Эксперимент ГЕЯ

Интересная работа, в которой Земля рассматривается в качестве единого живого объекта.

Российская Академия Наук

А.Д. Арманд

ЭКСПЕРИМЕНТ «ГЕЯ»

ПРОБЛЕМА ЖИВОЙ ЗЕМЛИ

Работа выполнена в Институте Географии при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ) Российской Академии Наук Москва

2001

— Земля — живая.

— Ну, в каком-то смысле.

— В прямом смысле. Это организм.

— Чушь собачья.

— Какой-то не очень научный разговор у нас получается.

Разговор в коридоре института.

Введение

Есть у людей любопытное свойство. Когда им предлагают устроить их жизнь лучше, чем было, — отказываются. Кочевникам Средней Азии объяснили, что бродить следом за стадом теперь не нужно. И для убедительности построили деревянные дома. — Не стали жить в домах, поставили во дворе войлочные кибитки и остались в них. Привычней, уютней.

Уютно чувствовали себя люди в трехмерном мире, построенном стариком Евклидом. Все логично, везде порядок, каждая вещь находит свое место и, не встречая затруднений, движется по кратчайшему расстоянию от точки А к точке В. Как гром с ясного неба грянул Лобачевский. Потом Риман с множеством миров, совсем по-другому устроенных. Первая реакция была: фантазия, игра ума, в жизни такого не может быть. А жизнь молча высветила на дисплее сферу: разве на земном шаре параллельные линии, меридианы, не сходятся на полюсах? Мир оказался сложнее, чем привычное представление о нем. Постулат о сходящихся параллельных линиях получил признание.

И так во всем. Как бы ни хотелось консерваторам сохранить существующее положение дел, надолго это не удается. Переписчикам рукописей во Франции удалось задержать книгопечатание в этой стране на двадцать лет, не больше. Неведомая неодолимая стихия каждый день подкидывает в кузов нашего грузовика по микроскопическому кристаллу радиоактивного урана. Когда собирается критическая масса — грузовик превращается в металлолом, а мы начинаем строить новый, не очень похожий на прежний. Это гегелевский закон перехода количества в качество, это самоорганизованная критичность синергетики, это закон эволюции. С ним можно бороться только в том смысле, что в нашей власти или увеличить частоту взрывов, уменьшив их силу, и тем облегчить ремонт грузовика, или задержать наступление очередного разрушения, но зато получить на месте автомобиля кучу уже вовсе бесполезных обломков. Остановить накопление взрывчатого вещества противоречий еще никому не удавалось.

Закон «эволюция через кризисы» действует повсеместно в живой и неживой материи, в макро- и микромире. Развитие науки — не исключение. Человеческое знание о мире, как показал В.Кун (1977), проходит через периоды господства утвержденных авторитетами парадигм (концепций), затем их крушения, преодоления и замены другими. В этих условиях умнее поступают те, кто не пытается задержать бег человеческой мысли, а бросается в водоворот, опережая созревающие кризисы. Чаще, впрочем, новые парадигмы не отметают напрочь устаревшие, а расширяют и дополняют их. Крупному перевороту во взглядах ученых обычно предшествуют концепции-предтечи, как бы сигнализирующие, что наступило время сменить привычную одежду на новую. О приближении эпохи Дарвиновской эволюции возвестили трансформисты: Д.Дидро, Ж.Бюффон, Эразм Дарвин, Жоффруа Сент-Илер, а также Жан Батист Ламарк. Намеки на периодическую систематику химических элементов содержались в высказываниях предшественников Д.И.Менделеева Я.Берцеллиуса, И.Деберейнера, Л.Мейера и других. Модель четырехмерного мира до появления теории относительности Эйнштейна разработал Г.Минковский. Предвестником кибернетики Норберта Винера был А.А.Богданов с его Тектологией. Общество, как правило, отмахивается от пророков в науке как от назойливых мух. Масса умов, даже творческих и высокообразованных, как правило, не готова к смене парадигм. Хорошо еще, если новаторов не заставляют публично отречься от «ереси», не ссылают на Соловки или не сжигают как слуг сатаны на городской площади. В конце концов истина берет верх, но часто с большими потерями.

Среди современных бредовых концепций выделяется одна, котороая должна бы, кажется, задевать каждого землянина, а профессионально — в первую очередь географов. Но не задевает. Это концепция живой (без кавычек) Земли.

Научной постановкой проблема «Гея» обязана британскому биологу Джону Лавлоку (Lovelok, 1989). Его идея основана на том, что ни одна планета солнечной группы не имеет такой поразительно неравновесной атмосферы, как Земля. Химически активный, если не сказать агрессивный, кислород составляет в нашем воздухе 21%. Остальные проценты почти целиком принадлежат нейтральному азоту. В долях процента содержатся парниковые газы: СО2, H2S, H2O (пар), N2O. Поразительно, насколько тонко химизм атмоферы связан с жизнью на Земле. Кислород, дающий жизнь животному миру, без постоянного производства его растительностью, немедленно вошел бы в соединение с водородом и углеродом органических соединений, серой и азотом вулканических выбросов, и исчез бы, как исчез из воздуха других планет. Но и повышение его содержания на какие-то проценты сделало бы жизнь в атмосфере невозможной: каждая органическая молекула станет пирогенной как головки фосфорных спичек. Частота лесных, степных, городских пожаров свидетельствует, что критическая черта — рядом. На контроле — опять растительность, совместно с некоторыми абиотическими процессами. Содержание углекислого газа и водяного пара поддерживается в узком диапазоне, при котором, с одной стороны, зеленые растения не испытывают углеродного голода и, с другой стороны, не запущена цепная реакция парникового эффекта: увеличение СО2® повышение температуры воздуха ® увеличение испарения с поверхности океанов ® усиление парникового эффекта ® увеличение испарения и т. д., пока мировой океан не превратится в кастрюлю с кипятком. Миллионы лет эти опасности подстерегают земную жизнь, но катастрофы не произошло. Дело, по-видимому, в том, что атмосферная крыша на 99% создана самой жизнью и поддерживается точно в том состоянии, которое требуется живым существам, включая человека.

