Da bi ugotovili, ali življenje obstaja zunaj Zemlje, se moramo spoprijeti s svojim pomenom v vesolju. Smo nekaj unikatnega ali nismo nič posebnega?
Vsi živimo na majhnem planetu, ki kroži okoli zvezde srednjih let, ki je ena od približno 200 milijard zvezd v velikem vrtincu snovi, ki tvori galaksijo Rimske ceste. Naša galaksija je ena izmed verjetno več sto milijard podobnih struktur v opazovanem vesolju, njen obseg pa je danes v vseh smereh od nas več kot 270 000 000 000 000 000 000 000 (2,7 × 1023) milj.
Po katerem koli bednem človeškem merilu je vesolje ogromno snovi in ogromno prostora. Naša vrsta je nastala v nepomembnem trenutku ogromne zgodovine in zdi se, da bo z našo udeležbo ali brez nje še daljša prihodnost.
Poskusi opredeliti svoj položaj in ugotoviti svoj pomen se morda zdijo nekakšna hipertrofirana šala. Moramo biti pošastno neumni, če si predstavljamo, da sploh lahko najdemo kakršen koli smisel zase.
Vendar poskušamo storiti prav to, kljub naši očitni povprečnosti, ki je postala vidna, ko je renesančni znanstvenik Nikola Kopernik pred približno 500 leti Zemljo nehal obravnavati kot središče sončnega sistema. Njegova ideja je postala eno največjih znanstvenih odkritij v zadnjih nekaj sto letih in pomemben pokazatelj na naši poti do razumevanja notranje strukture kozmosa in narave resničnega sveta.
V svojih poskusih, da ocenimo svojo vrednost, se soočimo z uganko: nekatera odkritja in teorije nakazujejo, da je življenje lahko običajno in običajno, druga pa nasprotno. Kako naj začnemo združevati svoje znanje o vesolju - od bakterij do Velikega poka -, da razložimo, ali smo pomembni ali ne? In ko izvemo več o svojem mestu v vesolju, poskušamo razumeti, kaj vse to pomeni za naše poskuse, da ugotovimo, ali v vesolju obstajajo druga živa bitja? Kakšni bodo naši nadaljnji koraki v tej smeri?
Kaj vemo
Promocijski video:
V 1600-ih je trgovec in znanstvenik Antony van Leeuwenhoek z lastnoročno izdelanimi mikroskopi postal prva oseba, ki je videla bakterije, kar ga je popeljalo v tuj svet mikrokozmosa. Ta izjemen spust, to drsenje po stopnicah fizičnih dimenzij v divje rastoči svet v nas je bil prvi korak k razumevanju, da sestavni deli našega telesa, naša masa molekularnih struktur obstajajo na skrajnem koncu spektra biološke lestvice. Dvomim, da so ljudje pred neverjetnim odkritjem Levenguka imeli priložnost razmišljati o tem dejstvu, ne na površni, ampak na neki drugi, globlji ravni.
Streptococcus pyogenes bakterije
Na Zemlji obstajajo organizmi, ki so fizično večji in bolj masivni kot mi - poglejte kite ali drevesa. Vendar smo veliko bližje zgornjemu koncu življenjske lestvice kot mikroskopskemu koncu. Najmanjše razmnoževalne bakterije so stotine milijard krat manjše od metra, najmanjši virusi pa so še vedno desetkrat manjši. Človeško telo je približno 10 ali 100 milijonov krat večje od najpreprostejšega življenja, ki ga poznamo.
Med toplokrvnimi kopenskimi sesalci smo tudi mi med velikimi osebki, vendar ne na samem vrhu lestvice. Na nasprotnem koncu so naši najmanjši sorodniki, drobne rovke - zelo majhna bitja volne in mesa, težka le dva grama. Obstajajo na robu možnega, njihova telesa pa nenehno izgubljajo toploto, ki jo s pomočjo obilne hrane težko nadomestijo.
Vendar je večina sesalcev natančneje blizu svoje velikosti kot naša - še posebej, če upoštevamo, da je povprečna telesna teža populacije sesalcev 40 gramov. Naša kompleksna inteligentna telesa, ki temeljijo na celicah, so na samem vrhu in razmeroma malo sesalcev je večjih od nas.
