Космологические и комбинаторные основания редкости жизни в наблюдаемой вселенной

[alex_semenov]

Комментарий модератора раздела

Название темы скорректировано. Предшествующее обсуждение: Вероятность возникновения жизни на Земле

Музыкальное вступление:
 
и необходимое предисловие:



Оговорюсь сразу для тех, кто не в состоянии читать "много букв".

"Обосновано" - это не значит "доказано что мы одиноки". "Обоснованно" - это значит, что раз и навсегда отвергнута РАСХОЖАЯ мысль, что вселенная ВОКРУГ НАС просто ОБЯЗАНА (якобы со строго научной точки зрения) быть наполнена жизнью в силу того "неоспоримого" факта, что жизнь не могла зародиться случайно, а значит и ее зарождение исключительно ЗАКОНОМЕРНЫЙ процесс. А раз так,  значит НЕИЗБЕЖНО поблизости должны существовать и множество других форм жизни. Вселенная должна просто кишить жизнью!
Так вот.
Предлагаемый доклад не опроверг  всеми  любимую тут гипотезу закономерного зарождения жизни. Нет. Но гипотеза термодинамического чуда сильно потеснила конкурентку и теперь заняла достойное место рядом, как очень вероятная альтернатива, тем самым подорвав ГЛУПЫЙ всеобщий оптимизм о множественности обитаемых миров. Мы вполне можем оказаться одни в видимой вселенной и вероятность этого стала очень, очень большой! Есть научные аргументы непреодолимой силы за это.
Вот о чем речь!
Если вы  не понимаете сути сказанного,  вас это не впечатляет - дальше не читайте.

Для остальных. Почему я считаю необходимым для умеющих все еще читать участников форума это длинное вступление?  Об этом - в нем же.
Начну издалека.
Данный раздел астрофорума называется "Вселенная, Жизнь, Разум" по названию культовой для нас  книги И. С. Шкловского. Мы знаем, что эта книга о внеземных цивилизациях. О SETI. Но в конце жизни сам Иосиф Самуилович пришел к мысли о нашем одиночестве во вселенной и (по крайней мере для него) тема SETI в конечном итоге "выродилась" (а я бы сказал, выросла) в междисциплинарную пограничную научную область, где мы не только пытаемся найти братьев по разуму, но и через этот поиск пытаемся определить свое место в этой вселенной. И по мере нарастания разочарования в результатах SETI, вопрос о внеземных цивилизациях в результате вырос из первоначального почти узко-технического формата в нечто большее. Через задачу контакта, нас стал волновать более широкий круг вопросов. Кто мы? Зачем мы здесь? Откуда и куда идем? Что на этот счет может сказать НАУКА?



Именно так я и воспринимаю этот раздел. Широко. Контакт - частность, только повод, точка отсчета. Если в итоге выяснится что искать во вселенной некого, тема SETI отнюдь не становится бесплодной. Напротив! Отрицательный результат это тоже результат. И может даже  ценней, чем положительный. Мы одиноки? Тогда что такое Вселена? Жизнь? Разум?
Поэтому гипотеза о том, что мы совершенно одни в видимой вселенной, я лично воспринимаю не только как совершенно легитимный компонент проблемы SETI, но и просто необходимый компонент!
Но так мыслят немногие. Многие здесь собравшиеся, воспринимают раздел "Вселенная, Жизнь, Разум" в первоначально-узком контексте,  как науку о инопланетянах и инопланетной жизни (экзобиологии), которая, по самому своему предмету просто обязана постулировать множественность обитаемых миров. Иные же товарищи вообще воспринимают данный раздел как клуб тех, кто вожделеет захватывающих приключений в джунглях иных обитаемых планет и жаждет увлекательных коллизий при встрече с инопланетным разумом. Отсюда популярность раздела среди "нашей молодежи", так сказать… .
В общем, идейно тут "все за одно!", за множественность обитаемых миров. 
Даже основатель этого раздела (надо быть ему очень благодарным!) Александр Зайцев  не допускает и мысли что мы в видимой вселенной одни.
Поэтому и не удивительно, что  подавляющее большинство посетителей раздела просто не готовы  допустить и мысли, что даже в галактике  (не то что в видимой части вселенной!) мы одиноки. (я тут как-то вбросил опрос и по нему четко видно, что гаусиана мнений о плотности жизни во вселенной явно сдвинута в сторону запредельного оптимизма). То есть, когорта явных оптимистов здесь многочисленна и пестра. От вполне вменяемых, осторожных, рассудительных и здравомыслящих сторонников множественности обитаемых миров, до просто уфонутых недорослей-переростков (которых  модераторам тут просто приходиться "отстреливать" чтобы не загадили форум).
В итоге именно в данном месте Сети, в данном разделе форума (вот зачем это вступление!) сложилась явно НЕЗДОРОВАЯ (неразумна) тенденция недооценки гипотезы о нашем возможном одиночестве. Она не то, что мало популярна, ей тут  вообще ОТКАЗЫВАЮ в праве на существование как научно-легитимной гипотезе.
Так вот. С этим, я надеюсь, теперь раз и навсегда покачено!

До того как я пришел на этот форум, я вполне допускал научную легитимность случайно-чудесного зарождения жизни (и нашего полного одиночества в видимой части вселенной) с вероятностью не менее 50%. Но споря здесь со  сторонниками множественности обитаемых миров (например Викой), я ПОЧТИ согласился с их аргументами.
Нет, я по-прежнему убежден, что мы единственная цивилизация в тысячах ближайших галактик (то есть практически одни по меркам оптимистов) но я уже почти РАССТАЛСЯ с идеей, что мы вполне можем оказаться единственной ЖИЗНЬЮ в видимой части вселенной. Что плесени уж вокруг должно быть много!
И вдруг… я обнаруживаю, что я зря это сделал! Представляемый ниже доклад убеждает нас что такая ситуация вполне ЛОГИЧЕСКИ возможна!

Вот представите себе, что  все миллиарды миллиардов планет в видимой нам части вселенной - абсолютно мертвые. Голые камни и скопления газов до самого горизонта событий! На все 13.7 миллиардов световых лет отсюда нет ни единой планеты, на которой обитали не то что разумные существа, а даже нет какой-нибудь завалящей БАКТЕРИИ!
Стерильная вселенная!

