Крупнейшие загадки науки — происхождение жизни и природа сознания — долгое время оставались за рамками точных физических измерений из-за отсутствия объективных критериев. В интервью с физиком Брайаном Китингом теоретический физик и астробиолог Сара Уокер объясняет, как разработанная совместно с её коллегами Теория сборки (Assembly Theory) превращает сложность объектов в измеримое физическое свойство. Этот радикальный подход позволяет не только создать универсальный инструмент для поиска внеземной жизни, но и по-новому взглянуть на то, как время и причинно-следственные связи формируют внутренний мир сознательных существ.
🧪 Теория сборки как объективный «лайф-метр» 0:00
Как отмечает Сара Уокер, Теория сборки родилась из стремления решить фундаментальный вопрос о происхождении жизни. Главная трудность в этой области всегда заключалась в фиксации точной границы перехода от неживой материи к живой. Коллега Уокер, физик Пол Дэвис, метафорически назвал необходимый для этого прибор «лайф-метром» (измерителем жизни). Создание такого инструмента требует строгого научного переосмысления самого понятия жизни для его последующей экспериментальной проверки.
Суть Теории сборки формулируется как фундаментальная гипотеза: жизнь — это единственный существующий во Вселенной механизм, способный создавать сложные объекты. В так называемом «химическом пространстве», объединяющем все возможные конфигурации молекул, существуют как простейшие соединения (например, метан), так и макромолекулы уровня ДНК. Чтобы пересечь невидимую физическую границу между простым и сложным, материи необходимы внешняя информация, отбор или механизмы биологической эволюции.
🧱 Индекс сборки: от деталей Lego до маркерных молекул 1:44
Для математической формализации границы между живым и неживым Теория сборки вводит два ключевых измеримых параметра: индекс сборки (assembly index) и количество копий (copy number) объекта. Индекс сборки определяет минимальное количество шагов, необходимое для воссоздания сложной структуры из её базовых компонентов.
Для объяснения этого принципа Сара Уокер использует наглядную аналогию с конструктором Lego. Если последовательно соединять блоки для построения сложного объекта, то на каждом последующем этапе можно повторно использовать уже собранные и зафиксированные комбинации деталей. Этот минимальный путь сборки одинаково применим как к молекуле ДНК в химии, так и к замку Хогвартс, построенному из пластмассовых кубиков. Если в системе обнаруживается сложный объект с высоким индексом сборки и одновременно в большом количестве экземпляров (копий), это, по словам Уокер, служит неопровержимым доказательством работы эволюционного или биологического механизма.
Важнейшим преимуществом новой теории гостья считает её применимость на практике с помощью стандартного лабораторного оборудования, в частности, масс-спектрометров. Создатель концепции Теории сборки, химик Ли Кронин, разработал её именно для верификации экспериментов по зарождению жизни. В его лаборатории провели сравнительный анализ различных образцов:
- Мерчисонский метеорит (Murchison meteorite) — чрезвычайно сложный органический и неорганический образец из ранней истории Солнечной системы;
- Коммерческий виски;
- Различные биологические (живые) системы.
Лабораторные тесты с использованием масс-спектрометрии наглядно продемонстрировали, что только живые организмы способны генерировать молекулы с экстремально высоким индексом сборки.
🪐 Агностический поиск внеземной жизни и новая физика 3:18
Сара Уокер вспоминает, что начала писать свою книгу еще до того, как глубоко погрузилась в разработку Теории сборки. Более десяти лет назад она в соавторстве с Полом Дэвисом опубликовала научную работу, где предполагалось, что переход от неживого к живому можно квантифицировать через призму информации и причинности. Однако до начала совместных исследований с Ли Крониным гостья не испытывала оптимизма по поводу возможности экспериментально протестировать эти теоретические выкладки.
По мнению Уокер, Теория сборки предлагает максимально прагматичный и «агностический» путь к поиску внеземной жизни на других планетах. Вместо того чтобы искать в космосе конкретно ДНК, РНК или земные аминокислоты, которые могут и не использоваться инопланетными организмами, ученые получают возможность искать саму сложность материи. Такой универсальный подход делает поиск биосигнатур во Вселенной измеримым и независимым от земной специфики.
