История жизни на планете Земля, а также других планетарных систем, потенциально благоприятных для жизни, тесно связана с историей Вселенной. Так как все известные нам формы жизни базируются на химических элементах, образующихся в результате гибели звезд-гигантов, Вселенная должна иметь достаточно солидный возраст, чтобы эти звезды могли сформироваться и пройти весь путь своей эволюции. Современная космологическая теория утверждает, что возраст Вселенной составляет 13,7±0,13 миллиардов лет и первые звезды сформировались через сотни миллионов лет после Большого взрыва. Как минимум, некоторые звезды образовались со стабильными планетарными системами, где, по всей вероятности, могли бы произойти биохимические реакции, приводящие к возникновению жизни.
Автор статьи разделяет космологическую историю на несколько периодов-этапов, начиная от момента Большого взрыва до появления форм разумной жизни. Физический этап описывает возникновение Вселенной и материи в ней, космический синтез ядер, образование первых звезд и галактик. Химический этап начался тогда, когда звезды-гиганты в результате внутризвездного синтеза ядер стали источником сырья для ингредиентов, необходимых для жизни. Таким образом более тяжелые химические элементы накапливались в зарождающихся планетах и лунах и послужили материалом для образования добиологических биомолекул. Биологический этап описывает возникновение ранних форм жизни, их эволюцию посредством дарвиновского естественного отбора и появление сложных многоклеточных форм жизни. И, наконец, во время когнитивного этапа сложные формы жизни эволюционировали в разумные формы, обладающие способностью самосознания и создания технологий с помощью целенаправленного преобразования энергии и материалов. В заключение автор пытается ответить на вопрос, является ли жизнь на Земле правилом или исключением.
ВВЕДЕНИЕ
За последние десятилетия благодаря беспрецедентному потоку новых данных в науках о Космосе произошла двойная революция.
Во-первых, благодаря космическим аппаратам COBE (Cosmic Background Explorer - "спутник-зонд для измерения космических фоновых излучений") и WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - "аппарат для изучения реликтового излучения, названный в честь одного из руководителей проекта Д.Уилкинсона"), удалось чрезвычайно точно определить свойства космического микроволнового фонового излучения. Это позволило дать ответы на многовековые вопросы о Вселенной: каковы ее возраст, геометрия, из чего она состоит и когда появились первые звезды.
Эти наблюдения, объединенные с результатами исследования распределений галактик и их скоплений во Вселенной, полученные с помощью телескопов SDSS (Sloan Digital Sky Survey - Слоановский цифровой обзор неба) и 2dF (2dF Galaxy Redshift Survey - обзор галактического красного смещения), а также телескопа Хаббл (Hubble Space Telescope Key Project) и многих других исследований, легли в основу так называемой космологической модели космической "гармонии" ( CDM-модели).
Согласно этой модели, возраст Вселенной составляет 13,7 миллиардов лет, она состоит на 4 процента из барионной материи, на 23 из темной материи и на 73 из темной энергии. Константа Хаббла, характеризующая космическое расширение, составляет 71 км/сек/Mpc, а плотность вещества во Вселенной практически совпадает с критическим значением для плоской Вселенной.
Во-вторых, с помощью анализа данных различных методик наблюдения космических объектов были открыты сотни экзопланет в соседних с нами галактиках. На 4 февраля 2012 года общее число таких планет составляло 758, а недавние исследования показывают, что у каждой 100-миллиардной звезды в галактике Млечный путь находится в среднем 1,6 планеты. Если это так, то можно предположить, что только в одной нашей галактике располагаются сотни миллиардов планет (не говоря об их возможных спутниках вроде нашей Луны).
Несмотря на то что большинство из перечисленных результатов были получены с помощью наземных телескопов с использованием эффекта Допплера, методики пролета и техники гравитационного микролинзирования, данные с двух спутников: Corot (запущенный в декабре 2006 года) и Kepler (запущенный в марте 2009 года), - позволили быстро увеличить статистику таких открытий. В частности, спутник Kepler был предназначен для поиска планет, похожих на Землю, в обитаемой зоне нашей галактики или рядом с ней. К декабрю 2011 года с помощью этого спутника было зарегистрировано 2326 кандидатов, 207 из которых имели массу, близкую к земной. Тогда же было подтверждено, что в созвездии Лиры (950 световых лет от Земли) два экзо-планетных кандидата размером с Землю вращаются вокруг звезды немного меньшей, чем Солнце (91 процент солнечной массы). К сожалению, обе эти планеты вращаются ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу, и соответственно, температуры на их поверхности значительно выше той, что могут перенести живые организмы. По оценкам команды Kepler, 5,4 процента всех звезд имеют планеты с такими же размерами, как Земля.
Суммируя вышесказанное, можно заключить, что космологические и экзопланетарные данные указывают на то, что в нашей галактике существует много планетарных систем, где потенциально может быть жизнь. Если считать, что во всей Вселенной работают одни и те же законы физики и химии, то это заключение можно распространить на сотни миллиардов других галактик, расположенных в пределах видимой части нашей Вселенной.
Таким образом, историю возникновения жизни во Вселенной можно представить как последовательные стадии самоорганизации материи во все более сложные структуры: от первых атомных ядер в звезды и планеты (физический этап), от тяжелых химических элементов в биомолекулы (химический этап), а также в живые организмы со все более сложной структурой (биологический этап), и, наконец, в мыслящие ансамбли биомолекул, способных к дальнейшему развитию (когнитивный этап). В этом смысле становится ясно, что история жизни во Вселенной - центральный вопрос астробиологии - начинается с возникновения самой Вселенной.