Какой мощный философский вызов науке! Не правда ли?
Без гипотезы божьего замысла это объяснить просто немыслимо!
Верно?
Здесь ОЧЕНЬ МНОГО ЛЮДЕЙ, которые с пеной у рта  доказали, что данная гипотеза даже не имеет НАУЧНОГО права на существование.
Бред сивой кобылы!
Так вот, господа.
Сожрите ваши аргументы!
Милости прошу. Ваша песенка про научную НЕЛЕГИТИМНОСТЬ  случайного творения жизни во вселенной спета!
Вам дан достойный отпор.
У вас есть счастливый повод почувствовать  себя идиотами и поумнеть (если вы в состоянии).
Гипотеза случайного, чудесного зарождения жизни не то что имеет право на существование. Она, оказывается,   в современной научной картине мира вообще становится БАЗОВОЙ.
При этом бог тут - никаким богом. Достаточно будет того, что инфляционная модель вселенной по хаотическому сценарию Линде окажется справедливой.

Я, кстати, тоже пытался выстраивать аргументы в духе предлагаемого доклада (и даже что-то тут вякал про "бесконечных обезьян", если кто помнит) но мне, дурачку, не хватило  знаний космологии чтобы подвести под эти мои потуги  логическую базу. Я просто не знал как рассчитать размер нашей вселенной вне горизонта событий. И даже не думал что это возможно. Поэтому все лавры заслуженно уходят  Виталию Айзековичу Мазуру. 
Ай да Мазу! А да … !
Умница!

В чем надо мне раскаяться, так в том, что я просмотрел доклад Мазура на сайте ГАИШ, почти пол года назад.  Я, мерзавец, проспал. А вот форум (тьфу на нас!) просто проигнорировал это знаменательное   событие, тем самым показав свое дремучее невежество!
Стыдно-с господа!!!
В оправдание можно заметить, что сама работа Маур вообще вышла в 2010-м (к сожалению, в сети я ее не нашел. Если кто подкинет - буду признателен) и то что до меня она дошла так поздно говорит о многом. Эта замечательная идея не спешит расползаться как мем, она, НЕПРИЯТНА, и не завоевывает души, хотя для ума очень доступна.
Ну ничего….Вода камень точит.
И так. Попытка номер 2:

************

http://lnfm1.sai.msu.ru/SETI/koi/seminars.html
CЕМИНАР ПО КОСМИЧЕСКОЙ ФИЛОСОФИИ НКЦ SETI
совместно с секцией
"ПОИСКИ ВНЕЗЕМНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ" НСА РАН

Руководитель семинара А.Д. Панов

Заседание семинара НКЦ SETI состоится в пятницу,
12 октября 2012 года в 16 часов
в конференц-зале ГАИШ.

Повестка семинара:
В. А. Мазур. Инфляционная космология
и гипотеза случайного самозарождения жизни.
По материалам статьи: В.А. Мазур, ДАН, Т.431 (2010), No.2, С.183.

Аудиозапись в формате мр3:


************
Для тех кто  цифры и формулы не воспринимает на слух, я  сделал конспект с формулами и схемами (благо они были примитивны, а Мазур, "матерый препод", хорошо и громко комментировал в слух все, что писал на доске, и невидимое мне легко было восстановить). Я  даже (что бы народ не скучал) вставил красивые картинки, которых у Мазура не было (он вообще, кажется пришел на доклад без всяких презентаций, и возможно просто пользовался как конспектом тезисов своей статьей в ДАН.).  Свою "презентацию"-конспект его доклада  я выкладываю сюда следом за этой записью.

Те кто будут слушать доклад в аудио (а я рекомендую это сделать всем!). Обратите внимание, что в ходе доклада, докладчика кое где  "пробивает" на хи-хи. Один раз он даже взялся извиняться, что ему неудобно говорить такое  в этой аудитории, где собрались люди занятые поиском того чего нет…
Должен сказать, что его ирония меня тоже заразил, поэтому я тут же взялся за дело благородное, дурное и наказуемое: помочь вам, господа, все-таки ПОНЯТЬ ход Мысли Мазура (этот ход не только прост, он ИЗЯЩЕН, что отметило и высокое жюри).
Я все-таки надеюсь вбить в ваши упрямые лбы гвоздь и повесить туда эти блестящие аргументы.
Я понимаю, что убедить в обратном (в справедливости контргипотезы) никого не получится. Но это и не требуется. Это невозможно и даже вредно. Я за паритет гипотез!
Я хочу, чтобы закоренелым сторонникам множественности обитаемых миров, теперь в страшных снах снились стаи  бесконечных обезьян! Чтобы жизнь им теперь не казалась медом! Что бы они ЗНАЛИ, вселенная ЛОГИЧЕСКИ совсем не обязана кишить жизнью, как они уже себе это привыкли представлять.
Вот и все!

[alex_semenov]

В. А. Мазур. Инфляционная космология и гипотеза случайного самозарождения жизни Конспект доклада на заседание семинара НКЦ SETI, состоявшегося в пятницу, 12 октября 2012 года в 16 часов в конференц-зале ГАИШ. (выполнил А. Семенов по аудиозаписи)

Самая простая и логичная гипотеза происхождения жизни - гипотеза самозарождения, которая гласит, что в результате случайного движения простейших молекул (броуновского движения) в "первичном бульоне" возникла некая сложная молекула, способная самореплицироваться, возникла совершенно случайным образом, а после этого появились ее копии, ошибки при копировании (мутации), естественный отбор, появилась жизнь, и  началась эволюция.
Гипотеза существует давно. И никакой другой столь же простой, логичной и обоснованной пока не появилось. Хотя мысль о том, что жизнь зародилась ЗАКОНОМЕРНО, эстетически более привлекательна, но конкретного механизма, более-менее обоснованного пока нет. Гипотеза случайного самозарождения остается самой простой и ясная.
Согласно ей, сначала, в результате предбиологического синтеза в океане (в некой среде) возник набор "первичных кубиков". Например, аминокислот, нуклеотидов, оснований, лепидов и т.д. (и мало кого эта стадия смущает, ибо эти элементы мы находим даже в межзвездной пыли - прим А.С Здесь и далее курсивом - добавления А.С). Далее, из этих кубиков самопроизвольно, совершенно случайно, "чудесным образом", сложилась способная к саморепликации  молекула.
Что это за молекула? Уже лет 30 считается, что это должна быт молекула РНК, и в начале эволюции появился так называемый мир РНК, очень простая форма жизни без белков. Это была очень примитивная первичная жизнь, которая потом эволюционировала в нашу и исчезла, уступив место более сложной. Молекулы РНК выбраны как универсалы, которые могут сами играть и роль носителей наследственной информации и, например, катализаторов.
 

