Вероятно, можно сказать, что условия на Земле достаточно благо­приятны для появления человека. Однако термин «благоприятны» не очень точен. Когда мы анализируем условия в какой-то системе, с точки зрения возможности существования в ней жизни, нам при­ходится сталкиваться с тремя типами условий: допустимые, необхо­димые и достаточные. Между этими типами условий не всегда про — в< |дится четкая грань, что приводит к определенным недоразумени­ям. Чтобы избежать этого, поясним, в каком смысле в дальнейшем будут употребляться эти понятия.

Допустимыми условиями мы будем называть те условия, которые не препятствуют сущесгьованию жизни в данной системе. (Условия, которые препятствуют существованию жизни, исключают возмож­ность ее существования, будем называть запрещающими.) Очевидно, в обитаемой системе все условия являются допустимыми.

Определим теперь необходимые условия. Условие будем считать необходимым для жизни, если при наличии этого условия жизнь в данной системе может существовать, а при его отсутствии она стано­вится невозможной. (О тсутствие необходимого условия есть усло­вие запрещающее.) Всякое необходимое условие является допусти­мым, но не всякое допуст имое условие будет необходимым. Допус­тимые условия могут меняться, мы можем заменить одно допустимое условие другим — жизнь в системе при этом будет сохраняться. Но если мы выйдем за пределы необходимых условий — жизнь в систе­ме станет невозможной. Следовательно, необходимые условия яв­ляются предельно допустимыми.

Поясним это на примере. Рассмотрим оранжерею с растениями. Пу сть оптимальная температура для данного вида растений составляет 20 °С. Предположим далее, что растения нормально развиваются при тем­пературе от 10 °С до 30 °С и 1 ибнут при температуре ниже 0 °С и выше 50 °С. Установим в оранжерее температурный режим 20 °С ± 1 °С. Эти условия будут, конечно, допустимыми. Более того, они весьма благопри­ятны для развития растений. Но они не являются необходимыми. Мы можем изменить эти условия, немного расширив диапазон температур­ных изменений, — условия станут менее благоприятными, но вполне до­пустимыми. Меняя температурный режим, мы можем выйти за границ)’ благоприятных условий (10 °С 30 °С); условия станут неблагоприят­ными, но они еще будут допустимыми. Так будет до тех пор, пока мы не подойдем к предельным значениям 0 °С и 50 °С. Как только мы выйдем за эти пределы, жизнь растений станет невозможной и они погибнут. Условия 0 °С < Т < 50 °С являются необходимыми для данного вида рас­тений.

Мы рассмотрели условия, связанные с таким жизненно-важным па­раметром, как температура окружающей среды. Помимо этого, суще­ствует множество «нейтральных» параметров, которые никак не влияют иа жизнедеятельность организмов. Условия, связанные с этими парамет­рами, также являются допустимыми. Мы можем менять их сколько угод­но, и это никак не скажется на жизни в системе. В качестве примера возьмем ту же оранжерею. Одним из условий существования и нормаль­ного развития растений является наличие солнечного света. Для этого необходимо обеспечить прозрачное покрытие оранжереи. С этой целью можно использовать либо стекло, либо прозрачную пленку (с близкой характеристикой спектральной прозрачности). Реализация того или иного варианта приведет к изменению условий внутри оранжереи, но это, прак тически, не скажется на развитии растений. Поэтому оба вариант мож­но считать допустимыми Еще меньшее влияние оказывает материал кар­каса. его можно сделать из дерева или из металла, металлический каркас можно сделать сварной или закрепить на болтах — все это существенно не повлияет на условия в оранжерее. В любой системе существует мно жество таких параметров, несущественных для жизни, и соответствен­но, множество совершенно несущественных допустимых условий, кото­рые, конечно, не являются необходимыми для жизни.

Обычно существует целый комплекс необходимых условий. Если, по крайней мере, одно из них не выполняется, жизнь в данной си­стеме невозможна. Поэтому если выполняется только часть из пол­ного набора необходимых условий, то этого недостаточно для су­ществования жизни. Жизнь в системе может существовать в том и только в том случае, когда в ней реализуется весь набор необходи­мых условий. Этот набор образует комплекс необходимых и доста­точных условий. Ни одно условие в такой системе не является зап­рещающим, все условия —допустимые, хотя не все из них относят­ся к классу необходимых и достаточных условий.