🌌 Проблема сознания: преодоление субъективизма и аналогия с гравитацией 4:47
В ходе беседы ведущий Брайан Китинг затронул тему пограничных биологических явлений (таких как поведение масляных капель в растворах) и перевёл дискуссию в русло философии, спросив об отношении гостьи к панпсихизму. Китинг признался, что считает идею о всеобщей одушевленности материи «вирулентно токсичной для души», и поинтересовался, является ли жизнь обязательным условием для возникновения сознания.
Сара Уокер с юмором заметила, что реакция Китинга отражает типичную неприязнь физиков к свойствам, которые невозможно строго измерить. По мнению Уокер, изучение жизни и сознания долгое время заходило в тупик из-за слишком субъективных и бытовых определений этих феноменов. Она сравнила текущее состояние этой области науки с попытками рассуждать о гравитации в эпоху до открытий Исаака Ньютона и Галилео Галилея:
- Древние исследователи могли наблюдать за падающими предметами и «блуждающими звездами» (планетами) на ночном небе, но у них не было формального аппарата, чтобы объединить эти явления общим механизмом.
- Человечество фиксировало проявления гравитации задолго до того, как появилась строгая теория всемирного тяготения или понимание её природы.
История физики доказывает, что опора на точные измерения часто приводит к контринтуитивным выводам. Например, ранние исследователи предполагали, что цвет объекта может влиять на его притяжение к Земле, а знаменитые опыты с падением перьев и тяжелых шаров ставились для того, чтобы отделить фундаментальное свойство от влияния трения воздуха. Ученым потребовались века, чтобы выделить массу как релевантный параметр, а последующее признание постоянства скорости света привело Альберта Эйнштейна к пониманию того, что гравитация — это искривление пространства-времени. Точно так же, считает Уокер, обстоит дело с жизнью и сознанием: нам необходимы новые измеримые физические свойства.
⏳ Время как физическое измерение и природа внутреннего мира 7:50
Теория сборки совершает аналогичный методологический прорыв, доказывая, что сложность и накопленная причинность являются объективными физическими атрибутами самой молекулы. Лаборатория Ли Кронина опубликовала исследование, демонстрирующее, что индекс сборки можно стабильно и с одинаковой точностью измерять не только масс-спектрометрией, но также методами инфракрасной (FTIR) и ЯМР-спектроскопии.
С философской точки зрения, как утверждает Уокер, жизнь представляет собой эволюционный инструмент, с помощью которого Вселенная пошагово исследует пространство возможностей, когда оно становится слишком огромным для случайного перебора. В рамках этой логики индекс сборки отражает то, сколько времени, информации и причинно-следственных связей потребовалось для создания конкретного объекта.
Эволюционировавшие объекты, по мнению Уокер, приобретают принципиально новое свойство: они обладают не только тремя привычными пространственными измерениями, но и «размером во времени». Это допущение является самым радикальным философским отходом от стандартных догм современной физики, однако именно оно позволяет объяснить феномены, которые традиционная наука не могла примирить с законами термодинамики.
В контексте загадки сознания Теория сборки предлагает оригинальное физическое объяснение. По словам Уокер, по мере того как эволюционные структуры усложняются и уходят всё глубже по шкале времени, большая часть их физической формы оказывается сосредоточена не в пространственном строении, а в темпоральной структуре — в виде колоссального объёма «свернутой» причинности в настоящем моменте.
Гостья выдвигает гипотезу, что объекты с огромной причинно-следственной глубиной — это и есть то, что люди называют сознательными существами. Они обладают развитым «внутренним миром» именно потому, что одна компактная физическая структура удерживает в себе огромный массив развернутой во времени предыстории. При этом Уокер подчеркивает, что её физический подход принципиально отличается от классической теории вычислительной сложности (computational complexity theory) из сферы Computer Science, хотя и имеет с ней некоторые внешние параллели в описании структуры реальности.
