Книги с такими или подобными им названиями начнут появляться в конце XX века. Но нарисованная в них картина мира получит всеобщее признание лишь в следующем столетии, когда открытия, совершаемые в далеких друг от друга областях науки, сольются в единое целое. Это целое - скажу сразу - опрокинет нынешние представления о месте, занимаемом нами во Вселенной.
Докоперниканская астрономия поместила Землю в центре мироздания; Коперник низверг ее с этой исключительной позиции, открыв, что Земля - одна из многих планет, обращающихся вокруг Солнца. Развитие астрономии на протяжении следующих столетий упрочило коперниканский принцип: было признано, что Земля не только не находится в центре Солнечной системы, но и сама эта система расположена на периферии Галактики. Оказалось, что мы живем во Вселенной "где попало", в каком-то звездном предместье.
Астрономия занималась исследованием эволюции звезд, а биология - эволюции жизни на Земле, и наконец пути этих исследований пересеклись, или, скорее, слились как притоки одной реки: астрономия признала вопрос о всеобщности жизни в Космосе своим, а теоретическая биология помогла ей в этом. Так в середине ХХ века возникла первая программа поиска внеземных цивилизаций, получившая название CETI ( Communication with Extraterrestial Intelligence ). Однако эти поиски, которые велись несколько десятков лет при использовании все более совершенной и все более мощной аппаратуры, не привели к обнаружению внеземных цивилизаций или хотя бы их малейших следов в виде радиосигналов. Так возникла загадка Silentium Universi. Это "Молчание Космоса" в семидесятые годы попало в сферу внимания широкой общественности. Бесплодность попыток обнаружения "инопланетного разума" стала нелегкой проблемой для науки. Биологи уже установили, какие физикохимические условия делают возможным зарождение жизни из мертвой материи - и это не были какие-то исключительные условия. Астрономы доказали, что вокруг звезд должны существовать многочисленные планеты, а наблюдения показали, что это справедливо для значительной части звезд нашей Галактики. Тем самым напрашивался вывод, что жизнь возникает сравнительно часто в ходе достаточно обычных космических процессов, что ее эволюция должна быть естественным явлением в Космосе, а увенчание эволюционного дерева видов разумными существами также есть нечто вполне нормальное. Но этому образу населенного Космоса противоречило отсутствие внеземных сигналов, хотя все больше наблюдателей занимались их поисками на протяжении десятков лет.
Согласно всему, что знали астрономы, химики и биологи, Космос был полон звезд, схожих с Солнцем, и планет, схожих с Землей, так что, по закону больших чисел, жизнь должна была развиваться на бесчисленных планетах; но радиопрослушивание повсюду обнаруживало мертвую пустоту.
Ученые, объединенные в CETI, а потом в SETI ( Search for Extraterrestial Intelligence ), создавали различные гипотезы ad hoc , чтобы согласовать постулат о всеобщности жизни в Космосе с молчанием Космоса. Сначала они полагали, что среднее расстояние между космическими цивилизациями составляет от 50 до 100 световых лет. Затем эту цифру пришлось увеличить до 600 и даже до 1000 световых лет. Одновременно возникли гипотезы самоистребления Разума, такие, как гипотеза фон Хёрнера: дескать, безжизненность Космоса при высокой плотности космических цивилизаций объясняется тем, что каждой цивилизации угрожает самоубийство наподобие того, которое грозит человечеству в атомной войне; и хотя эволюция органической жизни продолжается миллиарды лет, ее последняя, технологическая стадия длится лишь несколько десятков столетий. Другие гипотезы указывали на угрозы, которые двадцатый век открыл не только в военной, но и в мирной технологической экспансии, уничтожающей - своими косвенными последствиями - биосферу как питомник жизни.
Как кто-то сказал, перефразируя известное изречение Витгенштейна, "vorüber man nicht sprechen kann, darüber musst man dichten " . По-видимому, Олаф Стейплдон, автор фантастического романа "Первый и последний человек", был первым, кто сформулировал нашу судьбу в словах: "Звезды рождают человека, и звезды его убивают". Но тогда, в тридцатые годы ХХ века, эти слова были скорее "поэзией", чем "правдой", были метафорой, а не гипотезой, претендующей на гражданство в науке.
Тем не менее любой текст может заключать в себе больше значений, чем вложил в него автор. Четыреста лет назад Роджер Бэкон утверждал, что возможны летающие машины, а также машины, которые будут мчаться по земле и ходить по морскому дну. Несомненно, он не представлял себе подобных устройств сколько-нибудь отчетливо, но мы, читая сегодня эти слова, не только знаем, что в них содержится правда, но обогащаем их значение множеством известных нам конкретных деталей, что придает больший вес этому высказыванию.