После этих предварительных замечаний вернемся вновь к нашей Земле Напомним, что мы рассматриваем вопрос о месте человека во Вселенной. Человек есть продукт биологической эволюции. По своему генезису и условиям существования он тесно связан с расти — гельным и животным царством. Поэтому условия существования человека на Земле (а значит, и во Вселенной) определяются услови­ями существования жизни. Причем в оаннон случае речь вдет о совершенно определенном типе — водно-углеродной жизни, к ко­торой принадлежит человек. В последующих главах мы обсудим воз­можность существования иных форм жизни, но здесь, поскольку мы анализируем место человека во Вселенной, го, говоря о жизни, будем подразумевать (если не сделано специальных оговорок) именно тот тип жизни, к которому принадлежим мы сами.

Исходя из того, что было сказано выше, можно утверждать, что все условия на Земле являются допустимыми, хотя не все из них необходимы для жизни. (Например, наличие железных дорог не препятствует существованию жизни на Земле в целом, но это усло­вие не является, конечно, необходимым для жизни.) Какие же усло­вия на Земле необходимы для жизни, чтобы она могла нормально развиваться, эволюционировать и, в конце концов, привести к по­явлению высших форм жизни человека?

Прежде Bcei о необходим ноток солнечной энергии, поток тепла и света. Величина потока должна быть такой, чтобы обеспечить необходимый температурный режим на Земле Для этот планета должна обращаться на определенном расстоянии от Солнца, не слишком близко и не слишком далеко, в пределах так называемой «зоны жизни» (или экосферы) Для Солнечной системы экосфера простирается примерно от 0,7 а. е до 1,3 а. е. Далее, для жизни необходима атмосфера. Из атмосферы поступает углекислый таз, который является источником питания зеленых растений, и кисло­род, которым дышат живые ортанизмы Кроме того, атмосфера надежно защищает поверхность Земли от потока тубительных для жизни ультрафиолетовых лучей. Чтобы удержать достаточно мощ­ную атмосферу, масса планеты не должна быть слишком мала, веро­ятно, не меньше 0,4 массы Земли. С другой стороны, при слишком большой массе сохраняется неблагоприятная для жизни водород — но-гелиевая атмосфера, да и планета из-за большого ускорения силы тяжест и становится непригодной для человека Считается, что пре­дельная масса планеты, на которой может жить человек, составляет1 2,4 массы Земли (ускорение силы тяжести 1,5 р). Имеет значение также скорость вращения планеты, наклон оси к плоскост и орбиты и друг ие факторы Мы не будем останавливаться на этой проблеме. Она подробно обсуждалась рядом авторов[111]. Важно подчеркнуть, что условия, необходимые для жизни, связаны не с какими-то вто­ростепенными параметрами, а с главными свойствами, которые ха­рактеризуют планету как небесное тело

Можно поставить вопрос каким O6PajoM получи. юсо так, что на Земле реализовался комплекс необходимых и достаточных условий для возникновения жизни? Почему, например, на Земле имеют мес­то необходимые температурные условия’ Пытаясь ответить на после­дний вопрос, можно рассуждать таким образом (это рассуждение понадобится нам при анализе антропного принципа): в Солнечной системе имеется несколько планет; они расположены на различном расстоянии от Солнца, одна из них попадае. в пределы экосферы, на этой планете и создаются необходимые условия для возникновения жизни. Если бы Земля находилась вне экосЛсры, жизнь на ней была бы невозможна. С таким рассуждением можно со1ласиться, но тогда возникает следующий вопрос: в «зоне жизни», вообще говоря, мог­ли образоваться планеты разной массы, почему же получилось так, что планета, попавшая в «зону жизни», имеет как раз подходящую массу? Ответ на этот вопрос можег быть двоякий Можно предполо­жить, что имело место случайное совпадение благоприятных обсто ятельств, и даже вычислить вероятность такого совпадения. Так мно­гие и поступают. Но можно рассуждал иначе Мы пока плохо пред­ставляем себе процесс формирования планет Не исключено, что, в силу закономерностей этого процесса, на заданном расстоянии от Солнца (в пределах экосферы) формируются планеты с массой, удов­летворяющей условиям, необходимым для жизни. Ведь существует определенная зависимость между массой планеты и ее расстоянием от Солнцг.’66. Если это гак, то возникновение на Земле необходимых условий представляется вполне естественным и понятным. Однако по мере того, как мы более детально знакомимся с условиями на Зем ле, выявляются поразительные обстоятельства.