ФИЗИЧЕСКИЙ ЭТАП
http://wwwinfo.jinr.ru/~jinrmag/win/2013/1/as1.htm

ХИМИЧЕСКИЙ ЭТАП
http://wwwinfo.jinr.ru/~jinrmag/win/2013/2/as2.htm

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ЭТАП
http://wwwinfo.jinr.ru/~jinrmag/win/2013/3/as3.htm

КОГНИТИВНЫЙ ЭТАП
http://wwwinfo.jinr.ru/~jinrmag/win/2013/4/as4.htm

Зачем возник разум?
Обзор Марчело Глайзера (Ганновер, США) "От зарождения Вселенной для появления жизни", опубликованный в 1-4-м номерах нашей газеты, завершается сегодня послесловием-комментарием Вадима БЕДНЯКОВА, заместителя директора Лаборатории ядерных проблем имени В.П.Джелепова. Именно с его помощью эта публикация состоялась.
Почему этот обзор попал в "Дубну"? Можно сказать, по иронии судьбы и/или из-за сложности самого текста на английском языке. Тема, безусловно, актуальная и интересная, особенно в последнее время, когда астрофизические наблюдательные данные достигли беспрецедентной точности. Автор, как мне показалось при первом знакомстве с текстом, достаточно четко и ясно выделил и описал этапы, необходимые для возникновения жизни на Земле, что называется "от Большого взрыва до наших дней".
Однако английский слог его был очень тяжел, и я вынужден был обратиться к профессиональному переводчику Ирине Кронштадтовой, чтобы до конца понять - о чем это он пишет? А когда уже получил русский текст и начал с ним работать, понял, что коль уж он есть на русском, то будет вряд ли справедливо, если только я его прочитаю. Это и был первоначальный мотив передачи этого обзора в нашу "Дубну". Дальнейшее - дело редакции.
Ну а потом по просьбе той же редакции возник нижеследующий комментарий.
Начнем с наблюдения - все в окружающем нас мире стремится к самосохранению. Это просто, привычно и кажется совершенно очевидным, то есть не требует какого-то дополнительного доказательства. Мы с этим живем с самого раннего детства.
И тем не менее, почему мы в состоянии видеть, ощущать, различать или, по-научному, отражать в нашем сознании окружающие нас предметы? Да просто потому, что все они, грубо говоря, не успевают измениться за то время, что мы на них смотрим, ощущаем. Они остаются самими собой, они отделены друг от друга в пространстве (а порой и во времени). Все они стабильны. Одни очень стабильны (протоны и электроны, горы, моря и океаны, деревья), другие не очень и/или даже очень не стабильны, жизнь их коротка (топ-кварки, нейтроны, мотыльки и бабочки и т.п.). Но у них есть одно, а главное, совершенно общее свойство - сохранять (некоторое время) состояние самотождественности.
Именно благодаря этому свойству мы способны отличать их друг от друга. Именно благодаря этому свойству вообще что-либо возможно в этом мире. Если бы не это уникальное свойство, вокруг нас царил бы полный хаос - везде и всегда совсем ничего. Даже если в таком мире окажется внешний наблюдатель, то он ничего не сможет увидеть и ощутить, поскольку во всех направлениях вокруг него все совершенно одинаково и совершенно бесструктурно. Глазу этого несчастного не на чем было бы остановиться. Если бы даже какие-то структуры и успевали создаваться, они бы исчезали очень быстро и бесследно (что эквивалентно их отсутствию).