Ничего мистического в такой регулировке нет. Она осуществляется посредством системы положительных и особенно отрицательных обратных связей. Лавлок иллюстрирует их действие с помощью мысленной модели «Маргаритка». Представим себе, говорит автор «Геи», что этими скромными цветами сплошь покрыта вся земная суша. Важное свойство маргариток заключается в том, что они могут иметь цвет лепестков от белого до почти черного. Пусть климат в нашем земном цветнике медленно изменяется в сторону похолодания. В этом случае нежаркие лучи Солнца больше всего будут нагревать соцветия темного цвета. Темные цветы, получив преимущество в конкуренции, скоро завладеют всей сушей. И тем самым они увеличат сумммарное поглощение радиации поверхностью Земли и остановят похолодание. Если, напротив, Земля начнет перегреваться, то опасной тенденции не даст развиться покров белых маргариток.

В этом мысленном опыте становится очевидным свойство земной растительности: она может поддерживать окружающую среду в нужном ей (и всему живому) состоянии. И реальная растительность не только может, но и делает это ежедневно, хотя и без помощи милых садовых цветов. Безусловно, есть примеры того, когда жизнь как бы по недоразумению сама себе вредит. Но такое самоподавление скорее надо считать исключением. Обычно происходит то, что у физиологов и кибернетиков получило название гомеостаз — тонкая регулировка параметров живого организма, позволяющая стабилизировать их в узком интервале значений. Для индивидуальных растительных и животных организмов это свойство — среди главных, позволяющих осуществлять первую цель всего живого — остаться живым. (Будем считать, что мы знаем, в чем состоит цель). В учебниках гомеостаз занял свое место среди отличительных признаков живого, отличающих его от неживой материи. Но мысль Лавлока сделала следующий шаг. Если такая же тонкая регулировка осуществляется биосферой в целом, то что мешает нам считать ее целиком чем-то подобным огромному организму? Считать существом, для которого атмосфера и почвенный покров и воды океана стали внутренней средой, целесообразно регулируемой для выживания земной биоты? Другими словами, с появлением жизни Земля стала живой. Говоря строже, — не все тело планеты, а ее географическая оболочка, Геосфера. На одной из бесчисленных песчинок бесконечного пространства Природа поставила эксперимент: снабдила планету признаками живого существа. И поселила на ней наблюдателя, способного оценить, что из этого опыта получилось — человека разумного. Раз так, — попробуем оценить.

Итак, проблема поставлена. На автора «Геи» посыпались возражения, насмешки, оскорбления. Правда, каждое выступление на конгрессах, в печати приносили Лавлоку новых сторонников, но официальная наука пока держится в стороне. Между тем, политика страуса в этих случаях — не лучший из возможных ходов. Если наука не хочет стать кладбищем пыльных догм, она должна принять каждый новый вызов, беспристрастно протестировать самые шокирующие гипотезы и дать свое нелицеприятное заключение. Естественно, заключение по поводу, например, живой или, наоборот, абсолютно лишенной признаков жизни Земли, не будет нести штамп истины в последней инстанции. Диалектика познания обещает нам лишь бесконечное приближение к абсолютному знанию.

Что могут сказать биология, геофизика, география, философия в ответ на вопрос: отвечает ли Земля нашему представлению о жизни и живых существах?

Этому посвящена предлагаемая читателю работа.

Замечание по построению работы. По убеждению автора современное научное знание может извлечь немало полезного из древних, а также и из более новых философско-религиозных учений. Опыт показывает, что накопленные тысячелетиями знания, закодированные и хранящиеся в эзотерических подвалах мировых религий, неожиданно всплывают в сознании наших современников под вывеской научно обоснованной информации. Всего два примера из многих: Пифагор, исходя из представлений о совершенстве сотворенного мира и соответствии формы и содержания, пришел к заключению, что тело Земли должно иметь форму шара. Через два тысячелетия мысль ученых, двигаясь своим путем, подтвердила этот вывод.

Пятый всемирный космический принцип, Акаша, Anima Mundi древних Вед в наши дни оказался в основных свойствах совпадающим с современным физическом представлением о вакууме.

Эти и другие примеры как будто подтверждают постулат, состоящий в том, что истина едина и человечество приближается к ней, идя двумя путями: наблюдения и опыта (наука) и интуитивного прозрения и откровения (эзотерическое знание, метафизика). Пути не простые. С обеих сторон возможны заблуждения и тупиковые ходы, но в пределе мы должны придти к единому знанию. Не все современные философы согласны с аксиомой единой истины, но тогда научное исследование мира оказывается пустой игрой в бирюльки.

Исходя из высказанного убеждения, мы предлагаем читателю параллельно с изложением опытных данных и логических заключений по проблеме Геи знакомиться с высказываниями идеалистических философских и религиозных учений. Для предотвращения недоразумений они будут набраны курсивом. И вот первое:

«В древних легендах можно встретить сравнение Земли с большим животным, имеющим свою особую жизнь, а следовательно, свое сознание, или проявление духа». (Стульгинский, 1993, с. 24).

1. Что есть жизнь?

Ни один, самый эрудированный ученый не решится утверждать, что он знает исчерпывающий ответ на этот вопрос. Существует множество определений жизни. Как правило, они обращают внимание на одно-два отличия организмов от тел неживой природы. Но эти определения неполны и обычно не могут устоять против пристрастной критики. Можно попытаться опереться на сумму признаков, полный комплект которых не свойственен никакому из известных нам неживых предметов. Попробуем собрать наиболее важные из таких признаков.

Большинство современных биологов, вероятно, согласится с тем, что определение должно отмечать не столько особенности морфологии и строения, сколько отличия динамических характеристик, или программ поведения в широком смысле слова. Ибо форма и структура объекта определяются процессом его предшествующего развития.

Часть признаков можно отнести к любым проявлениям жизни, другие характерны лишь для наиболее высоких ступеней биологической эволюции. Среди первых назовем следующие.

• Целеполагание (не обязательно осознанное) и отвечающая ему целесообразнсть поведения.