Молекула рибозима — РНК, способной катализировать химическую реакцию
на манер белков

Но несмотря даже на простоту мира РНК (по сравнению с известным нам более сложным миром ДНК) вероятность случайного само-зарождение даже мира РНК остается ничтожно мала.
Классическая наглядная аналогия  величины малости такой вероятности является пример бури, которая пронесется над свалкой запчастей и в результате сам собой там соберется автомобиль. А вероятность случайной самосборки такой молекулы, как утверждают критики концепции случайного самозарождения, много меньше!

Но давайте оценим эту вероятность количественно, тем более что расчет тривиален.
Ключевой параметр - число различных мономеров в полимере, заданной длины. Важные биологические молекулы (белки, ДКА, РНК) представляют собой линейный полимер, состоящий из блоков-мономеров небольшого числа типов. 
Так, белки состоят из 20-и  таких блоков (аминокислот), ДНК, РНК состоят из четырех таких блоков-нуклеотидов (Аденин, Гуанин, Цитозин, Тимин):

Допустим, имеется N различных видов блоков-мономеров встраиваемых в цепь молекулы (скажем, 4 для мира РНК) и рассмотрим молекулу длинной из m таких блоков-мономеров. Тогда число К, возможных вариантов таких молекул вычисляется просто:

  где

Поскольку N  небольшое число (допустим 4) и логарифм от него порядка единицы, то q и m - числа одного порядка.

Какое должно быть значение m для молекулы РНК, которая бы могла сама воспроизвести себя можно долго гадать. Число мономеров в типичной, существующей ныне РНК варьируется от  нескольких десятков (транспортные РНК) до нескольких тысяч. Транспортные РНК не являются носителями кода и вряд ли способны к саморазмножению, поэтому надо брать m от сотен до тысяч мономеров.
Примем оценку m порядка нескольких сотен. q получается ~ 1000.  В итоге получаем фантастическое число возможных комбинаций:

К - невероятно большое число. Так, в практической физике оно нигде не встречается.  И далее будем называть числа такого масштаба (q порядка 1000) числами КОМБИНАТОРНОГО типа.
Обратите внимание. Записанное нами число очень плохо определено по порядку.  Это может быть 10 в тысячной, а может быть 10 в семисотой. То есть даже его логарифм тяжело оценить (только с точностью порядка величины).  Но даже не смотря на очень большую неопределенность, вывод который далее следует из этой величины будут достаточно однозначный.

Представим себе область вселенной, где мы рассматриваем возможность возникновение жизни. Там происходят единичные попытки случайно создать данную молекулу. Вероятность того, что нужная нам молекула образуется в одной попытке (в предположении что способностью к саморепликации обладает только одна молекула из всех возможных K комбинаций длины m) будет:

Что бы оценить вероятность случайного зарождения жизни эту вероятность надо сопоставить с количеством всех попыток. Тут нужно иметь в виду не только Землю, но и весь доступный объем вселенной. Обычно говорят о видимой вселенной. То есть речь идет о количестве попыток произошедших в видимой вселенной с момента ее зарождения.
 

Расчет числа таких попыток - это тоже очень специфическая задача.  Нам нужно оценить объем океанов всех планет, концентрацию мономеров, скорость их реакции и время, прошедшее с начала этих попыток (миллиарды лет) и т.д. и т.п. Но ничего этого делать не надо, потому что все эти оценки покрываются, "пересиливаются" простым соображением. А именно…

Введем такое понятие как число АСТРАНОМИЧЕСКОГО типа и обозначим его как  A.
Например, это размер вселенной, выраженный в сантиметрах. От нас до горизонта событий, например 10²⁸ см. Или число нуклонов в видимой вселенной ~ 10⁸⁰  и т.д.  Условно, в качестве верхней границы чисел астрономического типа можно взять число гугол:
 

Все числа, которые встречаются в астрономии  меньше  этой величины. Даже если, скажем, радиус видимой  вселенной мерить в Планковских длинах, то все равно получится число астрономического типа (L_p ~ 10^-35м или ~10^-33 см, тогда горизонт событий находится на дистанции ~10 в степени  28+33=61 < 100).
Астрономическим является и произведение размеров вселенной на время существования видимой вселенной.
(не важно, в каких величинах, 15 миллиардов лет это ~ 10¹⁷c. Даже в Планковских интервалах, 10^-43c, это 43+17=60<100 ).

Граничные оценки числа попыток по самому минимуму (взяты заведомо малые величины) и по самому максимуму (все оценки заведомо больше) дали оценку от 10³⁰ до 10⁷⁰. То есть это число типа А.
Видно, что число А неизмеримо меньше K, поэтому вероятность зарождения жизни в видимой части вселенной за все время ее существования у нас получается:

Так как порядок А и К нами установлен приблизительно, то глупо так точно считать порядки и можно записать наш расчет так:   

То есть 1/К и A/K - это одинаковые по своему классу величины.  В знаменателе все равно остается число комбинаторного типа. Из этого ясно, что астрономическое число попыток просто никак не влияет на комбинаторн-малую вероятность самозарождения жизни. С практической точки зрения эта вероятность просто равна нулю.

На этом и основывается утверждение, что жизнь в нашей вселенной не могла зародиться случайно. Гипотеза случайного зарождения в итоге, считается неприемлемой и всерьез не рассматривается.

