Книга Воображаемая жизнь. Путешествие в поисках разумных инопланетян, ледяных существ и супергравитационных животных - Майкл Саммерс

стала бы конкуренция между большими молекулами за обладание малыми. «Успешные» молекулы, заключенные в металлической клетке iCHELL, были бы, таким образом, аналогами первых основанных на углероде живых клеток на Земле. Это очень амбициозный проект, и Кронин, конечно, обладает достаточной научной квалификацией, чтобы довести его до успешного результата. Авторам, однако, кажется, что прежде, чем предаваться абстрактным рассуждениям о том, как подобный процесс мог бы происходить на какой‐нибудь экзопланете, разумно было бы подождать дальнейших результатов этих исследований.

Клетки iCHELL и весь подход Кронина к созданию объектов, которые в каком‐то смысле можно было бы назвать «живыми», основан на экзотическом, но все-таки виде химических реакций. Тем временем другие ученые в своих поисках «жизни совсем не как у нас» отказались от химии полностью. Например, в 2009 году международная группа теоретиков во главе с физиком В.Н. Цытовичем из Российской академии наук построила компьютерную модель, из которой можно сделать интересные выводы о природе жизни. Начали они с рассмотрения облака пылевых частиц, погруженного в плазму. Напомним определение: плазма – это газ, в котором из оболочек части атомов вырван один или больше электронов. В результате в таком газе содержатся положительные ионы и свободные электроны. Обычный путь образования плазмы в природе – рост температуры газа; при этом столкновения между атомами становятся гораздо более интенсивными и в результате высвобождаются все слабо связанные с ядрами электроны. Во Вселенной плазма – довольно обычная вещь; например, Солнце почти полностью состоит из нее. Создать ее тоже несложно: вы делаете это каждый раз, когда включаете лампу дневного света. Таким образом, среду, моделируемую компьютером, нельзя назвать слишком уж экзотической. В плазме, смешанной с пылью, часть электронов прикрепляется к пылевым частицам и образует так же свободно движущиеся отрицательно заряженные частицы.

Что же выяснили теоретики? Оказалось, что при определенных условиях электрические и магнитные силы в системе «плазма‐пыль» собирают пыль в то, что можно описать как микроскопические «штопоры». Эти образования тоже обладают электрическим зарядом и могут, например, расти и расщепляться на два «штопора», каждый из которых представляет собой копию исходного. Мы можем при желании назвать этот процесс процессом воспроизводства. К тому же некоторые «штопоры» устойчивее других, и это приводит в некотором смысле к «выживанию сильнейшего» – в чем‐то это похоже на естественный отбор.

Таким образом, мы можем сказать, что самоорганизующиеся пылевые зерна в плазменной среде демонстрируют некоторые черты поведения, которое мы привыкли считать свойственными в первую очередь живыми системам. К тому же они удовлетворяют нашему термодинамическому определению жизни, так как поддержание высокой температуры плазмы требует энергии, а «штопоры» явно далеки от равновесия. С другой стороны, мы должны подчеркнуть, что пока все эти особенности поведения частиц существуют только в рамках компьютерной модели и не были пока ни воспроизведены в лаборатории, ни обнаружены в природе. Такую форму жизни, может быть, и можно себе представить теоретически, но прежде, чем задаваться вопросом, можно ли подобное пылевое облако считать живым, нам не помешало бы увидеть какие‐то реальные проявления его особенностей.

По правде говоря, когда физики – такие как группа Цытовича – пытаются построить сложную немолекулярную систему, они обычно обращаются к электричеству и магнетизму. Как мы уже говорили в главе 2, эти явления управляются комплексом законов, известных как уравнения Максвелла. Та часть этих законов, которая имеет отношение к интересующим нас вопросам, говорит нам, что:

• электрические токи (т. е. движущиеся электрические заряды) создают магнитные поля и

• переменные магнитные поля производят электрические токи.

Второе из этих правил объясняет, например, возникновение индуцированных электрических токов, о которых мы говорили в главе 13.

Электрические токи, вроде тех, что бегут по медным проводам у вас дома, состоят из электронов. Когда электроны движутся, они сталкиваются с тяжелыми атомами меди и отдают им некоторую часть своей энергии. Из‐за этого атомы начинают двигаться немного быстрее. При этом выделяется тепло, которое рассеивается в окружающей провода среде: провод обладает электрическим сопротивлением. Если мы не будем постоянно добавлять энергию, компенсируя потерянное тепло, ток перестанет течь. А когда это произойдет, порождаемое током магнитное поле (см. первое правило, упомянутое выше) тоже исчезнет.

В 1911 году голландский физик Хайке Камерлинг-Оннес (1853–1926) сделал удивительное открытие: когда температура определенных металлов, а именно ниобия и олова, понижается до нескольких градусов выше абсолютного нуля (−273 °C), электрическое сопротивление исчезает. В этой ситуации электрические токи будут течь вечно; вечными будут и связанные с ними магнитные поля. Явление, открытое Камерлинг-Оннесом, называется сверхпроводимостью. Теперь мы знаем: оно возникает потому, что при таких низких температурах все электроны сцепляются друг с другом и движутся мимо тяжелых атомов металла, не отдавая им энергии. Токи в сверхпроводниках можно использовать, чтобы получать мощные (и постоянные) магнитные поля; главное при этом – поддерживать достаточно низкую температуру электрических проводов. Если, например, вам доводилось когда‐нибудь проходить МРТ-обследование, на вас действовало магнитное поле, порожденное электрическим током в сверхпроводнике. Сверхпроводящие магниты – важнейшая часть крупнейших в мире ускорителей частиц, таких как Большой адронный коллайдер в Швейцарии. На их основе также создаются проекты следующего поколения скоростных поездов, которые должны будут функционировать на основе так называемой магнитной левитации. Подобные разработки ведутся по всему миру, а в Китае подобные поезда уже даже введены в строй. Как часто случается в науке, открытие малопонятного явления сверхпроводимости привело к появлению отраслей промышленности, ежегодно приносящих многомиллиардные доходы.

Мы можем представить себе миры настолько холодные (например, бродячие планеты вроде тех, о которых мы говорили в главе 11), что металл на их поверхности или в недрах был бы сверхпроводящим. Токи, текущие в такой сверхпроводящей структуре, получить было бы достаточно просто – их породило бы движение планеты между крупномасштабными переменных магнитными полями в межзвездном пространстве. Появившийся в результате ток изменял бы магнитные поля в недрах самой планеты и в пространстве вокруг нее, что порождало бы новую волну электрических токов; они, в свою очередь, производили бы магнитные поля, и так далее. Таким образом мы можем наблюдать, как система взаимодействующих друг с другом токов и полей могла бы приобрести сложность, сопоставимую со сложностью живых существ. Была бы такая система живой или нет – вопрос открытый. И все же перед нами еще один пример того, как могла бы выглядеть неорганическая жизнь.

Могло бы на сверхпроводящей планете появиться что‐то вроде естественного отбора? Можно представить себе малые самоподдерживающиеся электромагнитные «пакеты», движущиеся в недрах такой планеты. Те из них, которые были бы наиболее «крепкими» – то есть, например, те, чьи магнитные поля обеспечивали бы более прочный барьер между содержимым «пакета» и окружающей средой, – существовали бы дольше. Они бы с большей вероятностью