• Следствие первого — целесообразное использование информации. Оно заключается в ее избирательном сборе, хранении, анализе, синтезе, сопоставлении с целями и реализации в нужное время и в нужном месте для получения полезного результата.

• Размножение, то есть дублирование информации, перенос ее на новые материальные носители.

• Обмен веществ, заключающийся в обновлении вещества организмов при сохранении структур и закодированной в них информации.

• Антиэнтропийное развитие. Оно состоит, с одной стороны, в способности использования приходящей извне энергии для концентрации, запасания части этой энергии и, с другой стороны, — в способности восстанавливать нарушения в структуре и программе и вносить в них целесообразные усложнения.

• Гомеостаз, способность тонко регулировать и поддерживать на оптимальном уровне важные параметры внутренней среды.

• Филогенез, смена поколений.

• Способность к мутационной эволюции.

• Общественные формы поведения.

• Конкурентная борьба за выживание.

На более поздних этапах эволюции живого вещества развиваются свойства, предлагающие дополнительные критерии размежевания живого и неживого, но, одновременно, отделяющую жизнь развитую от жизни примитивной. Вот некоторые из них.

• Способность мыслить, то есть в специфической знаковой форме кодировать информацию и использовать этот материал для моделирования окружающего мира, себя самого и своих порождений (фантазий, абстракций). Прямым следствием указанной способности является планирование будущего.

• Рефлексия, анализ и оценка своего собственного поведения.

• Оценка действительности с помощью аппарата эмоций — любви, ненависти и др. Психика, характер, как синтез эмоций и сознания, управляющий поведением.

• Способность к самопожертвованию во имя ценностей, более высоких, чем жизнь и материальное благополучие.

• Способность к юмору, иронии.

• Чувство красоты.

• Потребность в творчестве.

Значительно проще проблема живого и неживого решается в сфере религиозного — идеалистического мышления. Здесь множество критериев сводится к одному: наличию или отсутствию духовного начала, сопряженного с материальным телом. Духовное содержание жизни может представляться нашему видению как дух, душа, частица Абсолюта, энтелехия (Аристотель), жизненная сила виталистов, прана и др. Эти понятия связаны между собой.

2. Доказательство и обоснование

Приложим все силы к тому, чтобы ничего не доказывать. То есть исключить всякую предвзятость. Это не просто. Но только в том случае, если это удастся, можно будет получить более или менее объективную картину проблемы Геи. Тогда выводы, которые все-таки будут сделаны в конце, будут предложены читателю не как опровержение (или подтерждение) его личного мнения, а лишь как материал для собственных заключений.

Доказывать бессмысленно. Вопреки расхожему мнению доказать ничего нельзя. Самая «доказательная» из наук, математика, гордится строгостью своих выводов. И напрасно. Математические теоремы — дворцы, построенные на песке, колоссы на глиняных ногах. Доказательство всегда опирается на несколько недоказуемых постулатов. Они кажутся очевидными до тех пор, пока не приходит чудак, заявляющий: мне это не очевидно. Космос Минковского оказался построенным не по «естественным» законам Евклида. Если такой конфуз случился с математикой, то что же говорить о менее точных науках. Все они при ближайшем рассмотрении оказываются построенными на вере в разные допущения. Например, в то, что наши пять органов чувств адекватно отражают реальность, что двоичная логика, сформулированная Аристотелем — лучший инструментт дедуктивных доказательств, и другие. Другой разговор, что обосновать научный вывод, без сомнения, можно. То-есть сделать его правдоподобным не только для себя, но и для окружающих. За исключением тех случаев, когда, по замечанию знакомого математика Гаусса, этого не требуется, так как дворянин дворянину верит на слово.

Однако вопрос, поставленный во введении: можно ли считать Землю живой, подобной живому организму, надо уточнить. Ответ может зависеть от того, будем ли мы рассуждать о свойствах единой системы Земля-биота-общество или только о Земле, без заведомо живых организмов. В первом случае обсуждается слабая гипотеза живой Земли, во втором — сильная гипотеза. В дальнейшем будем держать в уме оба варианта. Каждый из них имеет самостоятельный интерес.

Для исследования феномена жизни наука располагает небогатым арсеналом методов. Это наблюдение, натурный эксперимент, имитационный эксперимент — мысленный или компьютерный — и самонаблюдение (включая эксперименты над собой). В нашем случае мы еще сокращаем этот список, так как самонаблюдение здесь не подходит, если только ученый в исследовательском порыве не отождествляет себя с Геей. Эксперимент на теле Земли тоже непросто поставить, хотя коллективными усилиями, загрязняя океан, атмосферу и т. п., мы все-таки проводим незапланированные рискованные «опыты» с нашей планетой. Но основное — наблюдение и операции с моделями. Впрочем, будем осторожны: результат моделирования сам зависит от установки, от того, какую из гипотез мы принимаем.

3. Цель земной эволюции: биота

Начнем обсуждение с одного из первых по значению вопросов: может ли Земля иметь цель в каком-либо смысле и следовать этой цели? За господство над умами борются две гипотезы: а) нет, цели нет, развитие происходит вслепую, следуя законам природы; б) цель есть и природа Земли осуществляет ее в процессе развития. В наши дни старая, но хорошо забытая гипотеза (б) бросает вызов общепринятой гипотезе (а), которая должна защищать свои позиции.

Вопрос о цели приобретает разный смысл в зависимости от того, принимаем ли мы слабую или сильную гипотезу живой Земли (Земля вместе с ее живым населением может считаться в целом живой, или в каком-то смысле абиотическая часть планеты тоже живая). Разберем по порядку, начиная с первого варианта.

