Młode Słońce dziko prycha dokoła, a dopiero co powstała planeta pluje magmą jak rozkapryszony malec. Na starość zapadną w odrętwienie, zastygną, a ich zimne pozostałości będą przez wieki tułać się po Galaktyce. Naciągana analogia czy może coś więcej?

Metafora to bardzo fajne narzędzie porządkowania rzeczywistości. Zestawiamy bowiem jedną domenę z drugą, co od razu uczula nas na podobieństwa między nimi. I różnice. Kiedy ktoś powie mi, że jestem zupełnie jak swój ojciec, to jest spora szansa, że w toku żywiołowego zaprzeczania temu niestosownemu oskarżeniu dowiem się wiele o sobie. Kiedy w pierwszej połowie XVII w. Kartezjusz bardzo poważnie zasugerował, że świat jest jak mechanizm, a w drugiej połowie tegoż stulecia Newton wyraził to precyzyjnie, naukowcy i filozofowie rzucili się do naprzemiennego potwierdzania i obalania tej metafory. Po kilku stuleciach takich przepychanek możemy powiedzieć już całkiem sporo o tym, w jakim właściwie stopniu świat przypomina zegarek nakręcany, a w jakim nie.

W metaforze tej zgadza się choćby to, że wiele układów naturalnych można zrozumieć po rozłożeniu ich na części. W ten sposób udało się rozgryźć np. Układ Słoneczny, a nawet przewidzieć istnienie Neptuna i Plutona. Skoro ruchy ciał niebieskich wynikają z pros­tych fizycznych oddziaływań, które w dodatku się sumują – zupełnie jak ruchy zębatek i sprężynek – to brakująca siła oznacza zawsze jakiś brakujący obiekt. Świetnie wypadł też program spisywania listy „zębatek” naszego wszechświata i dzisiaj katalog atomów jest znany fizykom równie dobrze jak katalogi części zamiennych do zegarków – zegarmistrzom.

Od samego początku metaforze tej czegoś jednak brakowało. Główną kością niezgody do dziś pozostaje życie – nie mówiąc już o bardzo szczególnym jego przejawie, jakim jest człowiek. Ale i kot nie wydaje się zachowywać jak zegarek mechaniczny, choć Kartezjusz twardo utrzymywał, że zwierzęta tak naprawdę nie czują bólu, a wicie się i piszczenie psa w reakcji na dziabnięcie go w bok nie różni się niczym od pojękiwania sprężyn zegara z kukułką, gdy się weń trzaśnie młotkiem.

Informacja

Z ostatniej chwili! To druga z Twoich pięciu treści dostępnych bezpłatnie w tym miesiącu. Słuchaj i czytaj bez ograniczeń – zapraszamy do prenumeraty cyfrowej!

Subskrybuj

Ba, nawet obiekty kompletnie martwe, takie jak planety czy gwiazdy, nie wydają się zachowywać w sposób „mechaniczny”. Przykładowo, choć Słońce przejawia regularny 11-letni cykl aktywności, przypominający być może pulsowanie serca, bliższy rzut oka pokazuje, że każdy z tych cykli ma nieco inny czas trwania, zdarzają się ponadto cykle „mocniejsze” i „słabsze”. Jeśli gwiazda jest mechanizmem, to doprawdy kapryśnym.

Ostatecznie w XX w. doszło do czegoś w stylu kontrataku: język biologiczny zaczął rozpływać się po wszystkich dziedzinach nauk przyrodniczych. Dziś astronomowie bez wstydu mówią już o życiu i śmierci gwiazd, a geolodzy o ewolucji planet, co odważniejsi zaś wyrażają to nawet w postaci metafory: świat jest jak żywy organizm. Ale czy naprawdę?

Czarny karzeł z przyszłości

Życie, jak to mówią, to tylko stan przejściowy między narodzinami a śmiercią. Dzisiaj nie dziwi już nas, że wszystko, co nas otacza, kiedyś się narodziło, ale jeszcze 150 lat temu wcale nie było to oczywiste. Ba, nawet jeszcze przez większą część XX w. trwała dyskusja, czy wszechświat jako taki miał swój początek, czy też istnieje odwiecznie. Uogólnienie, że wszystko kiedyś nie istniało, jest dużo bardziej śmiałe, niżby się mogło na pozór wydawać. Ba, nawet dzisiaj jesteśmy tak przyzwyczajeni do trwałości świata, iż trudno nam wyobrazić sobie choćby Saturna bez pierścieni – a obecnie wiemy, że również one miały swój początek i kiedyś przeminą. Rodzenie się gór lodowych, rzek albo wulkanów można czasem zaobserwować, ale już narodziny nowych kontynentów, łańcuchów górskich, planet albo gwiazd bywają trudne do wyobrażenia. A jednak: wygląda na to, że wszystko, nawet atomy, musiało powstać, a wszechświat na zaczyn wyposażony był jedynie w gigantyczną dawkę chao­tycznej energii, choć względnie niewiele – lub wręcz zero! – uformowanych struktur.

