Математика космоса. Как современная наука расшифровывает Вселенную

Я употребил по отношению к жизни слово «описание», а не «определение», потому что неясно, имеет ли смысл определять жизнь. В этом вопросе слишком много серых зон, и из любой формулировки, вероятно, найдутся исключения. Скажем, пламя обладает многими характеристиками жизни, включая и способность к воспроизведению, но мы же не станем считать пламя живым. А вирусы — живые они или нет? Ошибкой было бы воображать, что существует какая-то штука

, которую мы называем жизнью, и нам необходимо лишь разобраться, что это за штука. Жизнь — это концепция, которую наш мозг извлек из сложности окружающего мира и считает важной. А нам предстоит выбрать, что это слово означает.

Сегодняшние биологи в большинстве своем изучали в процессе подготовки молекулярную биологию, и теперь они рефлекторно мыслят в категориях органических (основанных на углероде) молекул. Они приложили массу усилий и необычайную изобретательность, чтобы понять, как работает жизнь на нашей планете, поэтому вряд ли стоит удивляться, если образ инопланетной жизни, сложившийся в их головах, подозрительно похож на жизнь здешнюю. Математики и физики склонны мыслить структурно. С этой позиции главное, что характеризует жизнь, даже на этой планете, — это не то, из чего она сделана. Это как она ведет себя

.

Одно из самых общих описаний «жизни» придумал Стюарт Кауфман, один из основателей теории сложности. Он, кстати, использовал другое словосочетание: автономный агент. Это «нечто, способное как воспроизвести себя, так и реализовать по крайней мере один термодинамический рабочий цикл». Как и во всех остальных случаях, это попытка ухватить те ключевые черты, что отличают живые организмы от всего остального. Результат неплох. Главное в нем — поведение, а не ингредиенты. Он избегает определения жизни с упором на ее весьма размытые границы, а скорее пытается отразить ее замечательные отличия от большинства остальных систем.

Если бы мы обнаружили на чужой планете нечто, что вело бы себя как компьютерная программа, мы не стали бы объявлять это нечто формой инопланетной жизни. Мы отправились бы на поиски существа, написавшего эту программу. Но если бы мы нашли там нечто, что удовлетворяло бы условиям Кауфмана, мне кажется, мы, вероятно, сочли бы его живым.

* * *

Конкретный пример.

Некоторое время назад мы с Джеком Коэном разработали для одного музейного проекта четыре варианта инопланетной среды. Моделью для самого экзотического из них — мы назвали его Nimbus — в основных чертах стал Титан. Оригинальное описание его содержит гораздо больше подробностей, таких как эволюционная история и социальная структура.

Nimbus, каким мы себе его вообразили, — это экзолуна с плотной атмосферой из метана и аммиака. Толстый слой облаков делает поверхность очень хмурой. Жизнь на Nimbus основана на кремнеметаллической химии, в которой вкрапления атомов металлов позволяют кремнию образовывать скелетную основу больших, сложных молекул. Металлы появляются при падении метеоритов. Среди ранних форм жизни на такой планете могли бы возникнуть металлоидные пленки из тонких волокон, несущих слабые электрические токи. Они могли бы перемещаться, выпуская вперед длинные усики. Небольшие сети таких усиков могли выполнять простые вычисления и эволюционировали в сторону усложнения. Эти примитивные существа (в нашем примере) вымерли полмиллиарда лет назад, но оставили после себя электронную экосистему, основанную на кремнии.

Сегодня самые поразительные видимые особенности (придуманной нами) планеты — сказочные замки, замысловатые системы примерно концентрических кремнеметаллических стен, удерживающих внутри себя этановые/метановые озера. Эти озера служат благоприятной средой для чешуек — электронных существ, развившихся на базе прежних пленок. Чешуйки представляют собой тонкие плоские осколки кремниевой породы, покрытые кремнеметаллическими электронными схемами. Они участвуют в сложной эволюционной гонке, в которой захватывают схемы других чешуек. Время от времени возникают новые схемы, которые лучше справляются с этой задачей. К настоящему моменту они прекрасно умеют это делать. Основу их размножения составляет матричное копирование. Подвижная чешуйка наносит химический образ своей схемы на чистый камень. Этот образ служит шаблоном для выращивания зеркальной копии схемы. Затем копия отщепляется от камня. Ошибки копирования служат аналогом мутаций; захват схем ведет к рекомбинации элементов и дает некоторым чешуйкам конкурентные преимущества в плане выживания.