Современная эмбриология многое знает о развитиии человека и животных. Биологи выделяют этапы появления дифференцированных внешних и внутренних тканей, собственного кровообращения, двигательного аппарата, нервной системы, мозга. По аналогии нетрудно представить себе как с возникновением все более развитых форм живого у Земли появляются новые органы, последовательно принимающие на себя все более сложные функции. Среди них — накопление энергии солнечных лучей в живой ткани растений, создание кислородной атмосферы и озонового экрана, создание почвенного покрова с его плодородием и др. С образованием ковра наземной растительности Земля приобрела, выражаясь системным языком, блок управления (Вернадский, 1967). Через некоторое время на руководство земной системой начало претендовать человеческое общество. Очевидно, эволюция системы человек-живая природа-Земля делает ее все более целенаправленной управляемой конструкцией. Совокупный мозг человечества, объединенный интернетом, становится все больше похожим на всадника, оседлавшего дикого мустанга, а природа все больше превращается в объезженного коня. Пройдет еще один этап взамной адаптации и всадник с конем станут жить единой жизнью, подчиненной общей цели, заданной всадником. Возможно даже, что это упрвление станет сознательным и обращенным на общеземные интересы. Таким образом эволюция системы, состоящей из человечества, земной жизни и абиотических компонентов Земли, делает ее все более управлемой, все более целенаправленной конструкцией.

Можно говорить о появлении цели у земной биоты еще до появления людей, как только возникла жизнь на планете. Биологи не могут с определенностью сказать, зачем появилось и в каком направлении развивается живое вещество, но нередко используют в своей практике придуманную ими самими псевдоцель. Дарвиновская теория естественного отбора приписывает каждому живому организму цель — выжить и сохранить себя в потомстве. Пусть эта цель сформулирована не инфузориями и амебами, а нами, но она помогает моделировать поведение организмов от простейших до человека позволяя применять, например, принцип минимакса. Правдоподобно моделировать.

Возражение со стороны скептика: хорошо, пусть у организмов существует некое подобие несформулированной рефлекторно реализуемой цели, но при чем здесь Земля? Мы ходим по земле, но не включаем ее в состав своего тела.

Ответ: системология признает условность границ между любой — живой или неживой — системой и внешней средой. У животных внутренняя среда (кровь, протоплазма) по традиции считается частью организма, а у кишечнополостных и моллюсков часть внешней среды превращается во внутреннюю, как только они соединяют края полости или смыкают створки раковины. Трудно сказать, внешним домом или органом живых существ является известковая постройка кораллов? Велика ли разница между внешним скелетом моллюсков и ракообразных и внутренним скелетом позвоночных? Адапируясь друг к другу, организмы разных систематических групп образуют суперорганизм, биоценоз, который некоторые биологи считают единицей эволюционного процесса (Жерихин, Раутиан, 1999). Но, согласно мнению В.Н.Сукачева внутренняя неорганическая среда биоценоза составляет с ним единое целое, биогеоценоз. Семью муравьев или пчел биологи склонны рассматривать как единый организм. Построенный насекомыми муравейник или бортное дупло вместе с архитектурой сот, без которых семья не может существовать — часть этого сложного организма или его окружающая среда? С другой стороны, В.И.Вернадский (1978) заметил, что и в той части организмов, которая считается их внутренним содержимым, большую часть составляет минеральное вещество — вода. У водных организмов содержание воды в теле может достигать 99 и даже 99,7%.

Условность разделения единой системы на организм и окружающую среду становится еще более очевидной при рассмотрении процессов обмена веществ. Считанные месяцы или годы задерживаются в теле животного и растения выхваченные из внешнего окружения химические соединения и элементы. Аналогично: земной запас двуокиси углерода целиком проходит через биоту за 300 лет, кислород атмосферы — за 2000 лет, вода суши и океанов — за 2 млн лет (Камшилов, 1974).

Спор о границах живого, очевидно, бесплоден, он может быть решен лишь условно, по договоренности. Таким образом, если созданные и регулируемые биотой атмосферу и почву, а также, — в значительной степени — гидросферу и литосферу (Вернадский, 1967) мы рассматриваем как часть общеземного организма, — это не выходит за рамки принятых наукой принципов.

Следующее возражение противников живой Геи. У каждого человека, вне всякого сомнения, в каждый момент существует цель, заставляющая его двигаться, реагировать на обстановку и т.п. Исключительные личности могут даже обозначить общую цель всей своей жизни. Это не значит, однако, что все 6 миллиардов землян имеют общую для них цель. Людская толчея скорее напоминает броуновское движение. Тем более это относится к другим организмам. А что же в таком случае остается от целеустремленной Земли?

Ответ. Биологическая эволюция — это не только появление новых форм жизни, это еще и непрерывно возрастающая адаптация организмов друг к другу и к абиотической среде. Вопреки периодическим кризисам, вызываемым внедрением вновь возникших таксонов и природными катаклизмами, взаимозависимость, целостность органического мира со временем растет (см. гл. 22). Отдельно существовавшие в морской среде органеллы когда-то доросли до объединения в клетки, клетки сформировали колониальные сообщества, из них вышли организмы с четко разделенными органами и функциями. Параллельно создавались все более сложные и самоорганизованные биокосные системы, биогеоценозы. В наше время периодически происходит синтез одноклеточных организмов, слизевиков в нечто, напоминающее сложный организм. Раздельно живущие клетки собираются в общую массу, плазмодий. Он передвигается как единое тело с дифференцированными функциями своих частей, выращивает органы размножения и после рассеивания спор снова распадается на независимые сущности. Не так ли нация перед лицом военной опасности объединяется и действует как слаженный организм? А в мирное время снова превращается в полигон столкновений независимых личностей-атомов? Не так ли предстоит человечеству прореагировать на перспективу ядерной войны, экологического кризиса или возможного падения кометы? Но пока эти опасности не стали доминантами в нашем сознании, каждый может себе позволить разыгрывать из себя самодостаточную свободную от общества личность.

Смысл сказанного сводится к тому, что организм — тоже понятие, в природе не строго определенное. Организм может проявлять в разное время разную степень взаимозависимости своих частей. Когда-нибудь, возможно, земные существа достигнут постоянной согласованности действий подобно клеткам одного организма. Клетки, кстати, тоже могут проявлять самостояельность, даже «бунтовать» против организма Но, очевидно, и представление о более «рыхлом» организме типа биоценоза или биосферы тоже имеет право на жизнь, не противореча фундаментальным принципам науки.