Brez dvoma smo na tem robu, na tej meji med zapleteno raznolikostjo biološko majhnih in omejenimi zmožnostmi biološko velikih. Zdaj pa si predstavljajte naš planetarni sistem. Naša zvezda ni ena najpogostejših vrst zvezd (večina jih je manjša po masi), naše orbite so trenutno bolj zaobljene in bolj oddaljene med seboj kot v večini drugih eksplanetarnih sistemov in nimamo nobenih super- Zemlja med našimi planetarnimi sosedi.
Ta vrsta sveta, nekajkrat večja od Zemlje po masi, je zastopana v vsaj 60% vseh sistemov, v našem sončnem sistemu pa ne. Če bi bili arhitekt planetarnih sistemov, bi potem mislili, da je naša zasnova izolirana, nekoliko drugačna od običajne.
Nekatere od teh značilnosti temeljijo na dejstvu, da se je naš sončni sistem izognil večji dinamični reorganizaciji, ki je večina drugih planetarnih sistemov ni uspela. To ne pomeni, da nam je zagotovljena mirna in mirna prihodnost - najnovejše simulacije gravitacije kažejo, da lahko v nekaj sto milijonih letih na naš sistem vpliva bolj kaotično obdobje.
V naslednjih petih milijard letih se bo sonce lahko razširilo z nastopom grčevitega obdobja staranja in znatno spremenilo obsevanje planetov. Vsi kazalniki kažejo, da zdaj živimo v vmesnem ali mejnem času, v prehodnem obdobju med zvezdniško-planetarno mladostjo in prihodnjim obdobjem šibkosti.
Naš relativno miren obstoj v tem obdobju, če ga ocenimo za nazaj, ni presenetljiv. Tako kot pri drugih vidikih našega položaja tudi mi živimo v zmernih krajih, ne pretoplo in ne prehladno, tudi naše okolje ni preveč aktivno in ni preveč inertno, ni preveč nestanovitno in ni povsem brez sprememb.
Poleg tega je danes očitno, da se ta astrofizično umirjena soseska širi daleč čez meje naše galaksije. Z vidika vesolja kot celote obstajamo v obdobju, ki je veliko starejše od hitrega in nasilnega obdobja mladega, vročega prostora. Povsod se postopek izdelave zvezd upočasnjuje. Druga sonca, drugi planeti se oblikujejo s povprečno hitrostjo, ki je le 3% od tiste, ki je bila v obdobju od 11 do 8 milijard let.
Te zvezde se začnejo počasi premikati po vesolju. Če govorimo v velikem kozmološkem smislu, se je naše vesolje po velikem poku začelo upočasnjevati šele pred 6 ali 5 milijardami let. Temna energija, rojena iz samega vakuuma, pospešuje rast vesolja in pomaga zatirati razvoj večjih kozmičnih struktur. Toda to pomeni, da je življenje v ločeni prihodnosti na koncu obsojeno na dolgočasno izolacijo v vedno bolj nerazumljivem vesolju.
Vse te dejavnike združimo in potem postane jasno, da je naš pogled na notranji in zunanji prostor močno omejen. To je pogled z ozkega pola. Dejansko bi bilo naše intuitivno razumevanje naključnih dogodkov in znanstveni razvoj na področju statističnega sklepanja drugačen, če bi obstajale druge okoliščine na področju reda ali kaosa, prostora in časa.
In že samo dejstvo, da smo predaleč od katerega koli drugega življenja v vesolju - do točke, ko še nismo uspeli ujeti nobenega od njegovih znakov ali ga srečali, močno vpliva na sklepe, ki jih lahko sklepamo.
zaključki
Imamo veliko dokazov, ki podpirajo Kopernikovo osnovno idejo, da nismo nič posebnega. A hkrati obstaja več značilnih značilnosti našega okolja, ki kažejo nasprotno.
Nekatere od teh lastnosti so povzročile tako imenovano antropično načelo, po katerem se zdi, da so nekatere temeljne konstante v naravi "fino uglašene", zato so temeljne lastnosti vesolja uravnotežene blizu meja, ki omogočajo obstoj zemlje in življenja na njej. Če greš predaleč v katero koli smer, je narava kozmosa lahko popolnoma drugačna.
