Начнем с физического пространства. Мы обитаем в евклидовом пространстве трех измерений (длина, высота, ширина). Теоретики, правда, предсказывают, что наш мир имеет больше измерений. Но все эти дополнительные измерения свернуты в точку, как пружины (физики говорят – компактифицированы), и проявляют себя только в квантовых явлениях. Если же пространство будет иметь всего одно или два измерения, то в нем, по современным представлениям, сложные белковые структуры, из которых состоит наш организм, окажутся нежизнеспособны. Кроме того, именно при трех измерениях пространства орбиты планет, звезд в галактиках и самих галактик в Метагалактике устойчивы – при числе измерений больше трех планеты, как доказал известный физик Пауль Эренфест в начале ХХ столетия, не смогут удержаться около звезд. Даже небольшое изменение орбиты планеты приведет к ее падению на звезду или к вылету в межзвездное пространство. Аналогично, неустойчивыми будут и атомы с их ядрами и электронами.
Есть еще одна, особая, координата – время, которое по неведомым нам причинам течет только в одну сторону. Без этой координаты в мире не было бы развития и эволюционных изменений.
Создав трехмерное пространство и одномерное время (в теории относительности они объединены в четырехмерное пространство Минковского), можно приступать к «взрыву». Речь идет о моделировании в космических масштабах Большого взрыва, из которого родилась наша Вселенная. Здесь мы сразу же сталкиваемся с интригующей загадкой: почему при Большом взрыве материи образовалось чуть-чуть больше, чем антиматерии, хотя из соображений симметрии при рождении нашего мира частиц и античастиц должно было появиться поровну. Последнее стало бы катастрофой для землян – по прошествии некоторого времени все протоны и антипротоны, а также электроны и позитроны аннигилировали бы между собой, оставив на просторах пустой Вселенной одни кванты света и нейтрино.
Приступая к созданию атомов, необходимо помнить, что для жизни белковых существ нужны тяжелые элементы типа углерода, который содержит 12 протонов в ядре. Протоны, имея одинаковый заряд, отталкиваются друг от друга, а значит, такое ядро мгновенно распадется. Для обеспечения стабильности ядер нужны нейтроны. Однако нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино. Получается, что все нейтроны, рожденные в тот момент, когда Вселенная была горячей, должны распасться в дальнейшем. Но нейтроны нужны для образования ядер гелия еще до появления первых звезд. Дело в том, что ядерные реакции в звездах чувствительны к начальному составу вещества, и если гелий будет отсутствовать в момент рождения звезд, то темп термоядерных процессов в звездах изменится, в результате чего углерода, кислорода и других тяжелых элементов окажется слишком мало.
Именно в результате первичного нуклеосинтеза (при температуре около миллиарда градусов Кельвина) появляется стабильный гелий. Ядерные реакции могли бы и в дальнейшем постепенно увеличивать массы ядер, но «утяжеление» ядер со временем прекращается по нескольким причинам. Во-первых, в результате расширения пространства расстояние между частицами возрастает, и вероятность их столкновения уменьшается. Во-вторых, вследствие того же расширения энергии ядерных частиц для их слияния становится недостаточно.
Чтобы появились планеты с живыми организмами, Вселенная должна охлаждаться, но при низких температурах ядерные реакции прекращаются, и тяжелые элементы не синтезируются. Для их появления нужны звезды, которые выполняют сразу две важнейшие функции: все ядра, более сложные, чем гелий, образуются в результате реакций внутри звезд, и эти же ядерные реакции дают энергию, несущую тепло и свет живым существам на планетах.
Самые первые звезды возникли через двести миллионов лет после начала Большого взрыва. Они быстро преобразовали первичный газ в более тяжелые элементы и взорвались, разбросав их по всей Вселенной, – так их вещество вошло в состав окружающих нас звезд и планет.
Из возникших после взрывов газовых облаков образовывалось новое поколение звезд, готовое согревать своим теплом зарождающуюся жизнь. Причем это уже были не только одинокие светила, но и окруженные планетами звезды. Первые звезды состояли из ядер атомов водорода и гелия, а звезды следующих поколений уже обогащены тяжелыми элементами.
Таким образом, создание Вселенной, содержащей планеты и звезды, даже без разумных существ, – невероятно сложный процесс. Мы об этом не задумываемся в повседневной жизни, но, оказывается, все предметы, окружающие нас, да и мы сами, состоят из элементов, миллиарды лет назад родившихся в недрах звезд.
Белковая жизнь возможна лишь в небольшом интервале температур – от 250 до 320 по Кельвину. Для обеспечения этих условий орбита планеты должна быть такой, чтобы ее средняя температура попадала в этот интервал, кроме этого желательно, чтобы орбита была почти круглой, иначе зимы будут долгими и холодными и все живое вымерзнет. А те, кто выживут зимой, вряд ли перенесут слишком горячее лето. Расчеты показывают, что изменение орбиты Земли всего лишь на несколько процентов может фатально отразиться на живых существах. Существует теория, что и ночное светило – Луна, как дополнительный к Солнцу источник сил, вызывающих морские приливы, тоже нужна для появления и эволюции человека разумного.
Ученые пока только предполагают, как происходило зарождение жизни на Земле и как неживая материя превратилась в живых существ. Многие химики и биологи уверены, что никакой другой естественной формы существования живых существ, кроме как на основе углеродсодержащих соединений, нет. Да и без такой уникальной жидкости, как вода, ни возникновение, ни существование органической материи невозможны. Мы видим, интервал комфортных условий для возникновения живых существ достаточно узок, и его не так просто реализовать. Даже в тщательно сконструированной вселенной появление разумной жизни автоматически не гарантируется.
Допустим, условия для возникновения разумной жизни все-таки созданы, и вот возник Разум. Каковы дальнейшие перспективы у такой цивилизации? И сколько подобных ей в наблюдаемой части Вселенной? С научной точки зрения здесь мы вступаем в наиболее туманную область исследований с удивительно бедным экспериментальным материалом. По большому счету имеется всего два бесспорных факта: во Вселенной существует по крайней мере одна цивилизация – земная, и, хотя свойства Вселенной, как предполагают ученые, одинаковы во всех ее уголках, следов других цивилизаций пока не обнаружено. Тем не менее наиболее любознательная часть человечества крайне заинтересована поиском возможных соседей по космосу и ведет в этом направлении интенсивную деятельность.
Современные модели эволюции Вселенной предоставляют на выбор несколько сценариев будущего, и, честно говоря, все они не дают оснований для особого оптимизма. Основной сценарий состоит в том, что наша Вселенная будет вечно расширяться и охлаждаться. В конечном итоге останутся только элементарные частицы, включая нейтрино, фотоны и электроны с протонами. Никаких звезд и планет не сохранится среди хаоса случайно блуждающих частиц, разделенных огромными расстояниями.
Некоторые космологи прогнозирует другую грозную опасность – так называемый Большой Разрыв. Эта идея основывается на предположении, что величина взаимодействия между частицами, благодаря которому существуют все структуры, начиная с атомов, со временем уменьшается. В какой-то момент, когда взаимодействие станет слишком слабым, произойдет распад всех жизненно важных объектов, и Разума в том числе. И это будет настоящая катастрофа.
