Tietääkseen onko elämää maapallon ulkopuolella, meidän on käsiteltävä omaa merkitystämme maailmankaikkeudessa. Olemmeko jotain ainutlaatuista vai emmekö ole mitään erikoista?
Me kaikki elämme pienellä planeetalla, joka kiertää keski-ikäistä tähtiä, joka on yksi arviolta 200 miljardista tähdestä Linnunradan muodostavan aineen suuressa pyörteessä. Galaksimme on yksi oletettavasti useasta sadasta miljardista samankaltaisesta rakenteesta havaittavissa olevassa maailmankaikkeudessa, ja sen laajuus on tänä päivänä kaikkiin suuntiin meistä yli 270 000 000 000 000 000 000 (2,7 × 1023) mailia.
Kaikilla vähäisillä inhimillisillä standardeilla maailmankaikkeus on valtava määrä ainetta ja jättimäinen määrä tilaa. Lajimme muodostui sen keston aikana merkityksettömässä valtavan historian hetkessä, ja näyttää siltä, että tulevaisuudessa on vielä pidempi osallistuminen tai ilman osallistumistamme.
Yritykset määritellä asemamme, vahvistaa merkityksemme voivat tuntua jonkinlaiselta hypertrofoidulta vitsiltä. Meidän on oltava hirvittävän typeriä, jos luulemme voivamme löytää itsellemme mitään merkitystä.
Silti yritämme tehdä juuri sen huolimatta ilmeisestä keskinkertaisuudestamme, joka tuli näkyviin, kun renessanssin tutkija Nikola Kopernik, noin 500 vuotta sitten, lopetti maapallon pitämisen aurinkokunnan keskuksena. Hänen ajatuksestaan on tullut yksi suurimmista tieteellisistä löydöksistä viimeisten satojen vuosien aikana, ja se on myös tärkeä indikaattori matkallamme ymmärtämään kosmoksen sisäistä rakennetta ja todellisen maailman luonnetta.
Yrittäessämme arvostaa arvojamme kohtaamme arvoituksen: jotkut löydöt ja teoriat viittaavat siihen, että elämä voi hyvinkin olla tavallista ja tavallista, kun taas toiset sanovat päinvastoin. Kuinka meidän pitäisi alkaa kerätä tietoa avaruudesta - bakteereista Isoon paukkuun - selittääksemme, ovatko me tärkeitä vai ei? Ja kun opimme lisää paikastamme maailmankaikkeudessa, yritämme ymmärtää, mitä kaikki tämä tarkoittaa yrityksillemme selvittää, onko avaruudessa muita eläviä olentoja? Mitkä ovat seuraavat askeleemme tähän suuntaan?
Mitä me tiedämme
Mainosvideo:
1600-luvulla kauppiaasta ja tiedemiehestä Antony van Leeuwenhoekista, joka käytti omia käsintehtyjä mikroskooppejaan, tuli ensimmäinen ihminen, joka näki bakteereita, matkan, joka vei hänet mikrokosmosin muukalaismaailmaan. Tämä merkittävä laskeutuminen, tämä liukuminen fyysisten ulottuvuuksien portaita pitkin sisällä olevamme villisti kasvavaan maailmaan, oli ensimmäinen askel kohti ymmärrystä siitä, että kehomme komponentit, molekyylirakenteiden massa, ovat biologisen mittakaavan spektrin aivan päässä. Epäilen, että ennen Levengukin hämmästyttävää löytöä ihmisillä oli tilaisuus ajatella tätä tosiasiaa, ei pinnallisella, vaan jollakin muulla, syvemmällä tasolla.
Streptococcus pyogenes -bakteerit
Maapallolla on fyysisesti suurempia ja massiivisempia organismeja - katsokaa valaita tai puita. Olemme kuitenkin paljon lähempänä elinkaaren yläpäätä kuin mikroskooppista päätä. Pienimmät lisääntyvät bakteerit ovat satoja miljardeja kertoja pienempiä kuin metri, ja pienimmät virukset ovat edelleen kymmenen kertaa pienempiä. Ihmiskeho on noin 10 tai 100 miljoonaa kertaa suurempi kuin yksinkertaisin elämä, jonka tiedämme.
Lämminverisistä maanpäällisistä nisäkkäistä olemme myös suurten yksilöiden joukossa, mutta emme aivan asteikon kärjessä. Vastakkaisessa päässä ovat pienimmät sukulaisemme, pienet kaverit - hyvin pienet villan ja lihan olennot, jotka painavat vain kaksi grammaa. Ne ovat mahdollisten rajoilla, ja heidän ruumiinsa menettävät jatkuvasti lämpöä, jota he tuskin pystyvät kompensoimaan runsaan ruoan avulla.
Useimmat nisäkkäät ovat kuitenkin lähempänä kokoa kuin meidän - varsinkin kun otetaan huomioon, että nisäkäspopulaation keskimääräinen ruumiinpaino on 40 grammaa. Monimutkaiset solupohjaiset, älykkäät kehomme ovat aivan huipulla, ja suhteellisen harvat nisäkkäät ovat suurempia kuin me.