Czy więc powstawanie galaktyk, gwiazd albo planet można rzeczywiście porównać do narodzin organizmów żywych? Tu wkracza pojęcie rozmnażania: człowiek pochodzi od człowieka, a ameba bierze swój początek z innej ameby. Nie wydaje się, aby – z rzadkimi wyjątkami – coś takiego zachodziło w świecie nieożywionym. Planety powstają z pyłu galaktycznego zbrylającego się wokół młodych gwiazd, a nie z innych planet. Podobnie gwiazdy, będące skupieniami galaktycznego gazu. Nie ma czegoś takiego jak „rozmnażanie” gwiazd. Niektórzy zwracają czasem uwagę na to, że eksplozja, towarzysząca niekiedy ostatnim chwilom gwiazdy, wytrąca okoliczny gaz z równowagi i inicjuje jego zapadanie się do postaci nowej gwiazdy; bywa, że materia „starej” gwiazdy zostaje też częściowo wmieszana w „nową”. Prawda. Wciąż nie jest to jednak rozmnażanie w sensie biologicznym, zwłaszcza że nie ma co mówić o jakimkolwiek dziedziczeniu. Sytuacja jest raczej analogiczna do powstawania lawin: wstrząsy wywołane przez jedną lawinę potrafią „obudzić” śnieg leżący na sąsiednim stoku i tak dalej. „Narodziny” struktur ożywionych to zatem niewiele więcej niż ich wyłanianie się z jakiegoś wcześniejszego stanu.

Kwestia śmierci jest jeszcze bardziej subtelna. Zacznijmy od przypomnienia, że naukowcy wciąż nie zdecydowali się, czy nasz wszechświat w przyszłości czeka jakiś twardo zdefiniowany koniec. Za najbardziej prawdopodobny przyjmowany jest scenariusz, w którym jego obecna ekspansja, rozrzedzanie się i stygnięcie nie ustają, a wręcz przyśpieszają, wskutek czego ostatecznie będzie on stanowić bezbrzeżny, zimny, czarny przestwór. Jeżeli rzeczywiście tak się stanie, to otaczające nas rzeczy mają dowolnie dużo czasu na to, aby „umrzeć”. W jakim jednak sensie „umrą”, przykładowo, Ziemia albo Słońce?

Poszczególne gwiazdy kończą okres świecenia w różnym stylu. Zasadniczo po mniej lub bardziej spektakularnej końcówce pozostaje po nich tylko stygnący niedopałek. Nasze Słońce przemieni się więc za jakieś kilkadziesiąt miliardów lat w tzw. czarnego karła: zimną kulkę węglowo-tlenowej materii mniej więcej wielkości Ziemi, na której nie będzie wówczas dochodziło do praktycznie żadnych procesów fizycznych. Ziemia oraz inne planety, o ile nie zostaną pożarte przez „swoje” gwiazdy, w zasadzie mogą krążyć wokół tego typu „trupków” dowolnie długo, również stygnąc i zamierając – choć z każdym kolejnym miliardem lat rośnie prawdopodobieństwo, że wysuną się z ich objęć grawitacyjnych i dołączą do chaotycznego galaktycznego roju obiektów wyrzuconych z układów planetarnych.

Historie te uświadamiają nam, że śmierć biologiczna też właściwie nie jest „zniknięciem”, tylko raczej zaprzestaniem aktywnego podtrzymywania pewnej formy. „Moja” materia nie zniknie po śmierci, lecz zostanie rozdysponowana po powierzchni planety – choć jej najmniej apetyczna dla innych organizmów część, jaką jest szkielet, może przy odrobinie szczęścia przetrwać nawet miliony lat. Śmierć organizmu żywego oznacza więc raczej, że losy pewnej porcji materii przestają być aktywnie kontrolowane, a ta jej część, której nie przejmie inny organizm żywy albo która nie zostanie roztrzaskana w lawinie, może trwać praktycznie nieograniczony czas.