Итак, более или менее очевидно, что стремление к самосохранению присуще всем и всему. Каждый это делает по-своему. Камень прочный и твердый, а вода умеет все обтекать. Жизнь как явление тоже обладает этим свойством - раз возникнув на нашей планете, она стремится сохраниться как можно дольше во времени и пространстве.
Не будем обсуждать, зачем собственно нужна, для чего возникла эта жизнь. Зададимся другим вопросом: зачем возник разум, каковы возможные причины обсуждаемого автором статьи когнитивного этапа?
Как мы узнаем из этой статьи, а кто-то, вероятно, об этом догадывался и раньше, носители жизни на нашей планете - довольно хрупкие, построенные из молекул сущности, которые сами по себе очень даже недолговечны, и на первый взгляд, у них нет шансов на успешное и длительное выживание. Но, оказывается, что именно эта недолговечность как раз и обеспечивает уникальную стабильность самой жизни. Жизнь как бы использует смерть индивидов конструктивно - во благо самой жизни. Путем оптимальной подстройки под внешнее давление и угрозы окружающей среды. Все неразумные живые существа прекрасно справляются с задачей максимально эффективного выживания. Однако... лишь в очень тонком слое пространства-времени у поверхности планеты Земля. Они прекрасно приспособлены к этому слою, оптимально функционируют в нем, соревнуются друг с другом и хорошо умеют противостоять его причудам.
Но эти неразумные существа ничего не знают и знать не могут о существовании "третьего" измерения. В данном случае это Космос. Именно он способен в один миг совершенно лишить всякого смысла эту прекрасную приспособляемость неразумных живых организмов, мгновенно уничтожив все и вся. Скажем, с помощью астероида, кометы, вспышки гамма-излучения и тому подобных космических фокусов. В результате жизнь будет уничтожена полностью. Одна ли, или вместе с планетой Земля - это уже дело десятое.
Отсюда вытекает тривиальный вывод - чтобы этого не произошло или хотя бы свести вероятность такого исхода к минимуму, и нужен разум.
Действительно, только разум (у нас нет других примеров!) порождает такую форму человеческой деятельности, как наука - исследование Природы, окружающей мыслящих живых существ. Изучая Природу, человек узнает ее законы и начинает жить в соответствии с ними. Знание законов Природы позволяет уже в значительной мере предвидеть и предсказывать будущее. Не сразу и не все. Постепенно. Например, уже сегодня мы способны видеть еще пока очень далеко летящий прямо или почти на нас метеорит. И пока он летит, придумать, как избежать с ним столкновения.
Неразумные животные такой возможности лишены - если даже они что-то и предчувствуют, то избежать глобальных катастроф они никак не в состоянии. Только разум человеческий способен спасти мир.
Автор статьи приводит в пример динозавров, долгожительство которых, по его мнению, отрицает разум как цель эволюции живых существ. С моей точки зрения - наоборот! Аргумент донельзя прост - несмотря на свою долгую жизнь, динозавры таки вымерли, и, скорее всего, из-за глобальной катастрофы, которая вполне могла быть вызвана внешним космическим воздействием. Иными словами "опыт" с динозаврами как раз не удался, и Жизнь решила обратить свой взор в сторону разума.