Чтение онлайн

P(A|Монти открывает B) = 1/6 / 1/2 = 1/3 .

P(C|Монти открывает B) = 1/3 / 1/2 = 2/3 .

Простыми словами: если вы случайно выбрали дверь A, и Монти открывает дверь B, чтобы показать лимон, то вероятность того, что Bugatti находится за дверью C, равна 2/3 . Если вы когда-нибудь окажетесь в такой ситуации, вы удвоите свои шансы, переключившись.

Эти примеры показывают, что если мы хотим говорить о вероятности абиогенеза, нам нужно использовать байесовский язык. Мы наблюдаем, что жизнь возникла быстро на Земле, но мы не можем просто заключить из этого наблюдения, что абиогенез легок. Он может быть легким — но только байесовский анализ может количественно определить степень уверенности, которую мы должны иметь, когда говорим, что абиогенез легок. Два астрофизика, Дэвид Шпигель и Эдвин Тернер, провели именно такой байесовский анализ.[365]

Для разработки анализа Шпигель и Тернер предложили простую модель (или гипотезу, используя язык выше) абиогенеза. В их модели условия на молодой планете препятствуют созданию жизни; в определенный момент жизнь становится возможной, и затем существует постоянная вероятность в единицу времени развития жизни; и после определенного момента, возможно, из-за эволюции ее звезды, планета снова становится непригодной для создания жизни. Модель упрощенная; можно утверждать, что абиогенез — это не единичное событие, которое происходит в определенный момент, и возможно, что вероятность абиогенеза в единицу времени изменяется со временем, а не является постоянной. Тем не менее, у нас нет веских оснований предлагать какую-либо другую, более сложную модель — так что модель Шпигеля и Тернера является такой же хорошей отправной точкой, как и любая другая. Это гипотеза. Доказательства, которые нам нужно принять во внимание, заключаются в том, что жизнь возникла на Земле по крайней мере один раз, около 3,8 миллиарда лет назад, и что это дало достаточно времени для появления космологически любопытных существ, способных размышлять над такими вопросами, как формула Байеса и возможное существование космологически любопытных существ в других частях Вселенной.

Байес говорит нам, что мы также должны указать априорные вероятности различных терминов в модели. (Этими терминами являются скорость абиогенеза, времена до и после которых планета не может породить жизнь, и минимальное время, необходимое для развития интеллекта.) Нет теории, которая предсказывала бы значения различных временных рамок в модели, поэтому Шпигель и Тернер просто выбирают несколько различных интересных случаев. Аналогично, нет основополагающей теории, которая дала бы нам априорную информацию о скорости абиогенеза, поэтому Шпигель и Тернер исследуют три различные формы для этой скорости.

Математика, задействованная в анализе, несколько сложнее, чем в обсуждавшихся выше задачах об «инопланетном оборотне» и Монти Холле, поэтому я не буду повторять ее здесь. Но логика во всех трех случаях одинакова: вероятность вычисляется с использованием всей доступной информации. Результат? Что ж, оказывается, на результаты гораздо сильнее влияют выборы априорных вероятностей, чем доказательства того, что жизнь возникла рано на Земле. Выберите один набор параметров модели, и жизнь будет распространена; выберите другой, столь же правдоподобный набор параметров, и жизнь будет исключительно редкой. Другими словами, с имеющимися у нас доказательствами тот факт, что мы здесь, полностью согласуется с низкой вероятностью абиогенеза. Тот факт, что жизнь возникла здесь рано, дает нам мало уверенности в том, что жизнь должна быть распространена в других местах. Важно подчеркнуть следующий момент: анализ не показывает, что жизнь редка. «Жизнь распространена» остается нашей лучшей догадкой; просто мы не можем быть уверены в этой позиции.

Когда появилась статья Шпигеля и Тернера, некоторые комментаторы предложили ее как разрешение парадокса Ферми. Однако это было основано на неправильном прочтении статьи. Она не доказывала, что жизнь, а следовательно, и разумная жизнь, должны быть редки. Повторюсь: анализ просто показал, что мы не можем быть уверены, учитывая имеющуюся у нас информацию, что абиогенез распространен. Так что это не разрешение парадокса. Однако это подчеркивает важность поиска внеземной жизни: открытие одного случая возникновения жизни независимо от Земли дало бы нам гораздо более веские основания полагать, что Вселенная кишит жизнью — и это, в свою очередь, могло бы увеличить наши надежды на обнаружение разума.

Решение 66: «Златовласки» редки

Для танго нужны двое. Эл Хоффман и Дик Мэннинг

Каждое лето ученые путешествуют с международной конференции на международную конференцию, словно стаи каких-то экзотических перелетных птиц. Информационные службы, прикрепленные к этим конференциям, просматривают тезисы в поисках работ, которые, по их мнению, могут привлечь внимание общественности. Они выпускают пресс-релизы на основе этих докладов на конференциях; в свою очередь, эти релизы часто подхватываются средствами массовой информации; а затем эти истории появляются в Твиттере и блогосфере, при этом социальные сети на мгновение увеличивают их видимость. (Я виновен в этом не меньше других. Вы не единственный, Уважаемый Читатель, чье внимание было укорочено интернетом.) В августе 2013 года интересное астробиологическое исследование подверглось такой обработке: в течение нескольких дней газеты и веб-сайты задавались вопросом: все ли мы марсиане? Несмотря на все комментарии, честный ответ на вопрос: мы не знаем. Но, возможно, мы ими являемся. И если это так, то это может иметь последствия для парадокса Ферми.