Spójrzmy z tej perspektywy na losy naszej planety. Za parę miliardów lat prawdopodobnie skończy się zapas ciepła konieczny do podtrzymywania tektoniki płyt – układ kontynentów i mórz zatem się ustabilizuje. Jednocześnie przestanie dochodzić do powstawania nowych gór i zamrze wulkanizm: powierzchnia zacznie się więc stopniowo coraz bardziej spłaszczać i wygładzać. W podobnej skali czasowej zastygnie także płynne jądro, a zatem powierzchnia przestanie być chroniona przed wiatrem słonecznym przez kokon magnetosfery. Na innych planetach doprowadziło to z czasem do zdmuchnięcia atmosfery i „wypieczenia” hydrosfery, cząsteczka po cząsteczce – tak też będzie pewnie na Ziemi. Zakładam, że życie wymrze. Planeta nasza zastygnie więc w bezruchu – sucha, zwietrzała i wygładzona przez ostatnie deszcze i wiatry. Ponieważ w przestrzeni kos­micznej nie występuje odpowiednik padlinożerców, które rzucą się na to truchło, można o nim pomyśleć jako o porzuconym na pustyni szkielecie.

Ta kochana tektonika

Odnalezienie planetarnych i kos­micznych analogii dla biologicznych narodzin i śmierci nie jest przesadnie trudne – zwłaszcza gdy pozwolimy sobie na zwyczajową w takich sytuacjach swobodę i kwiecisty język pudrujący różnego rodzaju zgrzyty. Czemuż jednak ustawać? Życie pomiędzy swoimi dwoma punktami krańcowymi nie jest przecież jednorodnym jak kleik ciągiem identycznych dni, tygodni, miesięcy i lat. W pierwszym przybliżeniu występuje choćby coś takiego, jak młodość, dorosłość i starość. Czy planety i gwiazdy też mają swoje lata szczenięce?

Z gwiazdami sytuacja przedstawia się następująco. Nasze Słońce, przykładowo, powstawało przez mniej więcej kilka milionów lat, w czasie których stopniowo gromadziło materię z okolicznej chmury gazu galaktycznego. W pewnym momencie „zapaliło się” jej termojądrowe serce, które bije aż do teraz. Co ciekawe, początkowo nie było jednak tak uporządkowanym piecem jak obecnie – pierwszych parę milionów lat gwiazdy typu Słońce to tzw. faza ­T Tauri, podczas której energia produkowana jest jeszcze dość chaotycznie. Gwiazda taka emituje bardzo silny wiatr, wypluwając z siebie względnie dużo materii w postaci gorących, agresywnych „kaszlnięć” – ich ofiarą, nawiasem mówiąc, stają się planety formujące się równolegle w otaczającym gwiazdę dysku. Dopiero z czasem struktura wewnętrzna gwiazdy się stabilizuje i wyłania się pewien charakterystyczny dla niej (a różny dla rozmaitych gwiazd) wzorzec przestrzenny transportu energii na powierzchnię.

Podobnie jest z planetami. Ze względu na obecność rozpuszczonych we wszystkich skałach izotopów radioaktywnych (grzejących z początku znacznie silniej, a po 4,5 mld lat w znacznym już stopniu „wypalonych”) oraz za sprawą brutalnych okoliczności powstawania globów są one początkowo obiektami gorącymi i chaotycznymi. Ziemia, jak się przypuszcza, była niegdyś tak nagrzana, że jej płaszcz skalny stopił się do postaci globalnego oceanu magmowego. Gigantyczny zapas energii zgromadzonej w gorących skałach i metalu uwalniany był w postaci chaotycznych strumieni wrzącej materii – ziemska atmosfera, nawiasem mówiąc, składała się wówczas z odparowanych skał. Dopiero z czasem ocean magmowy zastygł, wyłoniła się skorupa ziemska i wystartował ów wciąż częściowo tajemniczy proces, jakim jest tektonika płyt. Zauważmy przy okazji, jak „grzeczny” sposób uwalniania energii owa tektonika nam zapewnia: gdy naniesie się na mapę naszego globu miejsca, w których wybuchają wulkany, to niemal wszystkie czerwone kropki ułożą się w postaci cienkich linii oddzielających płyty. To naprawdę uprzejme ze strony planety, że wybrała tak dorosły, uporządkowany sposób i my, Polacy, nie musimy się bać, że pewnego dnia pod naszym ulubionym sklepem wędkarskim zacznie rosnąć wulkan. Mieszkańcy Sycylii albo Hawajów zaś… cóż, przynajmniej wiedzą, na co się piszą.