Нечто подобное произошло с предположением, которое я высказал в сборнике материалов американо-советской научной конференции CETI в Бюракане в 1971 г. (мой текст можно найти в книге "Проблема CETI", вышедшей в московском издательстве "Мир" в 1975 году). Я писал тогда: "Если бы распределение цивилизаций во Вселенной было не случайным и подчинялось определенным закономерностям, связанным с наблюдаемыми астрофизическими явлениями, то шансы быстрого установления контакта были бы тем ниже, чем сильнее была бы выражена связь этих закономерностей с характеристиками межзвездной среды, чем сильнее отличалось бы распределение цивилизаций от случайного. A priori нельзя исключить того, что существуют астрономически наблюдаемые индикаторы существования цивилизаций. (…) Из этого следует, что программа CETI среди своих принципов должна иметь и такой, который учитывал бы относительность, преходящий характер наших астрофизических данных, учитывал бы, (…) что новые открытия будут влиять на изменение даже основополагающих принципов программы CETI" .
Так вот: именно это произошло - или, скорее, постепенно происходит. Из новых открытий галактической астрономии, из новых моделей плането- и астрогенеза, как из разбросанных частей головоломки, начинает складываться новая картина истории Солнечной системы и зарождения жизни на Земле, картина столь же захватывающая, сколь и противоречащая прежним представлениям.
Если изложить дело в самом общем виде, то из гипотез, воссоздающих десять миллиардов лет истории Млечного Пути, следует, что человек возник, потому что Космос есть зона катастроф, а земля вместе с жизнью своим возникновением обязана необычной серии таких катастроф. Что Солнце породило свою планетную семью в результате происходивших неподалеку бурных катаклизмов, что затем Солнечная система вышла из зоны катастрофических возмущений и поэтому жизнь смогла возникнуть и развиваться, чтобы наконец овладеть всей Землей. В следующий миллиард лет, когда человек, в сущности, не имел никаких шансов на то, чтобы возникнуть, ибо Дерево Видов не оставляло ему для этого места, очередная катастрофа открыла путь антропогенезу - тем, что убила сотни миллионов земных существ.
В этой новой картине мира центральное место занимает творение посредством разрушения и вызванной им перестройки системы. Коротко это можно выразить так: Земля возникла потому, что Прасолнце вошло в зону уничтожения; жизнь возникла потому, что Земля покинула эту зону; а человек возник потому, что миллиард лет спустя стихия уничтожения обрушилась на Землю снова.
Эйнштейн, упорно не желавший мириться с индетерминизмом квантовой механики, как-то заметил: "Господь не играет с мирозданием в кости". Он хотел этим сказать, что явлениями на внутриатомном уровне не может управлять случай. Оказалось, однако, что Всевышний играет с мирозданием в кости не только в масштабе атомов, но и там, где речь идет о галактиках, звездах, планетах, о зарождении жизни и разумных существ. Что своим существованием мы обязаны катастрофам, случившимся "в нужном месте и в нужное время", а также катастрофам, которые тогда-то и там-то не произошли. Мы возникли, пройдя (если вспомнить об истории нашей звезды, нашей планеты, нашего биогенеза и эволюции) через множество игольных ушков; и поэтому 10 миллиардов лет, отделяющих зарождение протосолнечного облака газов от возникновения Человека Разумного, можно сравнить с гигантским слаломом, в котором не были задеты ни одни ворота. Уже известно, что ворот на трассе этого слалома было много и любое отклонение от трассы сделало бы возникновение человека невозможным; неизвестно, однако, как широка была эта трасса со всеми своими изгибами и воротами; иначе говоря, какова была вероятность безошибочного спуска, финишем которого стал антропогенез.
А значит, мир, каким его увидит наука будущего столетия, окажется множеством случайных катастроф, созидательных и разрушительных одновременно; причем случайным было именно это множество, а каждая из катастроф в отдельности подчинялась строгим законам физики.
I
Правило рулетки есть правило проигрыша огромного большинства игроков. Игрок, встающий из-за стола с выигрышем, - исключение из правила. Игрок, кото Проблема CETI. М., 1975, с.335 (пер. Б.Н. Пановкина). рый выигрывает достаточно часто, - редкое исключение; а игрок, приобретающий целое состояние благодаря тому, что чуть ли не каждый раз угадывает, на каком номере остановится шарик, - редчайшее исключение, невероятный счастливчик, о котором пишут в газетах.