Одно последнее замечание к этому промежуточному выводу.
Мы исходили из того что всего одна из К возможных цепочек способна к саморепликации. Но ясно, что это скорей всего не так. И это можно было бы рассматривать как слабое место в рассуждениях выше. Скажем, если все К молекул были бы способны к саморепликации (что наверняка не так), тогда вероятность самозарождения будет 1. Чтобы внести поправку на такую возможность, надо оценить число таких удачных молекул из К. Это сделать сложно, но это число наверняка будет числом астрономического типа. Что все решает. На самом деле учет этого фактора мало что меняет. Число К гораздо больше А.

Однако…
Главный тезис доклада:

Надо учитывать,  что вселенная согласно инфляционной теории совсем не ограничивается видимой вселенной, и  ее размеры гораздо больше.
То, что реальная вселенная больше видимой, было ясно давно (например, еще из модели Фридмана) но инфляционная космология внесла в оценку этого "больше" очень существенную поправку. Согласно ей, видимая часть вселенной не просто некая часть всей вселенной, а ничтожно малая ее часть. Вселенная за нашим горизонтом событий настолько велика, что вероятность случайного возникновения той самой молекулы в ней не просто велика, а просто неотличима от единицы. Это - главный тезис данного доклада.

Детали инфляционной космологии

Концепция инфляции возникла лет 30 назад и коренным образом изменила представление о глобальной структуре вселенной. Ее суть в том, что в самом начале вселенная испытала невероятно быстрое расширение, которое  называется раздувание и которое связано с тем, что так называемый ложный вакуум обладал очень большой плотностью энергии, что привело к необычному эффекту: гравитация заменяется антигравитацией (и т.п.).

В итоге вселенная раздувалась экспоненциально до того момента, когда в результате некого фазового перехода и распада ложного вакуума она превратилась в нашу обычную вселенную, и это начальная фаза расширение происходило примерно следующим образом:

Началось оно примерно с  Планковского масштаба  L_p ~ 10^-33 см.
Характерным временем расширения являлось Планковское время   T_p~ 10⁴³c
То есть, за такое время Вселенная расширялась в e раз (экспоненциально).
 

И это расширение до момента фазового перехода по разным оценкам теоретиков закончилась через 10^-35 c. Это очень короткий отрезок времени, но это много Планковских времен: 10⁸.
В результате вселенная расширилась на величину (обозначим ее буквой I ):

в  раз

Это так называемый масштабный фактор. Произошло кратковременное, но невероятно большое раздувание Вселенной. Важный факт. Поскольку расширение началось с Планковских масштабов (в причинно-связанной области), то в процессе раздувания свойства, которые были причинно-связанными, были перенесены на весь этот огромный домен. То есть во всем  домене установились одни законы физики.
В итоге мы имеем домен, в котором после фазового перехода работает та же самая физика, что и в видимой нам части, и через 15 миллиардов лет во всех его частях существую такие же галактики, такие же звезды что и у нас здесь, в видимой части.
Размер всей вселенной можно оценить так:

Поэтому будем говорить, что размер вселенной равен I. При этом, не указывая в каких единицах.  Неопределенность  этого числа настолько велика, что бессмысленно указывать единицу измерения.
Сразу видно, что размер домена I  много больше числа возможных комбинаций К

поэтому

Заметим, что число I в показателе степени которого стоит 30 000 000, это одна из самых слабых версий инфляционной модели. В более сильных вариантах показатель степени оценивается в 10¹⁴ (поэтому будем считать значение показателя степени I от 10⁷ до 10¹⁴). И далее будем такие огромные числа называть числами ИНФЛЯЦИОННОГО типии.
В итоге мы имеем числа трех типов:

Астрономического типа, A
Комбинаторного типа, K
Инфляционного типа, I

Соотношение между ними напоминают соотношения между кардинальными числами разной мощности в математики.
Если число попыток в видимой  всеянной есть число астрономического типа, точно так же в домене, размер которого инфляционного типа, число попыток будет инфляционного типа.  И ситуация теперь радикально меняется. Число попыток существенно больше числа вариантов.  I/К =I.   
Можно  точно высчитать вероятность случайного зарождения жизни в домене:
 

Но и без точного расчета интуитивно ясно что вероятность неотличима от 1.
Поэтому жизнь в домене должна была СЛУЧАЙНО зародится наверняка, на какой-нибудь планете. И Земля, та самая планета.

В итоге.
Даже не смотря на то, что вероятность самозарождения жизни невероятно мала, с учетом  инфляционной модели вселенной, наш домен (с нашей физикой) настолько велик, что случайное зарождение жизни в нем было просто неизбежно.

Это главный вывод, но не единственный.
Условно (без соблюдения масштаба) изобразим ситуацию так:

Наша Земля внутри горизонта событий,
который сам внутри домена - всей вселенной.

Какова вероятность того, что  внутри нашего горизонта событий найдется еще одна жизнь? То есть вероятность случайного зарождения жизни в видимой нам части вселенной (и вообще в любой части вселенной видимой из любой точки, даже если там нет наблюдателя). Ясно что это A/К. Она неотличима от 0 (~1/(10¹⁰⁰⁰)).
Это прекрасно объясняет парадокс Ферми. Если жизнь зародилась во вселенной случайно, то мы действительно одни в видимой нам части вселенной.

На каком расстоянии (красная пунктирная линия) от нас находится еще одна жизнь, каков размер этой сферы за пределами видимого нам горизонта событий?  Ясно, что это должен быть сфера диаметром порядка комбинаторного К. Тогда вероятность еще одного наблюдателя станет не A/K~0, а K/К~ 1.
Расстояния между двумя соседними очагами жизни в этом домене порядка К - комбинаторного типа (в ~10¹⁰⁰ раз больше чем видимая нам часть вселенной). Оно неизмерим о больше чем число астрономического типа А (горизонт событий) но гораздо меньше чем число инфляционного типа I - размера домена.
Это означает, что в домене в результате случайного самозарождения должно возникнуть  множество очагов жизни. Поскольку расстояние между ними К, а размер I, то I/K~ I, то есть их не просто много, их очень много. Порядка числа инфляционного типа I~ 10^{30 000 000}.

