis paiknemisest, lahku minemisest nii Koperniku põhimõtete kui ka antropiliste ideedega, ja arvan ka, et selles suunas liikudes saab sellest uuest ideest iseseisev põhimõte. Võib-olla võime seda uut ideed nimetada kosmose-kaootiliseks printsiibiks, platvormiks korra (kreeka sõna kosmos algtähendus) ja kaose vahel.
Selle olemus seisneb selles, et elu ja eriti elu Maal on alati kokkupuutepunktis või tsoonide ristumiskohas, mille määravad sellised omadused nagu energia, asukoht, skaala, aeg, kord ja kaos. Sellised tegurid nagu planeetide orbiitide stabiilsus või kaos või kliima ja geofüüsika kõikumised planeedil on nende tunnuste otsesed ilmingud.
Kui liigute neist piiridest liiga kaugele, nihkub tasakaal ebasoodsa seisundi poole. Meie elu nõuab õiget koostisosade kombinatsiooni, segu rahust ja kaosest - õiget yini ja jaangi kombinatsiooni.
Nendele piiridele lähenemine teeb sellised muudatused ja variatsioonid võimalikuks, kuid ei tohiks liiga lähedale minna, et mitte süsteemi ennast pidevalt üle koormata. Elamiskõlbliku tsooni (Goldilocksi tsoon) kontseptsiooniga on ilmseid paralleele, mille kohaselt tähte ümbritseva planeedi kosmosekeskkonna temperatuur on kitsas parameetrite vahemikus.
Kui te ei arvesta elu olemasoluga, võib elamiskõlblik tsoon olla palju dünaamilisem - seda ei pea fikseerima ruumis ja ajas. Pigem on see pidevalt liikuv, vingerdav ja painutav trajektoor paljude parameetritega - nagu tantsija käte ja jalgade ette pandud teed.
Kui universaalne reegel on, et elu saab eksisteerida ainult nendes tingimustes, siis tekivad mõned intrigeerivad võimalused seoses meie tähtsusega ruumis. Erinevalt Koperniku karmidest ideedest, mis rõhutavad meie keskpärasust ja eeldavad seetõttu paljude sarnaste tingimuste olemasolu ruumis, vähendab arusaam, et elu nõuab mitmesuguste ja dünaamiliste parameetrite kohandamist, valikute arvu.
Sellest uuest lähenemisest tulenevad eluvõimalused erinevad ka antropilistest ideedest, mis oma kõige radikaalsemas osas ennustavad elu kujunemisele ruumis ja ajas üldiselt ainult ühte kohta. Selle asemel määratleb uus reegel, kus elu peaks tekkima, samuti selle võimaliku sageduse. Uus reegel selgitab põhilisi omadusi, mis on vajalikud elamiseks võimalikus ruumis paljude valssi parameetritega - see näitab viljakaid tsoone.
Selline elu-alane reegel ei muuda elusolendeid ilmtingimata mingiks eriliseks osaks. Bioloogia on ilmselt kõige keerulisem füüsiline nähtus meie universumis - või igas universumis, mis järgib teatud seadusi. Kuid võib-olla on see eripära äärmuslik piir: äärmiselt keeruline looduslik struktuur, mis tekib õigetes tingimustes, korra ja kaose piiril.
Ja see kontseptsiooni sõnastus, kus elu on täpselt looduse suure skeemi sisse põimitud, viib otseselt mõistatuse lahenduseni, milles on kaalukaid, kuid mitte lõplikke argumente, et elu peaks eksisteerima ohtralt ja et seda on äärmiselt harva.
Caleb Scharf
Caleb Scharf on Columbia ülikooli interdistsiplinaarse astrobioloogiakeskuse direktor; ta on raamatu "Gravity" mootorid: kuidas mulli puhuvad mustad augud valitsevad galaktikaid, tähti ja elu kosmoses.
