Sara Ortiz Rous

Zakaj? Od kod? Kam?

Pogosto, dan za dnem hodimo po svetu, ne da bi kar koli opazili. Malo časa namenjamo razmišljanju o mehanizmu, ki daje sončno svetlobo in omogoča življenje, o težnosti, s katero nas Zemlja “privezuje” nase in brez katere bi “odleteli” v vesolje, ali o atomih, iz katerih smo sestavljeni in katerih stabilnost je za nas temeljna.

Malo časa namenjamo vprašanju, zakaj je narava takšna, kakršna je, od kod izvira kozmos, ali je obstajal že od nekdaj, ali bo nekega dne čas začel teči nazaj … Nekatere ta vprašanja begajo, ker jasno kažejo na omejitve človekovega spoznanja. Toda velik del znanosti izvira iz takih filozofskih vprašanj. Vsi uživamo ob pogledu na zvezde ali naravo, toda ali se vprašamo – zakaj, od kod, kam? Kajti univerzum se očitno giblje, ima smer, svoj zakaj in kako, in če ga spoznavamo, nam morda razjasni, kdo smo.

slika2Sodobni znanstveniki opisujejo univerzum z dvema delnima temeljnima teorijama. Prva je splošna teorija relativnosti in druga kvantna mehanika. Obe sta velik intelektualni dosežek prve polovice 20. stoletja. Teorija relativnosti opisuje težnost in zgradbo univerzuma v velikih razsežnostih, kvantna mehanika pa mikrouniverzum. Teorijačeni zakoni, ki jih navsezadnje raziskujejo znanstveniki, zakaj bi trdili in verjeli, da življenje in univerzum obstajata po golem naključju, da v ozadju univerzuma ni inteligence? To je ena od temeljnih napak, ki nam občasno onemogoča razumevanje. Kako lahko trdimo, da univerzum kljub popolnosti nima smisla?

Če želimo razumeti vse te čudovite procese, ki jim pripisujemo naključnost, in se ozremo po zgodovini kozmosa, vsaj v skladu s trenutno veljavnimi teorijami, kot sta teorija relativnosti in kvantna mehanika, se zdi ta pogled resnično prenagljen.

Kako se je vse začelo?

V skladu s teorijo o velikem poku se je vse začelo pred skoraj 14 miljardami leti (pri časovnih umestitvah je treba biti previden, kajti ko je še veljala starost univerzuma 6 milijard let, je to bilo zato, ker nismo imeli močnejših observatorijev, s katerimi bi lahko časovno umestili starejše zvezde), ko se je zgodil veliki pok v prvi fazi univerzuma, fazi širitve. Sekundo po velikem poku naj bi bil univerzum gosta juha protonov, nevtronov, elektronov in fotonov s temperaturo 10 milijonov stopinj Celzija. Četrtino ure pozneje naj bi se 25 odstotkov jeder (skupkov nevtronov in protonov) zlilo v helijeva jedra z močnimi termonukleranimi reakcijami. Če v univerzumu ne bi bilo te faze širitve, ki je potekala z nepredstavljivo močjo, bi se kozmos skrčil in sesedel vase.