Такие большие числа можно было бы считать неким шарлатанством. Но все эти цифры вытекают из космологической теории, восторжествовавшей в астрофизике уже 30 лет и хорошо объясняющей наблюдаемую нами вселенную.
Инфляционная теория во-первых, хорошо согласуется  с физикой. То, что  вселенная должна была в начале раздуваться (энергия вакуума была велика, порядка Планковской энергии) - это  вытекает из всех современных теорий элементарных частиц и теорй поля.
Во-вторых она хорошо объясняет ряд  роковых вопросов космологии которые до нее казались просто философскими и всерьез считалось, что их никогда нельзя буде объяснить и даже не стоит пытаться обсуждать. 
В каком-то смысле инфляционная теория от части уже и подтверждена наблюдениями. В процессе такого раздувания должны были возникать неоднородности, которые в итоге приобрели колоссальные размеры и характер этих неоднородностей хорошо совпадает с наблюдаемым спектром микроволнового реликтового излучения небесной сферы.
 

Ночной Горизонт над Чикаго мог бы выглядеть так, если бы наши глаза могли видеть
микроволновый фон космоса. Cчитается,  что такая картина -  следствие
инфляционного расширения вселенной в начальный момент ее зарождения.
Взято здесь

В итоге, сейчас инфляционная теория настолько хорошо вписалась в космологический контекст, что  ее ниспровержение разрушит всю современную космологию.
И как бы такие числа не выглядели для нас неправдоподобными, они по-видимому все же имею место быть истинными. А применительно к профилю данного доклада, можно было бы дополнительно и спросить: а зачем, собственно, вселенная такая большая? А может быть для того чтобы в ней могла зародится жизнь?
С точки зрения антропного принципа во всех вселенных, где размеры домена не такие большие, жизнь не зародилась  и никто подобные вопросы не задает.

Еще тонкость.
Во многих работах по биологии звучит утверждение, что концепция дарвиновской эволюции не может объяснить очень сильные эволюционные скачки, которые называются ароморфозами. Например, возникновение из прокариот эвкариот или появление из неразума разума. Есть мнение, что эволюционный механизм может объяснять медленные изменения, небольшие адоптации, но не качественно-новые скачки в сторону усложнения организмов, притом очень быстрые по времени.

Взято здесь

Предложенная концепция случайного зарождения может объяснить и это явление.
Допустим, во вселенной где-то совершенно случайно возникает жизнь в виде РНК-мира. Это происходит на очень большом числе планет, порядка I. И на большинстве из них, эта жизнь так и остается в качественно таком же состоянии. И только небольшое число миров, за счет ничтожной маловероятной случайности (никакой причины, чистая случайность!) совершает скачек на новый уровень организации.
Пусть вероятность случайного зарождения жизни  1/К (и это можно считать нулевым ароморфозом). Следующий эволюционный скачек происходит с такой же ничтожно малой вероятностью, того же порядка 1/К₁. Следующий скачек, с вероятностью 1/К₂, того же порядка маловероятности. И т.д.
В итоге вероятность того, что где-то  произойдет подряд  z ароморфозов:
 

То есть из всех планет, количество которых огромно, порядка I, только на доле планет
 I/К₁ произошел первый эволюционный скачет, I/(K₁*K₂) - произошло два скачка и т.д.
В итоге на подавляющем большинстве планет домена, где жизнь зародилась, она так и остановилась на каком-то шаге ароморфоза. Но первоначальное количество жизни в домене колоссально. Поэтому даже при очень большом числе z вероятность того, что все эти события случаться где-то в домене случились, все равно неотличимо от 1.
Таким образом, эволюционные скачки действительно могут быть просто скачками с очень малой вероятностью и вполне возможно что К₁ того же масштаба что и K или даже больше. И тем не менее, число попыток в домене настолько грандиозно велико, что достаточно длинную цепочку таких вот эволюционных скачков пройдет достаточно большое число планет. По крайней мере одна уже прошла.
Последний эволюционный скачек такого рода -  возникновение разума. Что же будет этот разум наблюдать? Он смотрит на мертвый (стерильный!) космос вокруг, на историю жизни совей планеты и видит цепочку невероятных чудес, которую ничем иным как вмешательством бога он объяснить не может. И тем не менее, явление объясняется тем, что в истории именно этой планеты сложились невероятно редкие события, но самое главное, что это типичное событие в невидимой вселенной,  невидимая ему вселенная не просто большая, она невообразимо огромна. 

Последнее замечание, о панспермии
(то что я смог из этого понять из достаточно рваного разъяснения. У меня сложилось впечатление, что о  панспермии он общем и не хотел говорить, но раз где-то там вякнул, назвался груздем - полезай в лукошек).

Если принять последнее объяснение ароморфоза, то становится ясно, что эволюция не имеет механизмов целенаправленного движения верх (против сил энтропии) по пути развития от простого к сложному. Это местная, локальная иллюзия. И значит целенаправленно сеять примитивную жизнь, в надежде, что она через миллиарды лет разовьется во что-то более сложное - бессмысленно. Она ни во что не разовьется. Такой же результат будет и в случае случайной, ненаправленной панспермии.

Конец доклада

Из критики доклада Пановым

Инфляционная космология - не общепринятая, а доминирующая. У нее есть ряд сильных конкурентов  и все они приводят к тем же наблюдениям. Поэтому нельзя утверждать, что инфляционная теория подтверждена на практике.

Кроме того, та динамика инфляции, что было описано в докладе (экспоненциально сильное раздувание вселенной в момент зарождения) справедливо не для всех инфляционных моделей, а для хаотического сценария Линде. В других инфляционных сценариях возникают другие  масштабы и там может не возникать такой колоссальный инфляционный размер невидимой нам части мира. В итоге домен может иметь комбинаторную величину или даже меньше и этого достаточно, чтобы мы имели ту же наблюдаемую нам картину нашей реальности, что мы сейчас видим.

Сценарий случайной самосборки можно назвать  сценарием термодинамического чуда. Да, она имеет право на существование, но и модели ЗАКОНОМЕРНОГО возникновения жизни тоже создаются и обсуждаются, хотя  ни у одной из них прямого доказательства  пока нет.

Самый сильный, на мой взгляд, контраргумент выдвинул Панов по поводу последнего вывода связанного с ароморфозами (хотя это частности, отрицание этого вывода никак не затрагивает вывод основной):
Если бы ароморфозы были случайными событиями, они и располагались во времени  в случайном порядке, а они следуют неслучайно. Ароморфозы (по мнению Панова) от момента возникновения жизни до нашего времени идут с постоянным ускорением (сокращением интервалов) и этот темп хорошо ложится на гиперболу. Мы сейчас находимся как раз в точке сингулярности, где скорость возникновение ароморфозов формально стремится к бесконечности.