Рассмотрим, например, термические условия в земной атмосфе­ре. Тепловое состояние атмосферы определяется сочетанием трех основных факторов: поток солнечного излучения, отражательная способность (альбедо) Земли и пропускание земной атмосферы. При определенном сочетании этих факторов достшаегся терми­ческая стабильность атмосферы: усредненная по всей поверхности Земли среднегодовая температура атмосферы остается постоянной. Само по себе это не должно нас удивлять. В живой и неживой при­роде мы постоянно сталкиваемся с саморегулирующимися система­ми, в которых те или иные параметры поддерживаются в заданных пределах.

""’ Для планетных систем других звезд эта зависимость может не выполняться Обнаруженные п носиедпис тоды штнетные системы у цругих звезд обладают харак терне гиками, резко отличными от Солнечной системы. В связи с этим сейчас пере­сматриваются представ [синя о формиропанин планетных систем По видимому, су шествуют два разных процесса, которые привод»! к формированию двух разных ти­пов планетных систем.

В п. 2.1.3 мы видели, гак в недрах звезд главной последовательности осуществляется управляемый термоядерный синтез, благодаря чему звез­да в течение миллиардов лет остается стабильной; такие ее характерис­тики, как светимость, температура поверхности, рэциус остаются посто янными. Прекрасным примером саморегулирующейся системы является живая клетка. В системе рыночной экономики регулировка осуществля ется посредством закона стоимости и т. д. Принцип действия подобных систем понятен на примере работы домашнего холодильника: когда тем­пература в камере опускается ннже заданного предела, специальное уст­ройство отключает ток, и холодильная машина перестает работать; под действием более теплого наружного воздуха температура в камере начи­нает медленно подниматься, но как только она превышает заданный пре­дел, то же регулирующее устройство включает ток, и холодильная маши­на вновь начинает работать. В механике широко используются центро­бежные регуляторы для регулировки скорости вращения вала. Когда скорость вращения возрастает, шары регулятора расходятся и включают тормозное устройство, когда скорость падает до установленного уровня, шары отпадают, и тормозное устройство выключается Электронный эк­спонометр фотоаппарата определяет освещенность объекта и автомати­чески и устанавливает нужную диафрагму; в результате световой поток, падающий на фотоэмульсию, остается в заданных пределах, несмотря на изменение наружной освещенности Природа изобрела прибор, в кото­ром осуществляется подобная регулировка — это человеческий глаз. При увеличении освещенности зрачок глаза сокращается, при уменьшении расширяется. В результате световой поток, падающий на сетчатку, оста­ется в заданных пределах.

Во всех этих примерах (число которых можно было бы много­кратно умножить) саморегулирование осуществляется благодаря так называемой отрицательной обратной связи: изменение регулируе­мого параметра приводит к тому, что внутри системы включаются регулирующие механизмы, которые возвращают регулируемый па­раметр к прежнему значению, поддерживая стабильное состояние системы. Но все дело в том, что земная атмосфера не является сис­темой с отрицательной обратной связью. На это обращает внима­ние венгерский физик теоретик Г. Маркс[112]. Температура поверх­ности Земли, как уже отмечалось, определяется тремя факторами: потоком солнечной энергии, отражательной способностью (альбе­до) Земли и пропусканием земной атмосферы. Малейшее пониже­ние среднегодовой температуры ведет к увеличению снежного по­крова и, как следствие, к повышению альбедо. А это, в свою оче­редь, приводит к понижению температуры и т. д. Следовательно, раз начавшись, процесс похолодания будет нарастать. Аналогично, повышение температуры, согласно Марксу, приводит к увеличению содержания углекислого газа и водяного пара в атмосфере, а это ведет к увеличению парникового эффекта и, следовательно, к даль нейшему повышению температуры. Подобные системы называют­ся системами с положительной обратной связью. Равновесие их крайне неустойчиво, оно не может поддерживаться за счет внутрен­них регулирующих механизмов. Применительно к земной атмос­фере проблема, как подчеркивает Маркс, усугубляется тем, что все гри фактора, от которых зависит температура, меняются со време­нем и притом различным образом. Тем не менее на протяжении почти 4 миллиардов лет на Земле сохраняется постоянство темпе­ратуры с точностью до 10%. В условиях положительной обратной связи это требует очень эффективного механизма внешней регули­ровки.