MilkyWayRoad

Prav nenavadno je, kako se znanstveno preučevanje poenostavlja, kadar so v ozadju predsodki in interesi. Veliki pok ni eksplozija, temveč teorija o njem samo opisuje razvoj od danes v preteklost, do točke najmanjšega prostora in materije ter največje energije, trenutka, v katerem zatajijo vsi znani zakoni (relativnost, kvantna mehanika), za katerega ne moremo več reči, kaj se je dogajalo pred tem. Lahko da se je zgodila eksplozija, vendar je potekala zelo nadzorovano in premišljeno. Fizikalni zakoni vsebujejo številne temeljne konstante, kot so velikost električnega naboja elektrona, razmerje med maso protona in elektrona itd. Pozornost priteguje tudi to, da so bile vrednosti konstant zasnovane tako pretanjeno, da so omogočile življenje. Če bi bil na primer električni naboj samo malo drugačen, zvezde ne bi mogle izgorevati vodika in helija. Če bi bila skupna masa protona in elektrona samo malo večja od mase nevtrona, in ne malo manjša, bi bile posledice uničujoče, saj bi bil vodikov atom nestabilen. Sonca ne bi bilo. Splošno sestavo številnih sistemov, ki jih vidimo v naravi, določa razmeroma majhno število t. i. splošnih konstant. Astronomi in kvantni fiziki so znova izrazili začudenje nad tem dejstvom. Če nadaljujemo s sedanjimi teorijami, smo prispeli v čas 300 tisoč let – “celo večnost” – po ključnem trenutku. Elektroni niso več tako divji, zato jih lahko ujamejo jedra, s čimer se izoblikujejo prvi atomi vodika in helija. Po zelo dolgem “spancu”, ki je trajal 100 milijonov let, ko se razen ohlajanja univerzuma ni dogajalo nič, so se atomi združili in oblikovali v sfere in zvezde, pri čemer so nastali kemijski elementi in toplota. Obstaja toliko vprašanj brez odgovorov – so se zvezde izoblikovale vsaka posebej in se nato združile v galaksije? O tem ni ne empričnih ne teoretičnih dokazov. Vemo le, da se je takrat vesolje širilo in da je nastal ogljik, pa tudi kisik in silicij, glavni sestavini Zemlje.

Naš sončni sistem

Ko se iz medzvezdnega prahu rojevajo zvezde, se ostanki materiala zgostijo v planete. Poglejmo si zdaj naš sončni sistem. V njem je velika zvezda – Sonce. Okoli njega kroži deseterica velikih planetov, obstaja pa še množica manjših teles in tisoče kometov, ki skupaj s prašnimi in plinastimi delci tvorijo velikanski oblak. Ta skupek, ki ga svetloba prepotuje v približno 10 urah in v katerem vlada težnost, pluje po prostoru. Še dlje, veliko dlje, merjeno v svetlobnih letih, sijejo zvezde.

planetiV skladu s sprejetimi teorijami naj bi naš sistem nastal pred 4,5 milijarde leti, ko je bil univerzum že star. Zemlja je planet, ki ga drži skupaj sila težnosti, vendar ni velika, ker je izgubila večino vodika in helija, tako da jo sestavljajo pretežno kamnine in kovine. Pred 3,8 milijarde leti so začele po njeni površini pluti prve granitne plošče. Elementi, ki so se združevali, so se razplinjali podobno kot vulkani – izgubljali so metan, ogljikov dioksid, dušik, vodno paro. Ti plini so sestavljali prvotno ozračje. Potem ko se je temperatura znižala, se je vodna para zgostila in padla v obliki padavin, ki so delovale kot lug, nase vezale ogljikov vodik in ga odložile v obliki apnenca na dno morij.

Pojavitev življenja

Toda kako se je na Zemlji pojavilo življenje? To je še vedno uganka. Dejstvo je, da skale, stare 3,5 milijarde let vsebujejo organske molekule fosilov, kar kaže na hitro pojavitev biotske dejavnosti. Treba je bilo počakati še milijardo let na nastanek fotosinteze. To je pomembna in čudovita iznajdba, proces, v katerem zelene rastline, alge in nekatere bakterije ulovijo svetlobno energijo in jo uporabijo za sintezo organskih snovi. Tako je na splošno sprejeto, da naj bi se takrat začele proizvajati velike količine kisika, kar naj bi ozračje našega planeta spremenilo tako, da je to postalo primerno za živa bitja, nastal pa naj bi tudi zaščitni ozonski plašč.

