Kosmologiczne znaczenie ewolucji biologicznej

Michał Heller

Kosmologiczne znaczenie ewolucji

biologicznej

Studia Philosophiae Christianae 32/1, 91-99

1996

Studia Philosophiae C hristianae A TK 32 (1996) l ., M ICH AŁ H EL L E R KOSMOLOGICZNE ZNACZENIE EWOLUCJI BIOLOGICZNEJ

1. Postawienie problem u: lokalne czy globalne własności życia. 2. Ewolucja jak o układ dynamiczny. 3. Wszechświat jako układ dynamiczny. 4. Przestrzeń fazowa kosmicznej dynamiki. 5. Nieliniowość dynamiki Wszechświata. 6. K ilka uwag zam iast zakoń­ czenia.

1. PO STAW IENIE PR O B LEM U :

L O K A L N E CZY G LO BA LN E W ŁA SN O ŚC I ŻYCIA?

Jedną z największych zagadek, z jak im i m a do czynienia n a u k a i filozofia, jest zagadka indyw idualności. P roblem idyw idualizacji pojawia się ju ż n a poziomie cząstek elem entarnych. Istnieje wiele racji świadczących o tym, że n a najbardziej fu n d a m e n taln y m p o z io ­ mie fizycznej rzeczywistości (i w n ajbardziej p ierw o tny ch eta p a c h kosmicznej ew olucji) pojęcie indyw iduum nie m a sensu; nie m o żn a naw et mówić o indyw idualnych p u n k ta c h czasoprzestrzeni. A le ju ż pojęciowy a p a ra t kwantowej teorii p o la pozw ala przypisyw ać cząst­ kom elem entarnym jakiś stopień zindyw idualizow ania, chociaż własności zw iązane z praw em superpozycji stan ó w kw anto w ych spraw iają, że to zindyw idualizow anie bardziej p rz y p o m in a n a k ła d a ­ nie się na siebie wiązki fal niż zdecydow ane „o dd zielen ie” jed n y ch indywiduów od drugich, z ja k im m am y do czynienia w skali m akroskopow ej. W raz z pojaw ieniem się życia natężenie p ro cesu indywidualizacji staje się jeszcze bardziej w idoczne, by w ludzkiej sam ośw iadom ości osiągnąć n iespo ty k an y d otychczas sto p ień w yrafi­ now ania.

Pojęcie indyw iduum - naw et n a niższym poziom ie o d tego, z jak im spotykam y się w człowieku - łączy się z ideą oddzielenia od wszystkiego, co nie jest w łaśnie tym indyw iduum , czyli pojęciem zlokalizow ania w przestrzeni i czasie. N ic więc dziw nego, że m am y tendencję patrzeć n a życie ja k o n a zjaw isko lokalne. N a w et jeżeli rozpatrujem y je w skali p lanetarnej, to o naszej p lanecie m yślim y ja k o o „m ałym za k ą tk u W szechświata” . Oczywiście, zdajem y sobie spraw ę z tego, że w jakimś sensie życie n a naszej planecie zależy od

„reszty W szechśw iata” , ale zależności te w ydają się n am dość ogólnikow e i niejasne. Być m oże ten stan rzeczy jest w ynikiem nadm iernej specjalizacji: biologow ie i kosm ologow ie zby t rzad k o m ają okazję d o w ym iany swoich nau kow ych dośw iadczeń. N iestety i niniejsze stu d iu m nie jest w ynikiem interdyscyplinarnego wysiłku badaw czego, po ch o d ąceg o od różnych specjalności. P ragnę w nim spojrzeć na zjaw isko życia z perspektyw y kosm ologicznej, z a p rasz a­ ją c jed y n ie biologów i filozofów biologii do podjęcia p ostaw ionego

przeze m nie zagad n ien ia z perspektyw y w łasnych specjalności. Będę b ro n ić tezy, że zjaw isko życia, p o m im o silnego u k ieru n k o w an ia ku w zrostow i indyw idualizacji, m a rów nież w łasności globalne. Ściślej: ażeby we W szechświecie (choćby tylko na jednej planecie) m ógł się zaw iązać i p ostęp ow ać proces ew olucji biologicznej, m usiały zostać spełnione pew ne w aru n k i i w aru n k i te m iały c h a ra k te r globalny.