Ei ole epäilystäkään siitä, että olemme tällä reunalla, tällä rajalla biologisesti pienen monimutkaisen monimuotoisuuden ja biologisesti suurten rajallisten ominaisuuksien välillä. Kuvittele nyt planeettamme järjestelmää. Tähtemme ei ole yksi yleisimmistä tähtityypeistä (suurin osa niistä on massaltaan pienempiä), kiertoradamme ovat tällä hetkellä pyöristetympiä ja etäisempiä toisistaan kuin useimmissa muissa eksoplaneettajärjestelmissä, eikä meillä ole super-tähtiä. Maa planeettanaapureidemme joukossa.
Tällainen maailma, joka on useita kertoja suurempi kuin Maan massa, on edustettuna ainakin 60 prosentissa kaikista järjestelmistä, mutta aurinkokunnassamme se ei ole. Jos olisit planeettajärjestelmien arkkitehti, katsot suunnittelumme olevan eristetty, hieman erilainen kuin normi.
Jotkut näistä ominaisuuksista perustuvat siihen tosiasiaan, että aurinkokuntamme on päässyt suuresta dynaamisesta uudelleenjärjestelystä, jota useimmat muut planeettajärjestelmät eivät ole tehneet. Tämä ei tarkoita, että meille taataan hiljainen ja rauhallinen tulevaisuus - viimeisimmät painovoiman simulaatiot osoittavat, että kaoottisempi kausi voi vaikuttaa järjestelmäämme useiden satojen miljoonien vuosien kuluessa.
Ja vielä viiden miljardin vuoden kuluttua aurinko voi laajentua kouristuksellisen ikääntymisen myötä ja muuttaa merkittävästi planeettojen säteilyä. Kaikki indikaattorit osoittavat, että elämme nyt väli- tai raja-ajalla, tähtien ja planeettojen nuorten ja tulevan heikkouden välisellä siirtymäkaudella.
Suhteellisen rauhallinen olemassaolomme tänä aikana, jos arvioimme sitä takautuvasti, ei ole yllättävää. Kuten muissakin tilanteissamme, asumme lauhkeassa paikassa, ei liian lämpimässä eikä liian kylmässä, kemiallisesti ympäristömme ei ole liian aktiivinen tai liian inertti, se ei ole liian epävakaa eikä täysin vailla muutosta.
Lisäksi tänään on selvää, että tämä astrofysikaalisesti rauhallinen naapurusto ulottuu kaukana galaksimme ulkopuolelle. Koko maailmankaikkeuden näkökulmasta olemme olemassa kaudella, joka on paljon vanhempi kuin nopean ja väkivaltaisen ajan nuori, kuuma tila. Tähtien valmistusprosessi hidastuu kaikkialla. Muita aurinkoja, muita planeettoja muodostuu keskimääräisellä nopeudella, joka on vain 3% 11-8 miljardin vuoden takaisesta ajanjaksosta.
Nämä tähdet alkavat liikkua hitaasti maailmankaikkeuden läpi. Ja jos puhumme suurilla kosmologisilla termeillä, vasta 6 tai 5 miljardia vuotta sitten maailmankaikkeutemme alkoi hidastua Suuren räjähdyksen jälkeen. Itse tyhjiöstä syntynyt tumma energia kiihdyttää avaruuden kasvua ja auttaa tukahduttamaan suurempien kosmisten rakenteiden kehittymistä. Mutta tämä tarkoittaa, että elämä on lopulta tuomittu erillisessä tulevaisuudessa tylsään eristyneisyyteen yhä käsittämättömämmässä maailmankaikkeudessa.
Tuo kaikki nämä tekijät yhteen, ja sitten käy selväksi, että näkemyksemme sisä- ja ulkoavaruuteen on vakavasti rajoitettu. Tämä on näkymä kapeasta napasta. Itse asiassa intuitiivinen ymmärryksemme satunnaisista tapahtumista ja tieteellinen kehityksemme tilastollisten päätelmien kentällä olisi ehkä erilainen, jos järjestyksen tai kaaoksen, tilan ja ajan alalla olisi muita olosuhteita.
Itse se tosiasia, että olemme liian kaukana kaikesta muusta avaruuselämästä - siinä määrin, että emme ole vielä onnistuneet saamaan mitään sen merkkejä tai kohtaamaan sitä, vaikuttaa voimakkaasti päätelmiin, jotka voimme tehdä.
johtopäätökset
Meillä on runsaasti todisteita, jotka tukevat Copernicuksen perusajatusta siitä, ettemme ole mitään erityistä. Mutta samalla ympäristömme on useita tunnusomaisia piirteitä, jotka osoittavat päinvastaisen.
Jotkut näistä ominaisuuksista ovat synnyttäneet niin kutsutun antropian periaatteen, jonka mukaan tietyt luonnossa olevat vakiot näyttävät "hienosäädetyiltä", ja siten maailmankaikkeuden perusominaisuudet ovat tasapainossa lähellä rajoja, jotka sallivat maan ja sen elämän olemassaolon. Jos menet liian pitkälle kumpaankin suuntaan, kosmoksen luonne voi olla täysin erilainen.