На этот аргумент докладчик ответил в том же духе что и ранее. В домене настолько много случайных событий-чудес, что и  указанная Пановым гиперболическая закономерность может оказаться в нашем случае простым совпадением.
Но, я могу добавить, что критики Панова вообще уверяют, что его гиперболическая кривая - это аберрация  "взгляда в прошлое" и никакой ускоряющейся  закономерности объективно нет Как, может быть нет, и никаких ароморфозов (нет никакого направления в эволюции от простого к сложному).

О термодинамических чудесах (из зала прозвучал еще термин "чудо Джинса").
Сам Панов в русле логики Мазура привел пример  Макса Тегмарка (см. например здесь). Тот утверждал, что вселенная за пределами горизонта событий действительно может быть настолько велика, что можно попытаться вычислить в ней расстояние, на котором существует вторая такая Земля-копия как у нас, с теми же событиями что случились здесь и тем же заседанием в ГАИШ что происходит тут сейчас. И что это расстояние, как не странно, хоть и невообразимо велико, но конечно.

И С П Р А В Л Е Н И Я:

1 Добавил в качестве приложения оригинальную статью В.А. Мазура в ДАН, Т.431 (2010), No.2, С.183. "Инфляционная космология  и гипотеза случайного самозарождения жизни". Огромное спасибо Аскету за эту статью!
2. Исправил формулу вероятности записанную "на слух" и убрал свой, ненужный теперь, комментарий к ней.
3. Исправил склонение фамилии автора здесь и везде в предисловии.
4. Исправил "Платковские" на "Планковские"

[Прохожий]

ЛЕБЕДЬ значит вырос до вселенских масштабов.
Но закономерности возникновения жизни по Луке абсолютно не опроверг...

[PathFinder]

Александр, а что, Новейшую Утопию уже забросили?

[Fortunatus_]

Александр, спасибо за интереснейший материал. Гипотеза случайной самосборки первой РНК стала выглядеть несколько менее абсурдной, но и только. Конкуренции с гипотезой закономерной самосборки она по-прежнему не выдерживает.

Рассмотрим два гипотетических мира. В одном жизнь зарождается детерминистски, по какому-то ещё неизвестному механизму самоорганизации. (Для сравнения: вероятность случайной самосборки молекулы белка во вторичную структуру тоже порядка 1/К, тем не менее это непрерывно происходит в каждой живой клетке. Никто точно не знает, почему). Во втором мире такого механизма нет и жизнь может зародиться только случайно.

В первом мире жизнь зарождается "в каждой тёплой луже", во втором - обитаемых планет считанные единицы в инфляционном домене. Соответственно, для случайно выбранного наблюдателя намного вероятнее (в К раз) оказаться в мире 1, что и делает гипотезу о закономерном зарождении жизни более предпочтительной.

[Fortunatus_]

Количественно это выражает теорема Байеса:
P (Ж / Д) = Р (Д /Ж) * Р(Д) / Р(Ж)
Р (Ж / С) = Р (С / Ж) * Р(С) / Р(Ж)
где Р(Ж/Д), Р(Ж/С) - вероятности того, что жизнь в нашем мире порождена, соответственно, детерминистски и случайно;
Р(Ж) - полная вероятность существования жизни в нашем мире, из условия нашего существования Р(Ж) = 1
Р(Д) и Р(С) - вероятности того, что наш мир является, соответственно, детерминистским (в отношении возникновения жизни) и случайностным в том же отношении; ввиду полной (пока что) неопределённости в этом вопросе следует принять Р(Д) = Р(С) = 0,5;
Р(Д/Ж) - вероятность того, что детерминистский мир породит жизнь в объеме, скажем, видимой Вселенной;
Р(С/Д) - вероятность того, что случайностный мир породит жизнь в том же объеме; = 1/К в принятых обозначениях.
Из тождества Р(Ж) = 1 = Р (Д /Ж) * Р(Д) + Р (С / Ж) * Р(С) = Р(Д/Ж) * 0,5 + 1/К * 0,5 получим Р(Д/Ж) = 2-1/К
откуда окончательное выражение для вероятности гипотезы о детерминированности жизни
Р (Ж/Д) = 0,5 * (2 - 1/К) = 1 - 0,5/К
что почти неотличимо от единицы.

[Nucleosome]

Конкуренции с гипотезой закономерной самосборки она по-прежнему не выдерживает.

а что, есть такая гипотиза?
вообще же надо выкинуть из головы следующие - жизнь = разум = цивилизация = равно антропоморфная цивилизация. это, лежиащие краеугольным камнем в в любом СЕТИ в самом деле бред сивой кобылы... ни из чего не следует, что жизнь со сколько-нибудь заметной вероятностью даст разум в течении сколько-нибудь заметного промежутка времени, и уж тем более, не следует, что этот разум будет похож на наш...
что же касается, расчётов вероятностей, то можно просто поразится живучести этого мифа - он первичной молекулы не требуется та функциональности, которую мы наблюдаем сейчас - от неё требуется только способность к удвоению, и более того, следы функциональности даже и современной наблюдаются у очень широкого спектра последовательностей -  о чём говорит хорошо известная и замеренная изменчивость. то есть - подсчёты этих вероятностей говорят просто о некомпетентности тех, кто за них берётся и пренебрежением к накопленному материалу. и ни о чём больше.

[Кремальера]

не следует, что этот разум будет похож на наш...

В том то и дело..В разделе предпринимались неоднократные потытки логически проверить на вшивость идею о наличии разума у  других существ.По крайней мере у наших соседей по шарику(тех же дельфинов).Однако они заранее были обречены на провал из-за неястности критериев ,т.к.сравнительный анализ тут никаким боком.

значит вырос до вселенских масштабов

Это не Лебедь,это ув.Александр взрослеет,вместе со всеми теми кто желает взрослеть.