Po tej odločilni fazi so pred približno 1,4 milijarde let nastale evkariontske celice. Celice, tisočkrat večje od bakterij, so že prave zapletene tovarne s specializiranimi oddelki – jedrom za DNK, mitohondriji za dihanje, kloroplasti za fotosintezo, Golgijevim aparatom za izločanje, ribosomi za sintezo proteinov in bički za premikanje. Dejansko se preproste živali zdijo preproste le navzven, toda njihova notranja, kemijska sestava je zapletena.

creation8x6Povsem razumljivo je, da so biologi iz XIX. in začetka XX. stoletja prezrli izjemno kemijsko zapletenost živih sistemov. Takrat je bilo brez pretiranega poseganja v razpoložljive dokaze mogoče domnevati, da je življenje nastalo podobno, kot se oblikujejo minerali. Toda z razvojem mikrobiologije v drugi polovici XX. stoletja je postalo jasno, da je resnica povsem drugačna. Biokemijski sistemi so tako zapleteni, da je možnost za naključno izoblikovanje preprostih organskih molekul zelo majhna. To pojmovanje o samodejnem nastanku organizmov je veljalo od Aristotela do sredine XIX. stoletja, seveda pa nihče ni zares mislil, da živali nastanejo tako – sprejemljivo je bilo, da tele nastane iz krave, toda črv … Kdo ve? Obstajali so številni poskusi, s katerimi so skušali dokazati samodejni nastanek. Leta 1688 pa je italijanski zdravnik Francesco Redi dokazal, da v mesu niso nastale ličinke, če se jih niso dotaknile muhe, iz česar je bilo razvidno, da življenje vedno izvira iz življenja.

Je življenje nastalo samo od sebe?

Številni biologi pa so kljub vsemu in z znatno možgansko telovadbo še naprej veselo verjeli, da se je življenje na Zemlji pojavilo kar samo od sebe. Zamisel o samodejnem nastanku življenja prav tako izhaja iz poskusov, povezanih s prvotno “juho”, ki je burila domišljijo javnosti. Stanley Miller in Harold Urey sta leta 1952 izvedla poskuse, pri katerih sta v laboratoriju zmešala molekule vode, amonijevih ionov, metana, ogljikovega dioksida in cianovodika (ki naj bi prvotno sestavljale Zemljino ozračje) in dodala energijo v obliki ultravijolične svetlobe. Dobila sta aminokisline in dušikove baze, kar so temeljne sestavine proteinov. Glavna težava je, da se v laboratoriju zberejo s hitrim ohlajevanjem tekočin v hladilni cevi, nato pa samodejno eksplodirajo. Ali obstaja možnost, da so se pred 3,5 milijarde leti na Zemlji izoblikovale, vendar se niso uničile? Toda tudi če predpostavimo, da je bilo tako in da so aminokisline nastale spontano, poskus še ne dokazuje, da se je življenje razvilo tako. Nihče ni dokazal, da bi bilo mogoče tako dobiti pravilno razvrstitev aminokislin v proteinu ali v DNK. Doslej še ni bilo nobenega dokaza za ta neverjetni skok in po mojem mnenju ga niti ne bo. Zakaj? Ker če bi bilo tako, bi znanstveniki poskus že uspešno izvedli in ta bi zaslovel. Njegova pomembnost bi bila primerljiva s poletom astronavta na luno. Bil bi tako znamenit, da bi bilo v primerjavi z njim kloniranje otročje enostavno.

hands-flower2Poleg tega je matematična verjetnost za samodejni nastanek življenja tako majhna, da jo je težko dojeti, če je ne primerjamo z nečim že znanim. Na primer verjetnost, da se protein razvije naključno ali da se aminokisline pravilno razporedijo, je ista, kakor da bi 50.000-krat zapored s kocko vrgli šestico. Menim, da naključje v tem primeru ne obstaja, temveč je to le poenostavljena rešitev za tiste, ki so “preleni”, da bi še naprej raziskovali, od kod izvira življenje. S tem, da govorimo samo o proteinih. Kako pa se je lahko pojavil tako zapleten organizem, kot so človek, miš ali že samo cvetlica? Jasno je, da je za rože potreben zapis z informacijami, ampak s koliko informacijami? Zelo veliko, tako veliko, da se to izmika vsakdanji izkušnji. Genetski zapis (genom) je kot nekakšno sporočilo s predpisano dolžino, ki določa obliko življenja. To je program, ki nadzira delovanje celic. Vsakdo, ki je zasnoval računalniški program, se bo strinjal, da je opis podrobnejših postopkov manj pomemben del. Najtežja je logika glavnega programa. Z biološkega vidika so encimi samo podrobnejši postopki, izdelava programa pa je precej težja. Pri razvoju življenja bi glavni program lahko opisovala Darwinova teorija evolucije.