Relativno moč gravitacije nekoliko spremenite, nato pa zvezde bodisi sploh ne bodo nastale in ne bodo nastali težki elementi ali pa bodo nastale ogromne zvezde, ki bodo nato hitro izginile, ne da bi imele sledi, potomcev in poti do življenja. In če spremenite elektromagnetne sile, bodo kemične vezi med atomi prešibke ali premočne, da bi ustvarile različne molekularne strukture, ki vam omogočajo tako neverjetno zapletenost v vesolju.
Spiralna galaksija NGC 4258
Kaj mislimo o vseh teh protislovjih? Po mojem mnenju nas dejstva potiskajo k novi znanstveni ideji našega relativnega prostora v vesolju, k ločitvi tako s Kopernikovimi načeli kot z antropičnimi idejami, prav tako pa mislim, da bo s premikanjem v tej smeri ta nova ideja postala neodvisno načelo. Morda lahko tej novi ideji rečemo kozmo-kaotično načelo, platforma med redom (prvotni pomen grške besede kosmos) in kaosom.
Njeno bistvo je v tem, da bo življenje in zlasti življenje na Zemlji vedno na mestu stika ali na stičišču con, ki jih določajo lastnosti, kot so energija, lokacija, obseg, čas, red in kaos. Dejavniki, kot so stabilnost ali kaos planetarnih orbit ali spremembe podnebja in geofizike na planetu, so neposredna manifestacija teh značilnosti.
Če se preveč premaknete od teh meja, se bo ravnotežje premaknilo v neugodno stanje. Naše življenje zahteva pravilno kombinacijo sestavin, mešanico umirjenosti in kaosa - pravo kombinacijo jina in janga.
Približevanje tem mejam omogoča takšne spremembe in variacije, vendar se človek ne sme preveč približati, da ne bi nenehno preplavil samega sistema. Obstajajo očitne vzporednice s konceptom bivalnega območja (območje Zlatokos), po katerem je temperatura vesoljskega okolja za planet okoli zvezde v ozkem območju parametrov.
Če obstavimo obstoj življenja, je bivalno območje lahko veliko bolj dinamično - ni ga treba določiti v prostoru in času. Namesto tega gre za nenehno premikajočo se, previjajočo se in upogibno pot s številnimi parametri - kot so poti, ki jih položijo roke in noge plesalca.
Če je univerzalno pravilo, da življenje lahko obstaja le pod temi pogoji, se pojavijo nekatere zanimive možnosti glede našega pomena v vesolju. V nasprotju s Kopernikovimi strogimi idejami, ki poudarjajo našo povprečnost in zato predvidevajo veliko število podobnih pogojev v vesolju, predstava, da življenje zahteva prilagajanje različnih in dinamičnih parametrov, zmanjšuje število možnosti.
Možnosti za življenje, ki izhajajo iz tega novega pristopa, se razlikujejo tudi od antropičnih idej, ki v svojem najbolj radikalnem delu napovedujejo le eno mesto za oblikovanje življenja v prostoru in času nasploh. Namesto tega novo pravilo določa, kje naj bi se življenje pojavilo, kot tudi potencialno pogostost, s katero to počne. Novo pravilo pojasnjuje temeljne značilnosti, ki so potrebne za življenje v možnem prostoru s številnimi parametri valčenja - označuje plodna območja.
Tovrstno pravilo o življenju ni nujno, da živa bitja spremeni v nek poseben del resničnosti. Biologija je verjetno najbolj zapleten fizični pojav v našem vesolju - ali v katerem koli vesolju, ki upošteva določene zakone. Toda to je morda skrajna meja lastnosti: izjemno zapletena naravna struktura, ki nastane v pravih pogojih, na meji reda in kaosa.
In ta formulacija koncepta, kje točno se življenje prilega večji shemi narave, vodi neposredno k rešitvi uganke, v kateri obstajajo prepričljivi, ne pa tudi dokončni argumenti, da bi moralo biti življenje v izobilju in da je izjemno redko.
Caleb Scharf
Caleb Scharf je direktor interdisciplinarnega astrobiološkega centra na univerzi Columbia; je avtor knjige Gravity's Engines: Kako črne luknje, ki pihajo mehurčke, vladajo galaksijam, zvezdam in življenju v kozmosu.