Какой фактор может осуществить такую регулировку? Термичес­кий баланс в значительной мере определяется пропусканием зем­ной атмосферы, а пропускание зависит от ее химического состава. Следователг но, pei улируя химический состав в атмосфере, можно, в принципе, стабилизировать температуру. Но при этом состав ат­мосферы не может изменяться произвольно, ибо для поддержания жизни необходим определенный химический состав. В современ­ной атмосфере Земли химический баланс поддерживается очень точно. Маркс (со ссылкой на Дж. Лавлока) приводит следующий пример, связанный с содержанием кислорода в атмосфере и ее влаж­ностью. Современная концентрация кислорода составляет 21%. Если бы она была ниже 10%, то горение было бы невозможно, даже при использовании в качестве топлива сухой древесины. (Между тем, мы знаем, какое важное значение для человека имеют процессы горе­ния на Земле.) С другой стороны, если бы концентрация кислоро­да превысила 25%, то горели бы даже сырая грава и лес под дождем. При современной концентрации зеленая трава и лес не горят, если влажность превышает 15%. Вновь проблема состоит не столько в том, как установилось подобное сочетание парамефов (хотя и это очень важно), сколько в том — как оно поддерживается. Ведь кис­лород постоянно воспроизводится в земной атмосфере в процессе фотосинтеза и выводится из нее вследствие процессов горения, ды­хания, выветривания и т. д. В результате каждые 1000 лет атмос­ферный кислород полностью обновляется. Каким образом при этих условиях сохраняется его концентрация? Маркс замечает в связи с этим, что «термическая и химическая стабильность земной атмос­феры скорее похожа на чудо, чем на необходимость»,68.

В наших рассуждениях, говоря о положительной обратной свя зи, мы не принимали во внимание фактор жизни. По мысли Map I улиса и Лавлока, именно жизнь выполняет роль регулирующего механизма Она сама регулирует химический состав и температуру нижней атмосферы. Ибо рост организмов, с одной стороны, зави­сит от химического состава и температуры, а с другой стороны, влияет на химические процессы в окружающей среце с участием тех 1азов, которые необходимы для продолжения жизнедеятельности, в том числе с участием 1азов, регулирующих температуру Земли. Напри мер, потепление климата ведет к увеличению биомассы организ­мов, которые в процессе своей жизнедеятельности используют фо тосинтез. Благодаря этому количество углекислоты в атмосфере сокращается, что ведет к похолоданию. В результате восстанавлива­ется прежнее значение температуры и (благодаря уменьшению био­массы) прежнее количество углекислого газа. Таким образом, если не рассматривать атмосферу изолированно, а в соответствии с кон цепцией Э. Зюсса и В. И Вернадского, включить ее вместе с соот­ветствующими слоями гидросферы и литосферы, заполненными «живым веществом» в единую систему биосферы Земли, то в такой Системе будет действовать регулирующая отрицательная обратная связь. Лавлок и Маргулис назвали эту систему Геей, по имени древ — нетрсческой Бог ини Земли.

Гея включает в себя полную систему жизни на Земле, т. е. все орга­низмы, а также производимые и потребляемые ими газы, жидкости и твердые вещества. Лавлок рассматривает Гею, как гигантский жи вой организм, возникший в результате 4 млрд лет эволюции на Зем ле. Подобно любому живому организму, Гея стремится сохранить детальное равновесие, которое обеспечивает оптимальные условия для сохранения и воспроизведения жизни, т. е. для ее собственной жиз недеятельности. Все живые организмы на Земле, включая человека, являются част ью этой сложной живой системы. Гея обеспечивает нас пищей, воздухом для дыханич и создает благоприятный для нас кли­мат. Но каким образом мог возникнут ь этот Сверхорганизм? Маркс считает, что, поскольку Гея существует в единственном экземгишре, она не можег быть продуктом эволюции типа биологической, кою рая имеет дело не с отдельными организмами, а с их популяциями. «Поэтому, если она существус т на самом деле, — заключат! Маркс, —

",й Маркс Г. Ци г работа, с.

Она не может быть спон танно возникшим объектом, но вполне может быть разумным артефактом, перенесенным на Землю извне»’69. То есть говоря более определенно, мы можем допустить, что система Гея была спроектирована и осуществлена высокоразвитыми Внезем­ными Цивилизациями — Строи гелями Космоса. Ъсли это так, то человек занимает на Земле то место, которое отведено ему этим Про­ектом. А каково место человека во Вселенной?