Teorija evolucije

Leta 1859 je Darwin objavil delo O izvoru vrst, v katero je vključil vrsto empiričnih podatkov. Nekatere je prevzel od drugih avtorjev, druge pa nabral na potovanju z ladjo Beagle. Z njimi je skušal prikazati naravni izbor in razvoj vrst. Vendar so ti podatki zajemali samo del evolucije, in sicer evkariontske celice, ki so se razvijale v oceanih približno milijardo let, prve večcelične organizme, ki so vladali 120 milijonov let, čemur je sledila predkambrijska eksplozija. Pred 550 milijoni leti so se po celinah naselili zelo raznoliki organizmi, ob katerih bi od zavisti pozeleneli tudi najboljši scenografi znanstveno-fantastičnih filmov. Osupljiv razvoj, za katerega je bila potrebna le desetina Zemljine starosti, v istem času pa se je pojavil tudi Homo sapiens, “iznajditelj” pokončne hoje. Toda ali to res drži? Kako to, da se je Darwinova teorija evolucije z naravnim izborom uveljavila kot neke vrste dogma? Kje so eksperimentalni dokazi?

DarwinDarvinisti menijo, da so evolucijske spremembe nastale zaradi naključnih napak v kopijah genetskega zapisa, zaradi mutacij na delih genov, ki naj bi se seštevale in s tem omogočale evolucijo, kajti po naravnem izboru naj bi se obdržale samo tiste mutacije, ki so boljše za prilagoditev organizma okolju. Prva težava je, da je kopija DNK izjemno natančna, zato ni mogoče, da bi nastalo toliko naravnih mutacij, potrebnih za naravni izbor – ta bi bil namreč tako počasen, da se v tako kratkem času ne bi mogle pojavitvi vrste na Zemlji. Poleg tega se zdi veliko verjetneje, da napake niso ravno ugodne za organizme. To pomeni – če bi se narava želela izogniti številnim škodljivim spremembam in ohraniti tistih nekaj ugodnih, bi bilo za evolucijo potrebnega več časa.

Znanstveniki so najprej želeli dokazati, da fosilni ostanki potrjujejo Darwinovo teorijo. Toda resnica je precej drugačna, kar je priznaval tudi sam Darwin. Pri fosilnih ostankih je namreč ena pomanjkljivost. Med njimi manjkajo tisti, ki kažejo na ključne spremembe, na primer velik evolutivni prehod med plazilci in sesalci. Znanstveniki so te velike prehode iskali pri primerkih s številnimi fosili, med katerimi so najboljši fosili nekaterih nevretenčarjev, kot so žuželke in morski organizmi, ker se fosilizirajo z večjo verjetnostjo kot zemeljski. Znanstveniki so razbrali več kot 10.000 vrst fosilov žuželk, več kot 30.000 vrst pajkov in številne primerke morskih vrst. Toda dokazi v prid postopnim spremembam, ki jim sledijo veliki evolucijski prehodi, so zelo redki. Še vedno manjka na primer domnevni prehod med žuželkami brez kril in krilatimi žuželkami. Zato skušajo nekateri to vprašanje pomesti pod preprogo s trditvijo, da naj bi bili veliki prehodi skokoviti in tako hitri, da se niso mogli odraziti v fosilnih ostankih, kar pa težko povežemo s spremembami, kot jih poznamo. Hitre spremembe, ki jim sledi obdobje stabilnosti – to je enostavna rešitev – toda kaj je v ozadju skokov, ostaja še zmeraj pod velikim vprašajem.