Для философов Древнего Востока не существовало сомнений в том, что Земля, как и любая другая планета возникла для осуществления определенного этапа космической эволюции. К таким этапам относятся развитие мира организмов и человеческого общества. Прохождение заданного пути для подготовки следующего этапа составляет общую цель планеты вместе с населяющими ее существами.

4. Цель земной эволюции: планета

Поразмышляем теперь по поводу сильной гипотезы Геи. Может ли «безжизненная» Земля развиваться по направлению к некоторому аттрактору как к заранее заданной цели? Под «безжизненной» подразумевается Земля, с которой мысленно удалено все, что мы признаем относящимся к биологии, от вирусов до человека. Слово взято в кавычки потому, что, во-первых, представить себе такое опустошение довольно трудно, и, во-вторых, потому, что неизвестно, была ли когда-нибудь Земля такой пустыней (вспомним В.И.Вернадского). И еще в-третьих — не все согласятся с тем, что Земля без биологических существ «безжизненна».

Опять противостоят друг другу две гипотезы. а) Минеральное тело Земли возникло в данном месте в данное время по воле случая, космической «лотереи», развивается строго по физическим и химическим законам и никакой цели при этом иметь не может. б) Свойства и эволюция земного шара позволяют предполагать изначально заданную неизвестную нам цель.

С точки зрения ортодоксального атеизма второе предположение звучит вполне идеалистически. Но попробуем на время избавиться от фетишизма эмоционально нагруженных терминов и проверить, что могут сказать объективное научное наблюдение и логика по поводу (а) и (б).

Примером сложного, но «бесцельного» движения может быть скатывание камня по склону горы. Он то скользит, то катится, подпрыгивает на препятствиях, сваливается в пропасть, задерживается на время, двигается с массой других камней в осыпи, в селевом или водном потоке. Внешне это может выглядеть как целеустремленное движение, в целом в одну сторону. Но для физика это лишь тривиальное проявление неоднородности пространства в гравитационном поле. Вся эволюция камня сводится к движению по градиенту поля тяжести, не против него. Вероятность движения в обратном направлении не обсуждается. Если такое случается (взрыв вулкана) — этому всегда находится особое физическое объяснение. Движение полностью согласуется с законом возрастания энтропии, вторым началом термодинамики.

Совершенно иначе ведет себя существо, направляемое целью. Суслик, увидев опасность, человека, возможно, охотника, совсем не обязательно бросается бежать от него. Он может помчаться и навстречу угрозе, если здесь его нора. Зверек движется против градиента поля опасности, поля, измеряемого вероятностью летального исхода встречи с человеком. Физических законов недостаточно для объяснения подобных событий, подчиненных цели.

Рассмотрим с этих позиций геофизическую историю Земли, как она нам представляется в конце XX века. Если окажется возможным обнаружить в этой истории несомненные признаки движения «против градиента», то гипотеза целесообразного развития получит весомую поддержку.

Первое, что привлекает внимание в астрогеологической истории нашей планеты — четко выраженная направленость ее развития. Это еще не целенаправленность, но и не хаотическое движение, не совместимое ни с какой целью. Направленность проявляется в последовательном увеличении сложности и порядка в строении земного шара. Меньше всего порядка, можно предполагать, содержалось в межпланетном газопылевом облаке, послужившем плацентой, из которой родился плотный шар. После его образования первоначально однородное содержимое постепенно дифференцировалось по удельным весам и распределялось слоями в геосферы: ядро, мантию, кору, водную и воздушную оболочки. Накопление порядка шло в полном согласии с термодинамикой, оно оплачиалось деградацией и рассеиванием в пространстве начального запаса потенциальной (гравитационной) энергии. Движение было направлено по градиенту вектора энтропии, к ее увеличению. Есть ли резон говорить о цели, которой отвечало это движение? — Как будто вопрос решается однозначно, не в пользу суслика, бегущего навстречу выстрелу.

Но здесь выстраивается цепочка фактов, которую можно трактовать иначе. Речь о поразительной череде «везений», благоприятствовавших земной жизни.

Земля, как и вся солнечная система получила в наследство от предыдущих поколений звезд, по-видимому, максимально богатый набор элементов. Вместе с тяжелыми элементами геологическая эволюция приобрела важный источник плутонической энергии — энергию ядерного распада, позволяющего продлить срок тектонической активности планеты. Без избытка железа, по содержанию которого Землю и планеты земной группы следует считать космической аномалией, освобождение начальной гравитационной энергии должно было идти с меньшей интенсивностью и закончиться раньше, возможно, прервав на полпути биологическую эволюцию. Для построения живой материи пригодилась, по существу, вся таблица Менделеева, но без элементов среднего веса от углерода до кальция представить себе эволюцию жизни, хотя бы отдаленно напоминающей земную, невозможно. В этом смысле наше существование начало подготавливаться задолго до появления на земной коре белково-нуклеотидных молекул.

Следующее «везение» — размер Солнца, равный одному Солнцу. Это не каламбур и не пустая игра слов. Астрономы установили, что звезды, близкие по массе нашему Солнцу относятся к наиболее долгоживущим (Боярчук и др., 1998). У небесных тел меньшей массы не хватает начального запаса гравитационной энергии для того, чтобы «зажечь» реактор ядерного синтеза, обеспечивающий долгую световую жизнь светила. У крупных звезд, наоборот, процессы происходят так бурно, что они очень скоро добегают до стадии «сверхновой» и взрываются, возвращая большую часть вещества в окружающее пространство. Так, например, звезда, по массе в 10 раз превышающая Солнце, проходит свой путь в 1000 раз быстрее. И только та группа светил, в которую попадает и наше, обеспечивает период спокойного горения длительностью в первые миллиарды лет. Вспомним, что на развитие жизни на Земле потребовалось не менее 3 миллиардов лет, в более короткий срок жизнь просто не сможет «уложиться».