Marny los Marsa

Rysuje się tu więc pewien wzorzec: najpierw w jednym miejscu zbiera się porcja materii, która od pewnego momentu zaczyna „żyć własnym życiem”, tj. zrywa pępowinę z resztą świata i korzysta z pewnego źródła energii, aby oddziaływać na swoje otoczenie. Początkowo energia ta uwalniana jest intensywnie i chaotycznie – czasem wręcz stwarza to zagrożenie dla otoczenia – jednak w końcu obiekt ten organizuje swoją strukturę w taki sposób, że udaje się emitować ją w sposób jednostajny i rytmiczny. Przez ten czas zasadnicza forma nie ulega zmianie, choć nie dzieje się to za darmo – aby podtrzymać tę formę (w sensie czysto filozoficznym, rzecz jasna), konieczne jest wydatkowanie pracy (w sensie czysto fizycznym, rzecz jasna). Gdy jednak źródło energii zaczyna się wyczerpywać, coraz częściej dochodzi do zaniedbania tej formy, aż ostatecznie w ogóle przestaje być ona podtrzymywana i materia nie jest już kontrolowana w sposób aktywny. Jeśli w otoczeniu występują siły zdolne do jej przechwycenia – jak wiatr słoneczny usuwający z powierzchni planety atmosferę, gdy zabraknie energii na generowanie pola magnetycznego i uzupełnianie gazów – nastąpi to bez walki. Zauważmy, że coś podobnego spotkało naszego „zewnętrznego” sąsiada, Marsa. Planeta ta miała niegdyś spory ocean i prawdopodobnie przyzwoitą atmosferę, jednak przy braku pola magnetycznego, które chroniłoby te cenne zasoby przed porywistym wiatrem słonecznym, zostały one usunięte z powierzchni, a Czerwona Planeta jest dziś niemal idealnie sucha.

Niesforne metafory

Czy można więc porównać planetę i gwiazdę do organizmu żywego? Oczywiście tak. Część informacji niewątpliwie zgubimy: planety i gwiazdy, przykładowo, nie mają rodziców, a właściwie to w ogóle się nie rozmnażają. Świat istot żywych, w sensie ziemskiej biosfery, ma też jedną cechę o fundamentalnym znaczeniu: jest wyposażony w mechanizm genetycznego kodowania informacji o sobie oraz niedoskonałego przekazu tych informacji potomnym, co uruchamia ewolucję – i to nie w luźnym, metaforycznym sensie, w którym mówi się o „ewolucji galaktyk”, lecz w tym wąskim, precyzyjnym sensie biologicznym.

W historii myśli przyrodniczej wielokrotnie znajdowaliśmy się w podobnej sytuacji: coś „wydaje się z czymś kojarzyć”, tak jak Układ Słoneczny skojarzył się Keplerowi i New­tonowi z zegarkiem mechanicznym. Są zasadniczo dwie możliwości: albo jest to przypadkowe skojarzenie – które możemy dla rozrywki naciągać dowolnie daleko, czerpiąc z tego w najlepszym razie radość estetyczną, filozoficzne poczucie głębi czy wręcz jakiegoś rodzaju imperatyw etyczny („muszę dbać o planetę jak o żywy organizm”) – albo kryje się za nim głęboka prawda o rzeczywistości. Być może istnieje jakiś powód – głęboki, dający się precyzyjnie wyrazić – dla którego niektóre (a może i wszystkie) obiekty przyrodnicze wydają się rozwijać w analogiczny sposób?

Istnieje kilka sugestywnych słów kluczy, które przewijały się w powyższej fantazji: zwłaszcza „energia”, „porządek” i „samoorganizacja”. To ważne, niemal założycielskie pojęcia termodynamiki procesów nieodwracalnych – względnie młodej, bo narodzonej w drugiej połowie XX w. dziedziny badań, próbującej odnaleźć porządek właśnie w procesach tak złożonych jak stygnięcie planet. Z jednej strony nauka ta uzyskała szereg precyzyjnych wyników, wykorzys­tywanych dziś przez fizyków i chemików do przewidywania zachowania się badanych przez nich układów. Z drugiej strony wywiera także potężny wpływ na filozofów oraz innych marzycieli, szukających w niej inspiracji do nowej metafory dla wszechświata. Być może „życie” to rzeczywiście nie jest najlepszy wybór. Ale „mechanizm” też już nam się przejadł. Co będzie następne?