Še večji misterij se skriva v prvi iskri – kako je življenje sploh nastalo, kdaj in kako se je zgodil skok vseh skokov, ko je iz neživega nastalo živo? Ali sploh obstaja čas, ko ni bilo življenja?

meteorOd kod je prišlo življenje?

Nekateri znanstveniki, kot je Fred Hoyle, so predstavili idejo, da naj bi življenje prišlo iz vesolja. Nekatere primitivne oblike življenja naj bi na Zemljo prinesli meteoriti in kometi. Tiste “slovite” povezave med živim in neživim nam torej ni treba iskati na Zemlji. Očitno pojav življenja ni povsem lokalen, zemeljski projekt.

Toda vprašanja o nastanku življenja še vedno nismo rešili, le malo globlje v vesolje smo ga potisnili. Je življenje nastalo in se razvilo po naključju, predvsem pa, zakaj je nastalo – s kakšnim razlogom?

Je gibalo evolucije naključje?

Drugi zakon termodinamike pravi, da nered v zaprtem sistemu nenehno narašča. Življenje pa izkazuje visoko urejenost, ki s časom nenehno narašča. To pomeni, da je moral red od nekod priti, sam od sebe ni mogel nastati.

Vsak inženir, ki dela denimo v razvojnem oddelku avtomobilske tovarne, ve, da zračna blazina ne nastane sama od sebe. Ni dovolj samo počakati, da se robot, ki sestavlja nek avtomobilski podsklop zmoti in namesto pepelnika proizvede nekaj, kar bi delovalo kot zračna blazina, drug robot pa bi to prav tako po pomoti vgradil na ravno pravšnje mesto v avtomobilsko armaturo.

Inženirji se zavedajo, da mora najprej obstajati potreba, torej namen, temu sledi idejna in nato konkretna rešitev, čisto na koncu pa sama izdelava in vgradnja naprave. Proces nikoli ne poteka drugače.

“Evolucija” v svetu avtomobilov torej ni spontan, naključen proces, ker ga izvaja in usmerja človek, ki premore znanje in sposobnost kreativnega mišljenja. Analogno lahko sklepamo, da tudi evolucija v svetu živih organizmov ne poteka spontano, ampak jo nekaj izvaja in usmerja. To je tako preprosto in očitno, a svet znanosti še vedno prisega na naključja.

zemljaJe Zemlja osamljen otok življenja?

Ko je človek pristal na Luni in poslal raziskovalne sonde tudi proti ostalim planetom osončja, je kmalu postalo jasno, da je Zemlja nekaj čisto posebnega. Na njej se bohoti življenje, ki je razvilo neverjetno kompleksnost in raznolikost, preostali planeti pa so po dosedanjih ugotovitvah popolnoma brez življenja. Ali so preblizu ali predaleč, so preveliki ali premajhni. Tisoč in ena stvar gre lahko narobe. Pravzaprav so razmere na Zemlji tako srečno izbrane, da mnogi dvomijo, da so kje v vesolju sploh še lahko takšne. Znova je torej v igri naključje. Kot smo še pred petsto leti, v mračnem srednjem veku verjeli, da je Zemlja središče vesolja, smo tudi danes pripravljeni verjeti nekaj podobnega. Pripravljeni smo verjeti, da je Zemlja nekaj posebnega, izjemnega, enkratnega.

Toda sam bi prej verjel, da je življenje splošno pravilo. Kamor koli namreč obrnemo teleskope, v vseh smereh se kaže temeljna podobnost ali homogenost. Povsod so zvezde podobne našemu Soncu, povsod odkrivamo planetarne sisteme, povsod isti kot na našem planetu, je življenje zaradi očitne prilagodljivosti in kreativnosti iznašlo izvirno obliko in ubralo svojo razvojno pot.

Je univerzum enkraten in naključen pojav?

