Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле

Далее Троланд описывает, как фермент в маслянистой капле мог превратиться в более сложно организованные живые клетки. Он полагал, что первые ферменты в конечном счете создали новые – отличающиеся от них и способные ускорять другие химические реакции. Это могло способствовать или, наоборот, препятствовать выживанию такой капли. В результате выживали только те, что имели внутри себя нужные ферменты; происходила своего рода простая эволюция, в ходе которой эти “клетки” становились “все более и более сложными”.

Троланд видит жизнь как нечто вторичное, ставшее “побочным продуктом” существования ферментов. “Жизнь, – заключает он, – есть прямое следствие активности ферментов”.

Сейчас некоторые детали рассуждений Троланда выглядят неправдоподобно. В главе 6 мы убедились, что возникновение чего-то настолько сложного как фермент нельзя “свалить” на чистую случайность – необходим некий систематически повторяющийся процесс. Разумеется, Троланда не следует упрекать за это: он создавал свою гипотезу, не имея информации о структуре белков-ферментов. В те годы многие исследователи использовали понятие случайности подобным образом. Так или иначе, но в его идее ценна именно концепция, то есть рассмотрение способности живого создавать и поддерживать свою структуру посреди царящего вокруг хаоса.

Оказавшаяся в центре внимания Троланда способность жизни к саморегуляции может быть определена более строго – с помощью термодинамики. Этот раздел физики возник для описания природы и превращений тепла, однако в итоге стал едва ли не универсальным.

В термодинамике есть часть, имеющая отношение к зарождению жизни. Это ее второй закон (или второе начало), суть которого проста: количество беспорядка во Вселенной со временем неуклонно увеличивается. Причина в том, что превращающие что-то упорядоченное во что-то неупорядоченное процессы происходят с куда большей вероятностью. А вот порядок самопроизвольно возникнуть из хаоса не может. К примеру, целая кофейная чашка – явление упорядоченное. Ее можно с легкостью превратить в разбитую, так сказать, неупорядоченную кофейную чашку, а вот проделать обратное и превратить ее снова в целую – задача непростая. Однако важнее всего то, что мы никогда не увидим этот второй процесс происходящим самопроизвольно. Разбитые чашки сами не собираются из осколков и не соединяются в целые.

Эти интуитивные представления можно сформулировать более научно, рассчитав изменение так называемой энтропии системы. Энтропия – это не что-то физически ощутимое, вроде атома или гравитации. Она представляет собой скорее математическую абстракцию, которая позволяет оценить степень неупорядоченности той или иной системы. Энтропия целой кофейной чашки мала, в то время как энтропия разбитой кофейной чашки намного больше. Второй закон термодинамики гласит, что в конечном счете энтропия со временем всегда возрастает.

Это можно пояснить на примере несколько искусственной картинки. Представьте себе две камеры, в одной из которых находятся частицы синего газа, а в другой – красного. Перед нами упорядоченная система, имеющая низкую энтропию. Теперь откроем дверцу между двумя камерами. Совершенно естественно, что газы перемешаются и энтропия системы возрастет. Теоретически есть шанс, что в какой-то момент два газа снова разделятся и энтропия станет низкой, но мы потратим на ожидание этого момента время, превосходящее возраст Вселенной, – причем дождаться можно будет лишь того, что подобная тенденция просто наметится. То же справедливо и в случае кофейной чашки: для нее перейти из разбитого состояния обратно в целое является хотя и не невозможным, однако исчезающе маловероятным событием.

В этом месте у вас может сложиться впечатление, что существует и некое очевидное исключение. Да, разумеется, в наших силах разбить кофейную чашку и тем увеличить ее энтропию, но также мы можем, терпеливо склеив чашку, вернуть ее в состояние с малой энтропией. Однако второй закон и тут не дает обойти себя! Вся та работа, которую нам необходимо проделать для восстановления чашки в исходном виде, вызовет выделение тепла. Из-за этого окружающие атомы будут двигаться более неупорядоченно. Так что уменьшить энтропию чашки мы, конечно, сможем, но заодно мы неизбежно повысим ее где-то еще – и это приращение энтропии всегда будет больше, чем ее снижение в самой чашке. В масштабах целой Вселенной хаос всегда в выигрыше. Мы можем создать во Вселенной небольшой упорядоченный карман, но за его пределами все неизбежно будет становиться лишь более хаотичным.

Тому, кто питает надежду на светлое будущее Вселенной, следует ее оставить. Второй закон термодинамики предрекает неотвратимый конец Вселенной в беспорядке и хаосе, когда не сможет уже существовать или происходить хоть что-то интересное^[343].