Далее в космической лотерее набор счастливых билетов выпал Земле в связи с ее размером, расстоянием от Солнца, небольшим эксцентриситетом эллиптической орбиты. Масса Земного шара обеспечила нам достаточное гравитационное поле, чтобы не растерять в Космосе молекулы атмосферы и гидросферы и, с другой стороны, не настолько большое, чтобы сопротивление притяжению потребовало от живых организмов невероятных энергетических затрат. Земная орбита оказалась оптимальной для стабилизации атмосферных температур в районе 273–373° по Кельвину. А это означает, что живое вещество может использовать воду во всех трех фазах, жидкой, газообразной и твердой. Выход за этот узкий диапазон температур делает небесное тело непригодным для существования наших форм жизни и весьма проблематичным для каких-либо других материальных форм. На колебаниях температур и освещенности земной поверхности мало сказывается и переменное расстояние до центрального светила, так как орбита близка к круговой.

Итак, на старте биологической эволюции ей обеспечило успех совпадение нужных значений полудюжины параметров, величины которых в наблюдаемом мире раскиданы в широких пределах. Счастливый случай?

Возражение скептика: Когда Природа вслепую ставит миллиарды миллиардов экспериментов, вероятность осуществления хотя бы одного совпадения указанных выше параметров как угодно близко придвинута к единице. Счастливый билет обязательно должен где-то выпасть. Просто мы не имеем возможности наблюдать последствия «неудачных» экспериментов именно потому, что они «не удались». Это антропный принцип. В его «слабом» варианте.

С этим трудно не согласиться. Но не надо забывать, что чем больше параметров должно совпасть в благоприятных для жизни величинах, тем более редким явлением следует считать жизнь в Космосе. Уникальность нашего очага жизни и цивилизации отстаивал астроном И. С. Шкловский (1962). Однако, мы, Земляне, настойчиво пытаемся наладить космическую связь с цивилизциями, похожими на нашу и не слишком удаленными (Гиндилис, 1999). Очевидно, и в науке вера иногда может оказаться сильнее логики.

Но пойдем дальше. На этом «подарки» Космоса нашей планете не кончились. Невозможно переоценить значение воды на Земле. Причем как раз в таком количестве, чтобы наполнить океаны — колыбель земной жизни и оставить для более высоких форм ее достаточную площадь суши. Уникальные химические свойства воды сделали ее не только оптимальной внешней средой, но и главным компонентом физических тел организмов. А также «полезным ископаемым №1», применяемым промышленностью и сельским хозяйством. Вода — практически единственная из известных химии жидкостей, нейтральная по своим электрохимическим свойствам и потому одинаково легко взаимодействующая как с положительными ионами металлов, так и с отрицательными кислотными остатками. Это делает воду универсальным растворителем, без которого трудно представить себе метаболизм растений и животных. Благодаря свойству образовывать вещества в форме коллоидов — идеальной среды для многих химических реакций, вода вошла в состав клеточной протоплазмы и крови. По всем признакам безводные и маловодные планеты подобны земным пустыням, то-есть непригодны для поддержания жизни.

Зародившаяся на Земле жизнь едва ли могла просуществовать сколько-нибудь длительное время без многослойной «глубоко эшелонированной» обороны против ультрафиолетового солнечного излучения и жестких космических лучей. На заре жизни эти функции выполнялись магнитосферой Земли, ионосферой, всей толщей воздушного слоя, водной оболокой океанов и реголитом материков. Позже, в результате саморегулирования биоты возник еще озоновый экран. Все это, кроме озона, выглядит так, как будто земной «дом» строился с учетом потребностей будущих жильцов — живых существ. Но сохраняет свою силу и высказанное выше соображение о бесконечности экспериментов Природы.

Однако Гея предложила своим обитателям не только приятные сюрпризы. Известно, что климат Земли под влиянием внешних и внутренних причин испытывал заметные колебания. Случайно — или не случайно — появление на Земле человека совпало с эпохой великих материковых оледенений. Человечество, как и вся остальная биота, обнаружило поразительную гибкость и сумело адаптироваться к суровым условиям. Но с уверенностью можно утверждать, что никакой гибкости не хватило бы, если бы покровные ледники — агрессивные диссипативные структуры — одолели сопротивление отрицательных обратных связей и покрыли белым саваном всю земную сушу. В нашу, четвертичную, эпоху снижение среднеземной температуры воздуха достигало 6°C: от современных +15° температура сползала в самое холодное время до +9°. Из всей амплитуды похолодания в 6° половину, 3° можно приписать действию положительной обратной связи: с похолоданием снижается содержание двуокиси углерода и метана в атмосфере, что еще снижает температуру и т.д. (Котляков, 1994).

В своей истории Земля знала и еще более суровые времена. Гуронское оледенение в начале протерозойской эры, около 2,4 млрд лет назад, по расчетам снижало температуру атмосферы до +6°C (Сорохтин, Ушаков, 1991). Это уже за пределом допустимого. Дело в том, что, как показало геофизическое моделирование, проведенное М.И. Будыко (Будыко и др., 1985), уже при температуре +7°C должен начаться лавинообразный процесс охлаждения поверхности Земли, сопровождающийся оледенением, который ведет к необратимому состоянию замерзшей безжизненной планеты, подобной современному Марсу. Об устойчивости такой позиции позаботились обратные связи. Они обеспечиваются высоким альбедо (отражательной способностью) покрытых льдом материков и океанов и снижением парникового эффекта. То, что этого не случилось в протерозое, очевидно, связано с отличающимися от современных параметрами земной атмосферы. Но катастрофа, без сомнения, была близка, спасение нашего настоящего выглядит сейчас как дело очень мало вероятного случая.

На полмиллиарда лет раньше, в архее, Землю подстерегала опасность с другой стороны. Усиленная дегазация расплавленного вещества мантии создала условия образования плотной атмосферы с преобладанием углекислого газа и паров воды. Хорошо знакомое в наши дни явление — парниковый эффект, тоже обладающее свойствами дисипативной структуры, разогнало температуру у поверхности планеты до 145°C (Сорохтин, Ушаков, 1991). Кипение океана не началось лишь потому, что под тяжелой атмосферой тех эпох температура вскипания была еще выше. Но необратимый переход в горячее состояние, подобное состоянию современной Венеры, был вполне реален. Под слоем водяных паров и углекислого газа утренняя планета разогрета до 470°C. Какая уж там жизнь! Но тоже не случилось. В игольное ушко проскочила Гея, убереглась от Сциллы и Харибды. Возможно, тоже — счастливая случайность.