Доклад на конференции, который привел к этому всплеску интереса[366], был сделан Стивеном Беннером, выдающимся химиком, который провел важные исследования в нескольких областях, включая синтетическую биологию. Беннер взял за отправную точку тот факт, что, как уже обсуждалось, мы до сих пор не знаем, как атомы впервые объединились, чтобы создать те ключевые элементы жизни на Земле — РНК, ДНК и белки. Предположим, что действительно первой возникла РНК: что ж, как обнаружили химики за десятилетия, прошедшие после новаторского эксперимента Миллера, облучение первичного «супа» органических химических веществ, существовавшего на ранней Земле, порождает не рибонуклеиновую кислоту, а густые смолоподобные вещества. Одно из предположений заключается в том, что существовал катализатор — неорганическая минеральная поверхность, — который обеспечивал каркас, на котором основные строительные блоки могли собираться в структуры РНК. Лучшие каркасы содержали бы бор и окисленный молибден: минералы, содержащие бор, способствуют образованию пребиотических химических веществ из углеводных колец, а затем минералы, содержащие молибден, помогают перестроить эти пребиотические химические вещества для образования рибозы, из которой следует РНК. Это отличное предположение, но с ним связаны по крайней мере две трудности. Во-первых, соединения бора растворились бы в океанах ранней Земли. Во-вторых, молибден должен был быть сильно окислен, чтобы выполнять свою каркасную функцию, но тогда поверхность Земли содержала очень мало кислорода. Таким образом, один, казалось бы, критический элемент отсутствовал, а другой был в неправильной форме. Как же тогда могли возникнуть каркасы?

Беннер указал, что ранняя марсианская поверхность могла иметь те элементы, которых не хватало на поверхности Земли: Марс был суше и содержал больше кислорода. Химия каркаса могла иметь больше шансов произойти на красной планете, чем здесь. Основные строительные блоки жизни, другими словами, могли быть созданы на Марсе. Предположение Беннера — не единственный подход — возможно, например, что предшественники РНК действительно были созданы на Земле, но был задействован совершенно другой катализатор — но если его предположение верно, то идея заключается в том, что содержащие жизнь камни были отправлены в космос после ударов астероидов. Затем эти камни нашли свой путь на Землю. По мере изменения условий на Марсе жизнь там, предположительно, умерла; а по мере изменения условий на Земле жизнь процветала.

Идея о том, что жизнь может передаваться с одной планеты на другую, далека от фантастики; действительно, мы уже рассматривали эту возможность в Решении 6 при обсуждении панспермии. Мы знаем, что камни перемещаются с планеты на планету после удара метеорита. Из десятков тысяч метеоритов, найденных на Земле, ученые идентифицировали чуть более ста из них как имеющие марсианское происхождение.[367] За века, возможно, до миллиарда тонн породы переместилось с Марса на Землю. Некоторые камни даже пошли в другую сторону; хотя орбитальная динамика сообщает нам, что путешествие Марс-Земля примерно в сто раз энергетически выгоднее, чем путешествие Земля-Марс, расчеты показывают, что удар Чиксулуб, убивший динозавров, был достаточно сильным, чтобы выбросить[368] 360 000 потенциально содержащих жизнь камней на Марс. (Горстка камней, выброшенных ударом, могла даже достичь спутника Юпитера Европы!)

Повторюсь: мы не знаем, зародилась ли земная жизнь на Марсе. Мы не знаем, все ли мы марсиане. Но это возможно. А какое значение это имеет для парадокса Ферми? Что ж, возможно, для процветания жизни требуются две планеты: одна для обеспечения начальных условий, а другая — для предоставления долгосрочного дома. Возможно даже, что перемешивание этих пребиотических супов требует многократного переноса материала между двумя планетами. Землю иногда называют планетой «Златовласки», потому что условия были «в самый раз» так долго. Может ли быть так, что жизнь требует «близнецов Златовласки»? Если это так, то количество планет, несущих жизнь, может быть невелико. Возможно, это объясняет отсутствие ВЦ?

Насколько мне известно, это решение парадокса Ферми принадлежит мне. Однако, я бы не советовал вам его принимать — нам нужно гораздо больше узнать о происхождении жизни, прежде чем это решение нужно будет воспринимать всерьез.

Решение 67: Переход от прокариот к эукариотам редок

Жизнь может измениться. Перси Биши Шелли, Эллада

В течение значительной части истории Земли единственными существовавшими организмами были одноклеточные прокариоты. Потребовался по крайней мере миллиард лет, чтобы возник сложный биохимический аппарат эукариотической клетки. Развитие крупных многоклеточных организмов заняло еще больше времени. Это неудивительно: эукариотические клетки неизмеримо сложнее прокариотических клеток, и потребовалось несколько эволюционных достижений, прежде чем различные эукариотические клетки смогли научиться сотрудничать и эффективно функционировать в группах. Но, возможно, эоны ожидания появления эукариот здесь, на Земле, подразумевают, что развитие сложной ступени жизни следует извилистым, трудным путем. Поскольку сложная жизнь любой формы, предположительно, должна эволюционировать из более простой одноклеточной микробной жизни, возможно, сложная многоклеточная жизнь — и, следовательно, в конечном итоге жизнь, способная общаться на межзвездных расстояниях — еще не возникла на других планетах. Возможно, переход от прокариот к эукариотам является одним из «трудных шагов» Картера. Возможно, это объясняет наблюдаемое нами молчание: Галактика заполнена планетами, на которых жизнь застопорилась на прокариотической стадии.