Песъчинка в пустинята: Защо опитите да намерим други обитаеми вселени са обречени на провал

За много учени е извънредно трудно да се примирят с този факт, казва професорът от Масачузетския технологичен институт /MIT/ Алън Лайтман.

Като повечето хора на планетата Земя и аз бях хипнотизиран от първите изображения от космическия телескоп „Джеймс Уеб“ -  дантелените извивки на галактиките, нишките на мъглявините в кайсиев цвят, остатъците от избухналите звезди. По-малко живописна, но все пак революционна част от мисията на телескопа е да търси признаци на живот в отдалечените кътчета на Вселената. „Джеймс Уеб“ изпълнява важна задача, като анализира звездната светлина, преминаваща през атмосферите на далечни планети. Всеки вид молекула оставя свой отпечатък върху предаваната светлина, а някои от тях, като кислород, въглероден диоксид и метан, показват наличието на живот. Телескопът вече е намерил доказателства за наличието на въглероден диоксид на поне една планета, извън нашата Слънчева система.

С милиарди планети в нашата галактика и милиарди галактики във Вселената, не са много учените, които вярват, че нашата планета е единственото място, където съществува живот. Но откриването на определени доказателства за съществуването на живи същества в други части на космоса има дълбоко емоционално, психологическо, както и философско и теологично значение. Подобна находка ще принуди хората да преразгледат някои фундаментални вярвания - как да дефинираме понятието „живот“? Какви са възможните му разновидности? Откъде сме дошли ние, живите същества? Има ли някаква космическа съобщност?

Всъщност последните научни изследвания показват, че животът във Вселената е рядкост. Преди няколко години използвах резултатите от сателита „Кеплер“, за да изчисля дела на звездите с потенциално обитаеми планети. Тогава пресметнах, че дори на всички потенциално обитаеми планети да имат живот, евентуалният дял на материя във Вселената в жива форма е невероятно малък  - около една милиардна част от една милиардна. Това е като няколко песъчинки в пустинята Гоби. Разбира се, ние живите същества представляваме много особено устройство и подредба от атоми и молекули.

Но животът е още по-рядко срещан феномен. В средата на 70-те години австралийският физик Брандън Картър отбелязъл, че нашата Вселена е много добре пригодена за появата на живот. Например, ако ядрената сила, която държи ядрата на атомите заедно, беше малко по-слаба, тогава сложните атоми, необходими за живота, никога не биха се образували. Ако пък беше малко по-силна, то тогава целият водород в Младата Вселена би се превърнал в хелий. Без водород нямаше да има вода, а биолозите смятат, че именно заради това, той е от съществено значение за живота.

Ще приведа още един пример - ако „тъмната енергия“, която изпълва космоса и бе открита през 1998 г., беше малко повече, отколкото е в действителност, Вселената щеше да се разшири толкова бързо, че материята никога нямаше да се събере в едно, за да образува звезди – своеобразен инкубатор на сложните атоми, необходими за живота. Но при малко по-малко „тъмна енергия“, Вселената щеше да се срине толкова бързо, че звездите няма да имат време да се образуват.

Наблюдението на Картър, че Вселената е идеално пригодена за появата на живот, е наречено „антропен принцип“. Във връзка с този принцип възниква един дълбок въпрос: защо? Защо Вселената се вълнува от наличието на жива материя? Теологичният отговор на този въпрос е -  нашата вселена е създадена от всемогъщо и целенасочено същество, на което животът е бил необходим. Но има и друго , по-научно обяснение. Това се крие във факта, че Вселената е само една от огромния брой вселени, наречени мултивселени, които имат широк диапазон от стойности за силата на ядреното взаимодействие, количеството тъмна енергия и други фундаментални параметри. В повечето такива вселени тези стойности попадат извън тесния диапазон, който би позволил възникването на живот. Живеем в една от благоприятните за живот вселени, иначе нямаше да сме тук и нямаше да задаваме този въпрос. Нашето съществуване и самата Вселена е просто случайност, едно от хвърлянията на космическите зарове.

Този ход на мисли обяснява защо планетата Земя има толкова благоприятни условия за живот: течна вода, умерени температури за момента, изобилие от кислород за по-висока скорост на метаболизма. Очевидното обяснение е, че има много планети, дори в нашата Слънчева система, които нямат течаща вода, приятни температури или кислородна атмосфера. На тези планети няма живот. Ние сме тук, за да строим къщи, да пишем романи и да задаваме въпроси за съществуването, защото живеем на една от малкото планети, където има подходящи условия за живот. Живата материя е не само рядка в дадена Вселена, но и не съществува в повечето възможни Вселени.

По времето, когато Картър публикува статията, току-що бях завършил дипломната си работа и правех изследвания по астрофизика в университета „Корнел“.

През двете ми години в „Корнел“ живеех в апартамент с голям прозорец с изглед към езерото Каюга. Всеки ден езерото изглеждаше различно, сякаш нов художник го беше нарисувал. Прекарах часове в мислене за уравнения, гледайки езерото, неговите променящи се цветове и текстура.

В "Корнел" срещнах няколко титани на науката като Едуин Салпетър, Томас Голд и Ханс Бете. Бях в близък контакт с Голд, теоретичен астрофизик и биофизик, роден във Виена през 1920 г. Томас не беше особено опитен в математиката, но беше брилянтен и смел интуитивист. С форма на бъчва, с румено лице и широка усмивка, той имаше твърдо мнение за всичко и не се срамуваше да се опълчва на научното статукво. Той бързаше да хвърля нови идеи като стрелички по дъска за дартс. Повечето от тях попаднаха в центъра, но не всички.