Я хочу, чтобы закоренелым сторонникам множественности обитаемых миров, теперь в страшных снах снились стаи  бесконечных обезьян! Чтобы жизнь им теперь не казалась медом! Что бы они ЗНАЛИ, вселенная ЛОГИЧЕСКИ совсем не обязана кишить жизнью, как они уже себе это привыкли представлять.

"Они" и так знают то что им нужно знать.И в меру осторожные прагматики вовсе не ищут меда.Они согласны даже скушать бочку дегтя,и даже платить за это,причем по весьма круглому счету.Проверить это можно просто следя за новостями с пыльного кирпичного шарика.Тут важно понимать что рассматривать под "обитаемостью".Разумного внеземного "хомяка" или несколько неизвестных бактерий?Моя матросская чуйка тихо шепчет мне что рванет к концу лета/осенью,после того как в Хьюстоне отпразднуют годовщину покатушек своего драндулета по четвертой планете.

[Прохожий]

.....
Соответственно и высокий идейный смысл изложеной статьи оказался из-за этого смазаным.

И это единственное, в чем не прав Семенов?

[Kweni]

Ключевая ошибка Мазура – вот:

(в предположении что способностью к саморепликации обладает только одна молекула из всех возможных K комбинаций длины m)

Почему это, собственно, из 10^1000 вариантов молекулы РНК способностью к саморепликации будет обладать только один?
Вполне  возможно, их 10^975, и жизнь может случайно самозародиться на каждой стодвадцатой из планет в обитаемой зоне. Значит, весь расчёт и вывод из него основан на голословном, взятом абсолютно с потолка предположении.
Так что жаль, что alex_semenov с таким пафосом преподносит нам этот примитивный расчёт.


Кроме того, alex_semenov ошибается в выделенных жирным словах:

Предлагаемый доклад не опроверг  всеми  любимую тут гипотезу закономерного зарождения жизни. Нет. Но гипотеза термодинамического чуда сильно потеснила конкурентку и теперь заняла достойное место рядом, как очень вероятная альтернатива, тем самым подорвав ГЛУПЫЙ всеобщий оптимизм о множественности обитаемых миров. Мы вполне можем оказаться одни в видимой вселенной и вероятность этого стала очень, очень большой! Есть научные аргументы непреодолимой силы за это.

Пусть мы бросаем монетку. Здесь два исхода, у каждого вероятности по 1/2. Пусть мы бросаем камень: упадёт/не упадёт? – вероятности уже 1 и 0. Так  проявляется закономерность с точки зрения теории вероятностей: вероятности разных исходов становятся неодинаковыми.
А ведь Мазур приписал равные вероятности всем 10^1000 вариантам молекулы. Это равносильно отказу от закономерного зарождения жизни. Так что его вычисления никак не касаются  теории закономерного зарождения и теснить или изменять её правдоподобность не могут.

[ВадимZero]

Если принять последнее объяснение ароморфоза, то становится ясно, что эволюция не имеет механизмов целенаправленного движения верх (против сил энтропии) по пути развития от простого к сложному. Это местная, локальная иллюзия. И значит целенаправленно сеять примитивную жизнь, в надежде, что она через миллиарды лет разовьется во что-то более сложное - бессмысленно. Она ни во что не разовьется. Такой же результат будет и в случае случайной, ненаправленной панспермии.

Это совершенно правомерный вывод из эволюционной теории. Вера в существование иных цивилизаций, не более чем вера. И в этому есть очень веское коственное потверждение. На земле из всех социальных форм жизни(когдалибо существовавших), языком обладает только человек. В смысле тем языком, который создал культуру, и ту самую разумность. А веть язык, и культура ее порождаемая, один из самых мощных способов выживания социальных организмов.

[Прохожий]

даже если опустить процесс зарождения жизни, то дальше Дарвин. Короче разум неминуем, если не кирпич в 100 км.
Короче это всё туфта. Мазур --- это пшик. На нем строить своего Лебедя я бы не советовал.....

[Dem]

Во-первых, вероятности надо правильно считать. А то образование любого кристалла можно счесть невозможным.
Во-вторых, не сказано сколько результатов являются пригодными. Пусть у нас число вариантов 10Е1000 - но если 10Е999 дают рабочие варианты - то в чём проблема?

[Алексис]

Зачем все считают вероятность самосборки молекулы РНК? Возьмите что-нибудь попроще.  Пусть теоретики посчитают вероятность самосборки кристалла NaCl исходя из инфляционной теории Вселенной. И вот если окажется, что такая вероятность равна 1 в кластере размером пусть 1 кубический парсек, я поверю, что расчеты относительно РНК тоже достоверны. А пока это все гимнастика для ума. 

[bigol]

Поражаюсь людям, которые в состоянии участвовать в темах А.Семенова (конечно, при условии, что они действительно читают всё, что он пишет ). По-моему, это просто не реально. Эти бесконечные простыни, зашкаливающие эмоциональные эпитеты и т.д.
Самое обидное, что темы-то действительно бывают интересные, но ...

[Kweni]

Пусть теоретики посчитают вероятность самосборки кристалла NaCl исходя из инфляционной теории Вселенной.

Э, ребята, это здесь не при чём. Семёнов и Мазур касались только абсолютно случайной самосборки жизни в ходе хаотического перемещения атомов. Закономерные физические и химические процессы, такие, как кристаллизация соли, идут по другому сценарию и такими расчётами не описываются. Он не возможность закономерного существования жизни везде где угодно опровергал (хотя в пылу пафосных речей намёки делать и пытался), а возможность её случайного зарождения доказывал. И без инфляционной теории выходило, что в нашей вселенной жизни быть вообще и не должно, а с инфляцией выходит, что вселенная намного больше, чем мы видим, и уж где-нибудь (а именно на Земле) жизнь обязательно случайно самообразуется. Но только на Земле, и больше нигде на 13 млрд. св. лет вокруг. Только – вот печаль – в расчёте ошибка, на которую я указал, в результате расчёт ничего не доказывает.

[Алексис]

Пусть теоретики посчитают вероятность самосборки кристалла NaCl исходя из инфляционной теории Вселенной.

Э, ребята, это здесь не при чём. Семёнов и Мазур касались только абсолютно случайной самосборки жизни в ходе хаотического перемещения атомов. Закономерные физические и химические процессы, такие, как кристаллизация соли, идут по другому сценарию и такими расчётами не описываются.