К этому геологи еще добавляют многократно случавшиеся падения на Землю небесных тел размера астероидов. Обнаружены кратеры, оставшиеся от ударов. Эффект их падений по ориентировочным подсчетам должен быть близок к «ядерной зиме», сценарию мировой ядерной войны, разыгранному пока что на моделях (Svirezhev, 1987). Если такое стрясется, то температура у поверхности Земли на полгода упадет до –60°C. Неясно, повезет ли хотя бы каким-нибудь инфузориям выжить при таком испытании. Но земные существа в те времена оказались невообразимо живучими, — мы более или менее уверены в том, что перерывов в эволюции не было.

Путь нашей планеты от пустыни к сегодняшней россыпи городов представляется дорогой по узкому гребню горного хребта, где путник движется по полосе шириной в несколько метров, на каждом шагу рискуя оступиться в пропасть с одной или с другой стороны. Чем более высоко организована жизнь, тем уже дорога. Правило, хорошо знакомое конструкторам, гласит: чем сложнее система, тем в среднем ниже надежность ее функционирования, или, что то же самое, тем выше вероятность «отказов», нарушения внутренних связей, согласованности работы частей. Нейтрализовать эту опасную тенденцию может параллельное совершенствование системы контроля и ремонта повреждений, что многие из нас наблюдают на примере развития автомобильного транспорта. В наши дни предусмотрительный хозяин, еще не имея автомобиля, при постройке дома закладывает асфальтированный подъезд, гараж и мастерскую. И основательный забор, чтобы машину не украли. Совпадение многочисленных условий, которые приготовила Земля для поселения землян, подозрительно напоминают действия этого хозяина. Если это не просто слепое «везение», то можно увидеть в этом движение «против градиента», по траектории. которая никак не объясняется действующими в данный момент силами. К цели.

Пусть и дальше совершаются подобные совпадения. Надежда на ускользающе малую вероятность, на то, что она все-таки не равна нулю.

Эзотерическая философия утверждает, что совпадение благоприятных случаев — создание нашего воображения, результат неспособности увидеть глубокие причины, связывающие все эти явления в единую систему. Христианская теология исповедует идею Провидения, которое наблюдает за земными событиями, вмешивается в их ход, оберегает и корректирует в нужном направлении. Ведическая философия скорее склоняется к идее о невозможности нарушить ход событий, заданный законами Природы. Но сами законы предписывают путь к изначально заданной цели. Возможно, закон самоорганизации — один из них.

5. Самоорганизация?

Однако мы не знаем, при каких условиях начинается действие самоорганизации. Синергетика все готова объяснить и разложить по полочкам начиная с того момента, как ей преподнесут избыток свободной энергии и структуру обратной связи с высоким показателем нелинейности. Но природоведов больше всего интересует самый момент возникновения этих волшебных конструкций, способных развивать, усиливать самих себя. При этом эффект их саморазвития может быть как созидательным, так и разрушительным. При участии положительной обратной связи образуются ледники, вулканы и барханы, разрушаются горные породы, прорезаются русла рек. Смерчи, землетрясения тоже не обходятся без этого несложного механизма. Кто или что соединяет провода в кольцо, начинающее жить своей жизнью? В организме живого существа команду, например, для перехода в состояние сна или обратно дает центральная нервная система. Вышедший из-под мозгового контроля организм бессмысленно разрушает достигнутый за предыдущую жизнь порядок. Так, «против хозяина» работает истерика, эпилептический припадок, бессоница, раковая опухоль — все системы с обратной связью. Опытный оратор несложными приемами может возбудить толпу слушателей и бросить ее как на сбор пожертвований для сирот, так и на еврейский погром.

У барьера сходятся две гипотезы. Согласно первой, общепринятой, безлюдная природа вслепую указывает пальцем, где следует появиться самоуправляемому процессу (Николис, Пригожин, 1990). В точках бифуркации (разветвления процесса) с равной вероятностью может выпасть шаг вверх по эволюционной лестнице или шаг вниз. В особых случаях кажущееся увеличение порядка оборачивается детерминированным хаосом, «странным аттрактором», что постоянно наблюдают в своем воздушном хозяйстве синоптики. Значит, при первом предположении организация и хаотизация в среднем должны уравновесить друг друга, оставляя наследникам возможность много раз начинать игру с первого хода.

Вторая гипотеза принимает целенаправленность опытов. Увидеть, пощупать цель нельзя. Мы можем лишь по результату многих наблюдений сделать заключение, велика ли случайная составляющая в этом движении, к какому аттрактору (точке притяжения) стремится состояние системы и есть ли смысл предполагать за видимыми сменами цель. Попробуем. Наша система сейчас — геологическое тело Земли.

Зададимся несколькими возможными вариантами отношения Земли к своим жильцам, может быть, это в дальнейшем поможет выбрать один из них.

1. Никакой цели нет. Все определяется случайными сочетаниями изначально действующих не связанных между собой законов природы.

2. Жизнь — нежеланный, но трудно устранимый паразит на живом теле Земли.

3. Жизнь безразлична для планеты, поскольку она воздействует лишь на тончайший поверхностный слой Земли, главные процессы которой протекают глубже.

4. Жизнь желанна. В этом случае возможно предположить наличие цели — сохранить жизнь как можно дольше.

5. Для сохранения жизни на Земле следует поставить заслон паразитическому новообразованию, угрожающему существованию биосферы — человечеству.

6. Человек — любимое дитя. Все для него, пусть тешится.

7. Человек пока еще дитя, но с большими задатками. Задача в том, чтобы воспитать из него достойного сотрудника, способного наилучшим образом организовать жизнь Геи и представлять ее на космических форумах.