Никакая серия выигрышей не является заслугой игрока, потому что не существует тактики выбора номеров, гарантирующей выигрыш. Рулетка - вероятностное устройство, то есть такое, конечное состояние которого нельзя достоверно предвидеть. Поскольку шарик всегда останавливается на одном из 36 номеров, игрок каждый раз имеет один шанс на выигрыш из 36. Тот, кто выиграл, поставив поочередно на два номера, исходно имел один шанс на двойной выигрыш из 1296, потому что вероятности случайных независимых событий (как это имеет место в рулетке) перемножаются. Вероятность трех выигрышей подряд составляет 1:46 656. Это очень малая, но поддающаяся расчету вероятность, ведь число конечных состояний при каждом розыгрыше одинаково: 36. Но если бы мы хотели рассчитать шансы игрока, принимая во внимание посторонние события (землетрясение, покушение террористов, смерть игрока из-за инфаркта), это окажется невозможно. Точно так же нельзя статистически вычислить вероятность выживания человека, который под артиллерийским обстрелом собирает на лужайке цветы и возвращается домой целым и невредимым с букетом в руках. Нельзя, хотя невозможность рассчитать, а тем самым и предсказать это событие не имеет ничего общего с непредсказуемостью, свойственной квантово-атомным явлениям. Судьбу собирателей цветов под обстрелом можно охватить статистикой только в том случае, если их очень много и если, кроме того, известно статистическое распределение цветов на лужайке, общее время их собирания, а также среднее количество снарядов на единицу обстреливаемой площади.
Составление такой статистики осложняется, однако, тем, что снаряды, не попавшие в собирателя, уничтожают цветы, изменяя их распределение на лужайке. Убитый собиратель выпадает из игры, которая заключается в собирании цветов под огнем, а из игры в рулетку выпадает тот, кому сперва повезло, а потом он проигрался вчистую.
Наблюдатель, миллиарды лет наблюдающий скопление галактик, мог бы рассматривать их как рулетки или лужайки с собирателями цветов и обнаружить статистические закономерности, которым подчиняются звезды и планеты; в конце концов он установил бы, как часто появляется в Космосе жизнь и как часто она может потом эволюционировать вплоть до возникновения разумных существ.
Таким наблюдателем могла бы быть долгоживущая цивилизация, а говоря точнее, сменяющие друг друга поколения ее астрономов.
Но если лужайка с цветами обстреливается хаотично (то есть плотность обстрела не колеблется вокруг некой средней величины и, стало быть, не поддается расчету) или если рулетка не является "честной", то никакой наблюдатель не составит "статистику частоты зарождения Разума в Космосе".
Невозможность создания такой статистики - скорее "практического", чем принципиального свойства. Она, в отличие от принципа неопределенности Гейзенберга, содержится не в самой природе материи, но "всего лишь" в не поддающемся расчету наложении друг на друга независимых друг от друга серий случайных событий самого разного масштаба: галактического, звездного, планетарного и молекулярного.
Галактика, рассматриваемая в качестве рулетки, на которой "можно выиграть жизнь", не является "честной рулеткой". Честная рулетка точно подчиняется единственному распределению вероятностей (1:36 в каждой игре). Но для рулеток, которые сотрясаются или меняют свою форму в ходе игры или в которых применяются всякий раз разные шарики, - для таких рулеток подобной статистической закономерности не существует. Правда, все рулетки и все спиральные галактики сходны между собой, однако же не тождественны. Галактика может вести себя, как рулетка возле печи: когда печь топится, нагретый диск рулетки искривляется и распределение выигрывающих номеров меняется. Опытный физик может учесть влияние температуры на рулетку; но если на нее воздействуют еще и сотрясения пола от проезжающих по улице грузовиков, его подсчеты окажутся недостаточными.
В этом смысле галактическая игра "на жизнь или смерть" есть игра на нечестных рулетках.
Я уже упомянул о том, что Эйнштейн утверждал, будто "Бог не играет с мирозданием в кости". Теперь мы можем дополнить то, что было сказано выше. Бог не только играет с мирозданием в кости, но к тому же играет по-честному - в точности теми же костями - лишь в наименьшем, атомном масштабе. Зато галактики - это такие огромные божьи рулетки, которые честными не назовешь. Оговорюсь, что речь идет о "честности" в математическом (статистическом), а не в каком-либо "моральном" смысле.