Это мы знаем, что на конкретно взятой планете процесс кристаллизации соли процесс закономерный. А на Сатурне тоже? А в межзвездном пространстве? А тогда какая разница между аминокислотами или РНК по сравнению с обычной солью? Только в сложности. Ну пусть для соли получится другая вероятность. Тогда и оценки по РНК получаться целостными, а не надуманными.

[Nucleosome]

даже если опустить процесс зарождения жизни, то дальше Дарвин. Короче разум неминуем, если не кирпич в 100 км.

нет - разум это только один из вариантов в борьбе за выживание. ни больше ни меньше, утверждать, что он неминуем, всё равно, что утверждать, что Летающий макаронный монстр тоже должен быть... если хорошо посмотреть историю развития жизни, то будет видно (но смотреть надо хорошо!), что в процессе были решения, которые не были до конца реализованны - моторчик жгутика одноклеточноых так и осталься единственным колесом, инфузории так и создали тканей на основании специализации ядер и так далее...

Во многих работах по биологии звучит утверждение, что концепция дарвиновской эволюции не может объяснить очень сильные эволюционные скачки, которые называются ароморфозами.

я не знаю таких работ, равно как и деление на "сильные" и "слабые" эволюционные скачки крайне условно и никаких принципиально иных вещей при них не возникает.

[Инопланетянин]

Хорошо, допустим всё так, но это удар только по одному углу треугольника. Рак. Лебедь и Щука остались.
Я могу сказать, что сценарий Щуки вполне возможен. Никого нет до горизонта событий и дальше и никого кроме нас никогда больше не будет. А мы не полетим. Потому, что полёты невозможны, потому, что не пройдём Великий фильтр, а больше никого никогда не будет. И вселенная останется безжизненной на всё оставшееся время.
Или всё-таки полетим. Сценарий Лебедь. Но как полетим? Тут тоже есть два варианта, о которых можно спорить. Полетим мы сами. Человечество просуществует как вид миллиарды лет потому, что использование инструментов сделало эволюцию ненужной. И мы заселим своей биосферой и собой весь космос, все планеты, до которых дотянемся. И при этом никаких моральных проблем с синими хвостатыми гуманоидами. Их просто нет. И асфальтирование никому не повредит. Некому вредить. Вся вселенная до горизонта событий наша.
Полетят наши роботы. А мы и все прочие бактерии сгинем здесь. Впрочем, роботы, если захотят, смогут собрать по ДНК и нас и прочую биосферу на подвернувшейся планете в зоне жизни. Не уверен, что жить как игрушка машин окажется лучше ада с вечными мучениями.

[-Asket-]

Гипотеза случайного, чудесного зарождения жизни не то что имеет право на существование. Она, оказывается, в современной научной картине мира вообще становится БАЗОВОЙ.
При этом бог тут - никаким богом. Достаточно будет того, что инфляционная модель вселенной по хаотическому сценарию Линде окажется справедливой.
Я, кстати, тоже пытался выстраивать аргументы в духе предлагаемого доклада (и даже что-то тут вякал про "бесконечных обезьян", если кто помнит) но мне, дурачку, не хватило знаний космологии чтобы подвести под эти мои потуги логическую базу. Я просто не знал как рассчитать размер нашей вселенной вне горизонта событий. И даже не думал что это возможно. Поэтому все лавры заслуженно уходят Виталию Айзековичу Мазур.
В чем надо мне раскаяться, так в том, что я просмотрел доклад Мазур на сайте ГАИШ, почти пол года назад.  Я, мерзавец, проспал. А вот форум (тьфу на нас!) просто проигнорировал это знаменательное событие, тем самым показав свое дремучее невежество!

Ай-яй-яй! А ведь я еще до доклада Мазура не раз пытался мягко и ненавязчиво подтолкнуть к этой идее, и оценка размеров вселенной за горизонтом тоже давалась:

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,93583.msg2072013.html#msg2072013
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,81230.msg2124290.html#msg2124290
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,93583.msg2070629.html#msg2070629

И что вы ответили тогда:

Ну это красивая модель. Притом никак не проверяемая. По сути мало отличимая от религиозных концепций.

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,93583.msg2072848.html#msg2072848
Что-то изменилось? Или это просто очередной "вброс", интеллектуальная провокация?

В оправдание можно заметить, что сама работа Маур вообще вышла в 2010-м (к сожалению, в сети я ее не нашел. Если кто подкинет - буду признателен) и то что до меня она дошла так поздно говорит о многом. Эта замечательная идея не спешит расползаться как мем, она, НЕПРИЯТНА, и не завоевывает души, хотя для ума очень доступна.

Вот эта статья: ИНФЛЯЦИОННАЯ КОСМОЛОГИЯ И ГИПОТЕЗА СЛУЧАЙНОГО САМОЗАРОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ

А Nucleosome прав, критикуя оценку вероятностей, она некорректна:

что же касается, расчётов вероятностей, то можно просто поразится живучести этого мифа - он первичной молекулы не требуется та функциональности, которую мы наблюдаем сейчас - от неё требуется только способность к удвоению, и более того, следы функциональности даже и современной наблюдаются у очень широкого спектра последовательностей -  о чём говорит хорошо известная и замеренная изменчивость. то есть - подсчёты этих вероятностей говорят просто о некомпетентности тех, кто за них берётся и пренебрежением к накопленному материалу. и ни о чём больше.

Сама же идея далеко не нова, вот в этом интервью она более здраво преподносится:

Суп из гвоздя
Ведущий эволюционист рассказал о Мультивселенной и антропном принципе
Один из ведущих мировых специалистов по происхождению жизни и самый цитируемый биолог российского происхождения Евгений Кунин опубликовал книгу, в которой утверждает, что генетический код возник случайно, а объяснение возникновения жизни невозможно без привлечения антропного принципа. Научные работы Кунина не раз попадали в рубрику "Прогресс", поэтому "Лента.ру" решила поговорить с ним об эволюции, случайности и Мультивселенной.

А вот и статья Кунина по этой теме, еще за 2007 год:
The cosmological model of eternal inflation and the transition from chance to biological evolution in the history of life