Брайан Грин - До конца времен. Сознание, материя и поиски смысла в меняющейся Вселенной

Идя дальше по следу низкоэнтропийного источника, мы выясняем происхождение Солнца, что аккуратно стыкуется с гравитационной историей из главы 3: сила тяжести сжимает газовые облака в звезды, понижая их внутреннюю энтропию и посредством высвобождения теплоты повышая энтропию окружающей среды. В конечном итоге вспыхивают ядерные реакции, звезды зажигаются и вовне устремляются потоки фотонов. Если звезда, о которой идет речь, — Солнце, то фотоны, которые достигают Земли, становятся тем самым низкоэнтропийным источником энергии, что питает метаболизм растений. Отсюда понятно, почему исследователи часто говорят, что гравитация поддерживает жизнь. Это правда, но к настоящему моменту вы уже знаете, что я предпочитаю распределять заслуги более справедливо. Гравитация заслуживает хвалы, поскольку благодаря ей образуются сгущения вещества и стабильная звездная среда, но следует похвалить и ядерный синтез за неустанное — на протяжении миллионов и миллиардов лет — производство стабильного потока высококачественных фотонов.

Таким образом, ядерное взаимодействие в тандеме с гравитацией — вот источник живительного низкоэнтропийного топлива.

В лекциях 1943 г. Шрёдингер подчеркивал, что поток научных достижений в последнее время настолько плотен, что «стало почти невозможно одному человеку охватить более чем небольшой специализированный кусочек»41. Вследствие этого он призвал мыслителей расширять область своей компетентности, чаще выходя за рамки традиционного интеллектуального поля деятельности. В книге «Что такое жизнь?» он открыто применил научную подготовку, интуицию и здравый смысл физика к исследованию загадок биологии.

В последующие десятилетия, по мере того как знание становилось все более специализированным, расширялась и когорта исследователей, продолжавших поддерживать призыв Шрёдингера к междисциплинарности. Откликнулись на него многие. Исследователи с подготовкой в нескольких областях, таких как физика высоких энергий, статистическая механика, компьютерные науки, теория информации, квантовая химия, молекулярная биологи и астробиология, а также многих других, открыли новые перспективные способы изучения природы жизни. Я завершу эту главу подробным рассказом об одном таком достижении, которое продолжает нашу термодинамическую тему и, если программа завершится успехом, когда-нибудь, возможно, поможет ответить на некоторые из самых глубоких вопросов науки. Может ли жизнь быть настолько маловероятной возможностью, что она возникла лишь однажды во Вселенной, содержащей сотни миллиардов галактик, в каждой из которых сотни миллиардов звезд, многие из которых имеют планеты? Или жизнь — это естественный и, возможно, даже неизбежный результат определенных базовых и относительно часто встречающихся условий среды — и тогда следует предположить, что космос просто кишит жизнью?

Чтобы хоть как-то подойти к такому всеобъемлющему вопросу, нам потребуются принципы сравнимого масштаба. К настоящему моменту мы видели уже достаточно доказательств широкой применимости термодинамики — физической теории, которую Эйнштейн называл единственной теорией, о которой он может уверенно заявить: «Она никогда не будет низвергнута»42. Возможно, при анализе природы жизни — ее происхождения и эволюции — мы сможем продвинуть термодинамическую перспективу еще дальше.

В последние несколько десятилетий ученые занимаются именно этим. Появилась новая исследовательская дисциплина (называемая неравновесной термодинамикой), которая систематически анализирует ситуации того рода, который мы постоянно встречаем: высококачественная энергия циркулирует по системе, питая энтропийный тустеп и позволяя таким образом системе сопротивляться тяге к внутреннему беспорядку, который в противном случае взял бы верх. Бельгийский специалист по физической химии Илья Пригожин, получивший в 1977 г. Нобелевскую премию за новаторскую работу в этой области, разработал математический аппарат для анализа конфигурации материи, которая, получая энергию от непрерывного источника, может спонтанно становиться упорядоченной. Пригожин называл это «порядок из хаоса». Если у вас в школе хорошо преподавали физику, вы, возможно, слышали о простом, но весьма впечатляющем примере — ячейках Бенара. Нагрейте плоское блюдце с лужицей вязкого масла. Поначалу почти ничего не происходит. Но по мере того, как вы постепенно повышаете энергию, протекающую через жидкость, случайные молекулярные движения вдруг сговариваются и порождают порядок. Глядя на масло сверху, вы увидите, как оно образует коллекцию маленьких шестиугольных клеточек. Глядя сбоку, вы заметите, как жидкость движется стабильным и регулярным образом, поднимаясь от подножия каждой шестиугольной ячейки, достигает верхушки и затем опускается обратно ко дну ячейки.