В юности наша любимая Земля представляла собой шар раскаленной лавы. Потребовался примерно миллиард лет, чтобы ее внешний слой остыл и превратился в твердую земную кору. Затем начались дожди, и они шли до тех пор, пока вся поверхность планеты не оказалась под водой.
В этой воде содержались несколько простых химических соединений – метан, диоксид углерода и аммиак. Их молекулы способны вступать в химическую реакцию друг с другом. И когда это произошло, они сформировали более сложные химические соединения. Да, из нескольких типов первых молекул случайным образом могло сформироваться ограниченное количество новых комбинаций, но как только они появились, число комбинаций увеличилось. Благодаря растущему количеству «смежных возможностей»[3] материальная Вселенная продолжала наращивать свою сложность и разнообразие. Вероятность, что те первые несколько простых молекул, вступив во взаимодействие, случайно породили бы лягушку или птицу, равна нулю. Лягушки и птицы тогда не относились к смежным возможностям. Но как насчет взаимодействия с образованием несколько более сложных веществ, вроде аминокислот? Липидов? Нуклеотидов? Это не просто вероятно, это неизбежно должно было произойти.
В любой закрытой системе (как говорят физики) мера неупорядоченности возрастает. Очевидно, это такой закон. Книги, случайным образом расставленные на полках случайными людьми, сами по себе не выстроятся в алфавитном порядке; самопроизвольные процессы в физической реальности идут в другом направлении. Вода всегда течет вниз по склону, от большего порядка к меньшему, пока не достигнет нижней точки, в которой направленный поток сливается с водоемом и заканчивает свое существование. Мера неупорядоченности системы называется энтропией. Законы физики также утверждают, что энтропия может оставаться постоянной или даже немного уменьшаться в закрытой системе, если подвести извне некоторое количество энергии. Вода всегда течет вниз, пока в этой схеме не появляется насос. Очаг всегда гаснет, если только не подбрасывать в него новые дрова. В прибранной комнате возникает беспорядок, если только кто-то не проделает некоторую работу и не разложит вещи по местам. Видимо, ко Вселенной в целом этот принцип не применим. Почему? Да потому, что за ее границами по определению ничего нет. Перефразируя слова философа Людвига Витгенштейна, можно сказать: «Вселенная – это все, что имеет место». Поскольку для нее нет никакого «извне», откуда бы поступала энергия, энтропия не нарастает только в небольшой закрытой системе, расположенной в некотором более масштабном окружении.
Примерно 4 млрд лет назад маленькие закрытые системы подобного типа начали появляться на планете Земля. Они сформировались и развивались в тех местах, где через мелкие трещины в океанском дне просачивалось тепло расплавленного земного ядра. В этих местах (а может, и где-то еще) молекулы аминокислот, липидов и нуклеотидов соединялись друг с другом и формировали упорядоченную среду, к которой закон энтропии был неприменим: образно говоря, в таких условиях вода поднималась вверх по склону, а огонь загорался сам. Эти маленькие скопления молекул можно назвать предшественниками первых простых клеток – основных единиц жизни.
Таким образом, жизнь – закрытая система, помещенная в некую среду: части этой системы подчиняются внутреннему порядку, который связывает множество молекул в единое целое. Сказанное справедливо для любой формы жизни. Для клетки, для лягушки, для человека – для кого угодно.
Жизнь подобна созвездию, в котором роль звезд играют молекулы. Созвездие – это не просто набор звезд, но некая система, структура, куда они встроены. Любой форме жизни необходимо потреблять энергию, чтобы поддерживать свою внутреннюю структуру, и энергия эта должна поступать извне, из окружающей среды. Грубо говоря, клеткам нужно что-то есть. Если они не получают достаточно энергии, которая способна удерживать их вместе, они теряют связность. Если нарушение связности нарастает, в какой-то момент созвездие перестает существовать. Его материальные составляющие, молекулы, все еще где-то есть, но самого созвездия больше нет. Так жизнь отступает перед смертью.
Первые признаки жизни появились в Мировом океане около 4 млрд лет назад или даже раньше. Какими бы ни были эти временные рамки, одно можно сказать точно: жизнь существует почти столько же, сколько существует сама Земля. И хотя любая отдельная единица живой материи ограничена смертью, жизнь в целом распространяется и благодаря способности размножаться все лучше сопротивляется энтропии. Такова история жизни в двух словах: отдельные организмы появляются, оставляют потомство и умирают, но жизнь в целом распространяется, становится разнообразнее и сложнее. По крайней мере, до сих пор все было именно так.
3
Термин позаимствован из книги научного писателя Стивена Джонсона «Откуда берутся хорошие идеи» (Where Good Ideas Come From).