Vaihda painovoiman suhteellista voimaa hieman, ja sitten tähdet joko eivät muodosta lainkaan eikä raskaita elementtejä synny, tai syntyy valtavia tähtiä ja ne katoavat nopeasti, jättäen jälkiä, jälkeläisiä tai polkua elämään. Ja jos muutat sähkömagneettisia voimia, niin atomien väliset kemialliset sidokset ovat liian heikkoja tai liian vahvoja luomaan erilaisia molekyylirakenteita, jotka antavat sinun olla niin uskomattoman monimutkainen avaruudessa.
Spiraaligalaksi NGC 4258
Mitä ajattelemme kaikista näistä ristiriidoista? Mielestäni tosiasiat ajavat meitä kohti uutta tieteellistä ajatusta suhteellisesta sijainnistamme avaruudessa, eroamaan sekä Kopernikan periaatteista että antropisista ideoista, ja luulen myös, että siirtymällä tähän suuntaan tästä uudesta ideasta tulee itsenäinen periaate. Ehkä voimme kutsua tätä uutta ajatusta kosmo-kaoottiseksi periaatteeksi, alustaksi järjestyksen (kreikkalaisen sanan kosmos alkuperäisen merkityksen) ja kaaoksen välillä.
Sen ydin on siinä, että elämä ja erityisesti elämä maan päällä on aina kosketuspisteessä tai vyöhykkeiden risteyksessä, jonka määrittävät sellaiset ominaisuudet kuin energia, sijainti, mittakaava, aika, järjestys ja kaaos. Tekijät, kuten planeetan kiertoradan vakaus tai kaaos, tai ilmaston ja geofysiikan vaihtelut planeetalla, ovat näiden ominaisuuksien suoria ilmentymiä.
Jos siirryt liian kauas näistä rajoista, tasapaino siirtyy epäsuotuisaan tilaan. Elämämme vaatii oikean ainesosien yhdistelmän, rauhallisen ja kaaoksen sekoituksen - oikean yinin ja yangin yhdistelmän.
Näiden rajojen saavuttaminen tekee sellaisista muutoksista ja muunnelmista mahdollisia, mutta ei pidä päästä liian lähelle, jotta järjestelmää ei jatkuvasti ylikuormiteta. Asuttavan alueen (Goldilocks-vyöhyke) käsitteellä on ilmeisiä yhtäläisyyksiä, joiden mukaan tähtiä ympäröivän planeetan avaruusympäristön lämpötila on kapealla parametrialueella.
Jos et ota huomioon elämän olemassaoloa, asumiskelpoinen vyöhyke voi olla paljon dynaamisempi - sitä ei tarvitse kiinnittää tilassa ja ajassa. Pikemminkin se on jatkuvasti liikkuva, vääntelevä ja taipuva polku, jolla on monia parametreja - kuten tanssijaa käsissä ja jaloissa asettamat polut.
Jos yleismaailmallinen sääntö on, että elämä voi olla olemassa vain näissä olosuhteissa, syntyy joitain kiehtovia mahdollisuuksia koskien merkitystä avaruudessa. Toisin kuin Copernicuksen ankarat ajatukset, jotka korostavat keskinkertaisuuttamme ja edellyttävät siksi suurta määrää samanlaisia olosuhteita avaruudessa, käsitys, että elämä vaatii erilaisten ja dynaamisten parametrien säätämistä, vähentää vaihtoehtojen määrää.
Tämän uuden lähestymistavan mukaiset elämänmahdollisuudet poikkeavat myös antropisista ideoista, jotka radikaalisimmillaan ennustavat vain yhden paikan elämän muodostumiselle avaruudessa ja ajassa yleensä. Sen sijaan uusi sääntö määrittelee, missä elämän tulisi syntyä, sekä potentiaalisen taajuuden, jolla se tapahtuu. Uusi sääntö selventää perusominaisuudet, jotka ovat välttämättömiä asumiselle mahdollisessa tilassa, jossa on monia valssausparametreja - se osoittaa hedelmälliset alueet.
Tällainen elintasääntö ei välttämättä muuta eläviä olentoja jossakin erityisessä osassa todellisuutta. Biologia on luultavasti monimutkaisin fyysinen ilmiö universumissamme - tai missä tahansa universumissa, joka noudattaa tiettyjä lakeja. Mutta ehkä tämä on piirteen ääriraja: erittäin monimutkainen luonnollinen rakenne, joka syntyy oikeissa olosuhteissa, järjestyksen ja kaaoksen rajalla.
Ja tämä käsitteen muotoilu siitä, missä elämä tarkalleen sopii suurempaan luonnonkaavioon, johtaa suoraan arvoituksen ratkaisuun, jossa on vakuuttavia, mutta ei lopullisia argumentteja siitä, että elämän pitäisi olla runsaasti ja että se on äärimmäisen harvinaista.
Caleb Scharf
Caleb Scharf on Columbian yliopiston monialaisen astrobiologiakeskuksen johtaja; hän on kirjoittanut Gravity's Engines: Kuinka kuplapuhaltavat mustat aukot hallitsevat galakseja, tähtiä ja elämää kosmoksessa.