Первый и последний варианты, очевидно, представляют собой крайние случаи, остальные располагаются в промежутке. А что говорят наблюдения?

В 60–70х годах нашего столетия естественные науки переживали своего рода болезнь, математическую лихорадку. Бросились писать уравнения и геологи. Для поиска полезных ископаемых наиболее перспективной представлялась математическая статистика. Но скоро наступило разочарование. Оказалось, что концентрации минералов и химических элементов в недрах лишь в очень малой степени отвечают моделям случайных распределений: гауссовскому нормальному, логарифмически нормальному, пуассонову, биномиальному. Скорее можно считать нормой аномалии с «ураганными» концентрациями минералов, то и дело нарушающие умеренные флуктуации случайного фона. Эта «ненормальность» оказалась типичной для пород самого разного происхождения: интрузивных и эффузивных, магматических, осадочных, метаморфических, биогенных и гидротермальных. Казалось бы, в расплавленных магматических очагах, питающих вулканы и интрузии, в конвектирующей мантии все вещества должны перерабатываться в однородную смесь как тесто в миксере. На деле получается наоборот. Происходит гравитационная дифференциация минералов по удельному весу, термическая дифференциация по температурам плавления, разделение газовых компонентов по летучести, выделение водорастворимых веществ. Так образуются месторождения многих металлов, фосфора и пр. По мысли В.И. Вернадского (1967) накопление некоторых элементов: железа, серы, ванадия и др. можно объяснить жизнедеятельностью бактерий. Но два очевидных смесителя — мировой океан и атмосфера тоже на выходе дают хорошо отсортированные и уложенные раздельно месторождения марганца, соды, калийной и поваренной соли, чистого кварцево-полевошпатового песка, тонкой пыли и пр.

Такие разрушители геологических структур как речные потоки и морские волны измельчают породы, чтобы еще аккуратнее разложить их по сортам: золото, алмазы, олово — в речные и береговые россыпи, гальку, гравий и песок — в конусы вынса, дельты, террасы и береговые валы. Случайности тут отведены вторые роли, она определяет лишь такие детали как распределение минералов внутри россыпи. В зоне гипергенеза — приповерхностного химического преобразования коренных пород — идет раздельное химическое выщелачивание веществ фильтрующимися сквозь них водами и повторное накопление их в ловушках геохимических барьеров. Даже такой мощный аппарат бессистемного, как будто, смешивания и перемалывания всего, что находится на пути, как ледник, не ограничивается созданием беспорядка. Прежде чем сбросить несортированный винегрет морены на землю, он шлифует ею как абразивом совершенные по форме «бараньи лбы», а саму морену наполовину перемывает своей талой водой, разделяя на галечники, пески, озерные алевриты и глины.

Разными путями, с использованием механизмов саморегулирования и самоорганизации и без них, в земле и на поверхности идет один процесс: наведения порядка в начальном хаосе. Обратные явления разупорядочивания, выравнивания геологических и географических сред тоже имеют место, особенно в атмосфере и гидросфере, но, судя по результатам они явно проигрывают в мощности тенденциям порядка. Агентами порядка служат гравитационные, элктромагнитные, сильные магнитные и слабые электрические взаимодействия.

Какие из этого следуют выводы? Во-первых, подтверждается сделанное раньше заключение, что неорганическая эволюция, это не случайный набор траекторий броуновского типа, а тренд. Направление движения четко документируется наблюдениями: оно направлено к а) — увеличению разнообразия элементов, веществ, систем, процессов и б) — их упорядоченному распределению в геометрическом пространстве, времени и в пространстве взаимодействий.

Во-вторых, более ответственный вывод, хотя и труднее подтверждаемый, состоит в том, что эти преобразования абиотической среды не безразличны для эволюции живой природы и общества. Едва ли можно привести доводы в пользу предположения о живом веществе, паразитирующем на Земле, бессильной его уничтожить. Скорее наоборот, ликвидация живого представляется возможной в любой момент, средств для этого достаточно. Воздействия на жизнь бывали различные, но значительная их часть как бы была направлена на ее поддержание. Например, создание разнообразия земных условий. На однородной, пусть оптимальной по всем другим параметрам Земле, эволюция жизни не имела бы успеха, скоро затухла. Соревнование, взаимообмен и взаимоподдержка, короче говоря прогресс форм жизни возможен лишь в условиях сочетания холодных и теплых климатов, равнинных и горных, засушливых и влажных ландшафтов. Еще труднее представить себе человеческую цивилизацию, развивающуюся на поверхности геологически и геоморфологически однородной Земли. В этих условиях, например, потребовались бы невероятные усилия по переработке многих тонн породы для получения, скажем, куска железа или горсти фосфора для удобрения полей и т. п. Не недостаток ли разнообразия стал причиной того, что в эволюционной гонке китообразные проиграли приматам несмотря на равенство стартовых интеллектуальных данных? В океанической среде слишком беден набор строительных материалов для построения искусственного внешнего мира, мира материальной культуры. Однородность затормозила эволюционный бег.

И здесь, в противоположность случайной картине развития мира на деле все идет так, как будто природа со знанием дела готовит для будущей эволюции необходимые условия заранее. Для любимых бактерий, цветов, лягушек, волков. И для любимого человека. Законы природы при этом нисколько не нарушаются. Самоорганизация кое-как справляется с объяснением антиэнтропийного развития, от хаоса к порядку, против градиента. Так ведь и мы, когда строим дом или ставим плотину на реке, не нарушаем, а используем законы природы. Но мы знаем, для чего мы из более вероятных конструкций сооружаем все менее и менее вероятные. Гея как будто тоже знает.

Слышен голос скептика: «как будто» не значит «так и есть». Аналогия не доказательство, она может быть чисто внешней. Очень может быть, что в других условиях, с виду неподходящимх, эволюция избрала бы другой путь, который мы с нашим ограниченным кругозором и представить себе не можем. И тогда тоже все выглядело бы как движение по заранее подготовленной дороге.

И это возможно.

полный текст работы по адресу http://www.theosophy.ru/lib/ga...