През 1948 г. Голд, в сътрудничество с други астрофизици, оспорил „Теорията за Големия взрив“ с теория за "устойчивото състояние". Според тази теория Вселената никога не е имала начало. Изглежда непроменена, но и  разширяваща се, поради хипотетичното допускане за постоянно създаване на нова материя. В крайна сметка теорията за „устойчивото състояние“ се оказала погрешна. През 1968 г. Голд предположил и бил прав, че новооткритите пулсиращи радиовълни от космоса са причинени от бързо въртящи се неутронни звезди. През 70-те години на миналия век той твърдял, че нефтът, открит на земята, не се е образувал в резултат на разлагането на органичен материал, както смятат повечето геолози, а е присъствал дълбоко под земята по време на формирането на планетата. Той дори убедил шведска енергийна компания да пробие проучвателен кладенец в метеоритен кратер. Тълкуването на получената утайка обаче било силно противоречиво и компанията фалирала.

Имам ярки спомени как стоях в офиса на Томас, опитвайки се да реша задача чрез уравненията на дъската, и той ми махна да се отдалеча в отчаяние и каза отговора, просто визуализирайки проблема в главата си. Този вид физическа интуиция е обща за повечето учени, но Томас я притежаваше в удивителна степен.

Той също така беше много сръчен. Един ден Томас ми показа красив трикрак стол, който сам той беше проектирал и издълбал. Според него всички столове е трябвало да бъдат направени по този начин. Дори ако краката са с различна дължина, те ще стоят здраво на пода, защото три точки (краищата на краката на стола) определят една равнина (пода). Добавете четвърта точка като четвърти крак и ако не е отрязана на точната дължина, краят й няма да лежи в същата равнина като първите три. На четири крака столът може да се люлее напред-назад, а краищата на всеки три от тях ще лежат в равнината на пода, а четвъртият ще бъде не на място. С други думи, трите крака позволяват само едно решение за позицията на стола, докато четирите крака позволяват няколко.

Като се замисля за трикракия стол на Томас, разбирам, че това е идеалната метафора за единствената Вселена, за която повечето учени мечтаят. Физиците, особено теоретичните физици, биха искали да мислят, че има само една възможна Вселена, която е в съответствие с основните закони на природата. Като едно уникално решение на кръстословица или стол само с три крака. Ако това е така, ще можем да изчислим защо нашата Вселена е такава, каквато е.

Много учени са обезпокоени от възможността да съществуват много различни Вселени с други свойства и различни и разнообразни решения на едни и същи фундаментални природни закони. Все едно да влезете в магазин за обувки и да откриете, че размер 3 ви подхожда, но размер 6 и 11 също ви пасват добре.

Съвременните физици се гордеят с това, че изчисляват всичко на базата на „Първите принципи“, тоест на няколко фундаментални закона. Например, един физик може лесно да изчисли с каква скорост топката се удря в пода, когато падне от височина три фута, използвайки принцип, известен като „запазване на енергията“- общата енергия в затворена система е постоянна, дори ако системата променя формата си. На свой ред запазването на енергията следва от един по-дълбок принцип, наречен "стационарност" -  законите на природата не се променят при преминаване от един момент към друг.

Използвайки основни принципи, физиците са успели да обяснят цвета на небето, пълните орбити на планетите, силата на магнетизма в електрона и много други явления. Но ако има много различни вселени, които отговарят на едни и същи първоначални принципи и закони, тогава фундаменталната природа на нашата Вселена не би се подала на обяснение и изчисление. Така някои основни свойства на Вселената би трябвало да са случайни. Физиците невавиждат случайността, защото ако имаше твърде много от нея, нищо не можеше да се предвиди. Колите внезапно биха излитали във въздуха. В някои дни Слънцето би изгрявало, а в други не. Изобщо светът би бил твърде плашещо място.

Има още един смущаващ аспект на идеята за мултивселената. Дори и да има толкова много други вселени, възможно е да не съществува начин да се докаже или опровергае тяхното съществуване. По определение Вселената е затворена област от пространство и време, който не изпраща сигнал към друга такъва област, даже в безкрайното бъдеще. Така вселените не взаимодействат една с друга. Хипотетичното съществуване на вселени трябва или да бъде прието, или отхвърлено. Учените не обичат случайността и не обичат да бъдат принуждавани да приемат нещо, което не могат да докажат. Но мултивселената и други аспекти на странния космос, в който се намираме, са не само неизвестни в даден момент, но и фундаментално непознаваеми. Този възглед противоречи на дългата научна традиция, но предлага малко смирение, което е добро лекарство за всяка професия.

Хипотезата за мултивселената не се приема от всички учени. Но едно е почти сигурно - животът в нашата Вселена е изключително рядък. Вече обясних, че животът в космоса не е често срещан, тъй като само малка част от материята съществува в жива форма. Животът също е рядък във времето, в дългата разгръщаща се история на Вселената. В някакъв момент в бъдещето, може би след няколкостотин милиарда години, когато всички звезди са изгорели и всички източници на енергия са изчерпани, животът в нашата Вселена ще приключи - не само живот като на Земята, но и живот от всякакъв вид. Ще изчезне Ерата на Живота.

Какво трябва да осъзнаем? Според мен чувството за родство с всички живи същества. Ние сме единственият механизъм, чрез който Вселената се самонаблюдава. Като няколко песъчинки в пустинята, ние сме тази специална подредба от атоми и молекули, които се опитват да разберат и уловят ослепителния спектакъл на съществуването. В ограничен, но истински смисъл, ние, живите същества, помагаме да се даде смисъл на Вселената. Без нас пространството щеше да е просто пространство.

Източник: The Atlantic

Превод и редакция: Стоян Сираков