Наблюдая радиоактивный элемент, мы можем установить период его полураспада, то есть как долго следует ждать, чтобы распалась половина его атомов. Этим распадом управляет случайность, статистически честная - то есть одна и та же для этого элемента во всей Вселенной, независимо от того, находится ли он в лаборатории, в недрах Земли, в метеорите или в космической туманности. Его атомы всюду ведут себя одинаково.
Зато галактика в качестве "устройства, производящего звезды, планеты и иногда - жизнь" делает это - в качестве вероятностного устройства - нечестно, то есть не поддающимся расчету образом.
Этой ее созидательной деятельностью не управляет ни детерминизм, ни такой индетерминизм, который мы видим в мире квантов. Поэтому о ходе галактической "игры, ставкой в которой служит жизнь", можно судить лишь задним числом, когда выигрыш уже выпал. Можно воспроизвести приведший к этому ход событий, хотя предвидеть его заранее было бы нельзя. Можно реконструировать ход игры, хотя и не вполне точно, подобно воссозданию истории первобытных племен, от которых не осталось ни летописей, ни документов, а лишь творения человеческих рук, вырытые из земли археологом. Так галактическая астрономия превращается в "звездно-планетарную археологию", занятую воссозданием хода игры особого рода, главный выигрыш в которой - мы сами.
II
Добрых три четверти галактик имеют форму спирального диска с ядром, из которого выходят два рукава, как в нашем Млечном Пути. Галактическая туманность, состоящая из газово-пылевых облаков, а также из звезд (которые постепенно зарождаются в ней и гибнут), вращается, причем рукава вращаются с меньшей угловой скоростью, чем ядро, и, не поспевая за ним, скручиваются; как раз поэтому целое приобретает форму спирали. Но рукава перемещаются со скоростью, отличной от скорости звезд.
Тем, что галактика все же сохраняет форму спирали, она обязана волнам плотности, в которых звезды играют такую же роль, какую играют молекулы в обычном газе.
Вращаясь с неодинаковой скоростью, звезды, значительно удаленные от ядра, остаются за рукавом, зато вблизи ядра они догоняют спиральный рукав и пересекают его. Скорость, равную скорости рукавов, имеют лишь звезды, расположенные на полпути между ядром и периферией галактики, т. е. на так называемой коротационной окружности. Газовое облако, из которого должно было возникнуть Солнце с планетами, 5 миллиардов лет назад находилось у внутренней кромки спирального рукава. Оно догоняло рукав с небольшой скоростью - порядка 1 км/с. Оказавшись за фронтом волны плотности, газовое облако было "загрязнено" продуктами радиоактивного распада сверхновой звезды (изотопами иода и плутония). Эти изотопы распадались до тех пор, пока из них не возник новый элемент - ксенон. Между тем облако обжималось волной уплотнения, в которой оно оказалось; это стимулировало его конденсацию, пока не родилась наконец молодая звезда - Солнце. В конце этой фазы, примерно 4,5 миллиардов лет назад, поблизости вспыхнула другая сверхновая; она "загрязнила" околосолнечную туманность (ибо не весь протосолнечный газ успел сконденсироваться в Солнце) радиоактивным алюминием, что ускорило - а может быть, вызвало - формирование планет. Как показало математическое моделирование, для того чтобы газовая оболочка, вращающаяся вокруг молодой звезды, подверглась фрагментации и начала конденсироваться в планеты, необходимо "вмешательство извне" в виде мощного толчка; таким толчком стал удар от сверхновой, вспыхнувшей неподалеку от Солнца.
Откуда обо всем этом известно? Из состава радиоизотопов, содержащихся в метеоритах Солнечной системы; зная период полураспада этих изотопов (иода, плутония, алюминия), можно рассчитать, когда протосолнечная туманность была ими "загрязнена". Это произошло по меньшей мере дважды; различное время распада этих изотопов позволяет установить, что первое "загрязнение" в результате вспышки сверхновой произошло сразу после того, как протосолнечная туманность оказалась на внутренней кромке галактического рукава, а второе "загрязнение" (радиоактивным алюминием) - примерно 300 миллионов лет спустя.
Итак, самый ранний период своей жизни Солнце провело в зоне сильной радиации и резких ударов, стимулирующих планетогенез, а потом, с отвердевающими и застывающими уже планетами, вышло в сильно разреженное пространство, огражденное от звездных катастроф; поэтому жизнь на Земле могла развиваться без убийственных для нее помех.
Как следует из этой картины Вселенной, коперниканский принцип, согласно которому Земля вместе с Солнцем находится не в особо выделенном месте, а "где попало", оказывается под серьезным сомнением.