Na začetku članka smo omenili teorijo velikega poka. V dvajsetih letih prejšnjega stoletja je ameriški astronom Edwin Powell Hubble z opazovanjem ugotovil, da se vse zvezde med seboj oddaljujejo, in bolj ko so oddaljene, bolj se oddaljujejo. Po logiki so morale torej nekoč biti med seboj bližje. Znanost je vpregla poznane fizikalne zakone, zavrtela film 13,7 milijarde let nazaj in prišla do “famozne” točke nič in do velikega poka.

S sodobnimi napravami so “stehtali” maso celotnega vidnega vesolja in ugotovili, da ta ni zadostna, da bi kdaj ustavila proces širjenja. Vesolje naj bi se širilo v neskončnost in nekoč, ko bo zmanjkalo goriva, tudi ugasnilo. Po tem scenariju je torej pojav vesolja enkraten pojav.

Takšen scenarij se marsikomu, ki premore nekaj intuicije, upira. Saj ne more biti usoda nečesa tako popolnega tako mračna in tako dokončna. In res, v zadnjih desetletjih so opazovanja dala slutiti, da vesolje še vedno skriva svojo pravo naravo. Kot da se nam smehlja in potrpežljivo čaka, da z njegovega obličja počasi, s titanskimi napori odstremo tančico za tančico, s katerimi je prekrito.

Zastrto obličje univerzuma

Opazovanja in izračuni v zadnjem desetletju so torej postregla z ugotovitvami, da v kozmosu obstajajo sile, za katere do sedaj nismo vedeli, a bistveno vplivajo na razvoj univerzuma.

Prva od teh je tako imenovana temna energija, ki se je prebudila šele pred približno 7 miljardami let. Deluje v nasprotni smeri kot gravitacija. Če gravitacija upočasnjuje širjenje univerzuma, temna energija njegovo širjenje pospešuje.

Drugo silo pripisujejo tako imenovani temni oziroma nevidni snovi, ki kot nekakšen “halo” obkroža vidno snov zvezd in galaksij. Njen učinek je gravitacijski in bistveno prispeva k temu, da galaksije ne razpadejo in se povezujejo v manjše in večje gruče. V zadnjem času pa se je porodila domneva, da je neka skrivnostna odbojna sila delovala tudi v prvih trenutkih po velikem poku, ko naj bi se vesolje v fazi t. i. “kozmične inflacije” z nadsvetlobno hitrostjo v hipu strahovito napihnilo, kar naj bi pojasnilo, zakaj je vesolje videti v vseh smereh enako in zakaj ni opaziti njegove ukrivljenosti.

Univerzum hoče živeti

Človek dobi močan vtis, da prav vsa ta kozmična dogajanja podpirajo nastanek in razvoj življenja. Začetni pogoji in pojav inflacije so prinesli natančno usklajene razmere, potrebne za rojstvo in razvoj vesolja. Temna snov prinaša prav tako nepogrešljiv korektiv, ki pozneje omogoča obstoj galaksij, temna energija pa poskrbi, da se bo po opravljenem delu vse skupaj razblinilo v nič in nekoč z velikim pokom spet vse začelo na novo.

kozmicnastrukturaKo so znanstveniki izmerili in sešteli vso vidno in nevidno vsebino univerzuma, so se zelo približali kritični količini, ki bi teoretično zagotavljala ritmično utripanje našega kozmičnega srca – torej rojstvo, smrt, pa spet rojstvo … ali bolje rečeno aktivno fazo, fazo mirovanja, pa spet aktivno fazo … in tako v neskončnost.

Računalniške obdelave kažejo, da stotine milijard galaksij vidnega vesolja močno spominjajo na celično tkivo organizma, ki ga opazujemo skozi mikroskop. Kot da je vse v univerzumu povezano in živo. Takšen vtis dobi človek, če pogleda navzgor v silne širjave ali pa navzdol v svet neskončno majhnega. Vse utripa, vse diha, vse živi …

Globoko intuitivno čutim in verjamem, da je univerzum in vse v njem živo, da premore inteligenco in da ima voljo po obstoju, saj vsa ta splošna, popolna in natančna prilagojenost obstoju in razvoju življenja preprosto ne more biti naključna.

dopolnil Vojko Kovačič