F a k t ten był w ielokrotnie po d k reślan y przez zw olenników zasady antro p iczn ej. M oje ro zw ażania nie będą je d n a k szły w tym kierunku. N ie będę za stan aw iać się n a d tym , ja k m ałe odchylenie od d anych p oczątk o w y ch w y p ro d u k o w ało b y W szechśw iat, w k tó ry m nie było­ by w a ru n k ó w niezbędnych d o p o w stan ia życia. W ybieram nieco in n ą strategię. Istnienie życia (przynajm niej na jednej planecie) jest faktem . C o więcej, o fizycznych p o d staw ach życia wiem y ju ż n a tyle du żo , że u za sad n io n y m staje się pytanie: jak ie w łasności m usi mieć u k ład zw any W szechśw iatem , by fa k t ten m ógł zaistnieć. O kazuje, się, że n asz a ob ecna w iedza, zaró w n o na tem at życia, ja k i n a tem at W szechśw iata, jest n a tyle b o g ata, że pozw ala n a ta k sform ułow ane p y tan ie udzielić nietryw ialnej (choć z pew nością tylko częściowej) odpow iedzi. T o w łaśnie jest celem niniejszego stu d iu m 1.

2. E W O L U C JA JA K O UKŁAD DYNAM ICZNY

Życie w znanej n am p ostaci p o w stało n a d rod ze ew olucji. D o istoty ew olucji należy nie tylko to, że m usi być o n a procesem zm iennym w czasie, lecz także i to, że zm ienność ta m usi być u kładem dynam icznym w technicznym (fizycznym ) znaczeniu tego określenia. W fizyce (a także w m atem atycznej teorii u k ład ó w dynam icznych) przez ukła d dynam iczny rozum ie się „sp o só b opisu u pływ ania czasu w danej przestrzeni S . W określeniu tym isto tn e są trzy n astępujące

1 M ożna więc ewentualnie zakwalifikować moje rozw ażania jak o mieszczące się w nurcie tzw. słabej zasady antropicznej: życie traktuje się jak o swoisty test kosm ologiczny - modele Wszechświata, w których życie (w znanej nam postaci) nie mogłoby zaistnieć, uważa się za sfalsyfikowane.

2 M .W . Hirsch, S. Smalę, Differential Equations, Dynamical Systems, and Linear

uwagi: Po pierwsze, w fizyce p rzestrzenią S jest najczęściej przestrzeń fazow a, tzn. przestrzeń, której p u n k tam i są stan y pew nego u k ład u dynam icznego. Po drugie, określenie u p ływ an ia czasu polega na w yborze kolejnych stanów , przez k tó re u k ład przechodzi, czyli na w yborze krzywej y w przestrzeni fazowej S. P o trzecie, krzywej y nie w ybiera się w sposób dow olny, lecz m usi być o n a rozw iązaniem pew nego rów nania różniczkow ego (lub u k ła d u ró w n a ń różnicz­ kowych).

Trzecia uw aga jest niezm iernie w ażna. T o w łaśnie rów nan ie różniczkow e określa dynam ikę u k ład u . K olejne stan y, przez j \k ie przechodzi układ, są częścią całej historii, za k tó rą „od p o w ied zial­ ność po nosi” dane rów nanie różniczkow e. W fizyce rów nanie to interpretuje się jako pew ne p raw o przyrod y, k tó re „ n a p ę d z a ” rozw ażaną dynamikę. N ic więc dziw nego, że sk ró to w o przez u k ład dynam iczny rozumie się po p ro stu d an e ró w n anie różniczkow e. M atem atycy mówią wręcz, że gdy d an e jest pew ne rów nan ie różniczkow e, można z nim stow arzyszyć o biek t, zw any układem dynam icznym , jeżeli tylko o biekt ten jest o kreślony d la w szystkich w artości zm iennej t, interpretow anej ja k o czas3.

Oczywiście byłoby naiw nością sądzić, że będziem y w stanie napisać jed n o równanie różniczkow e (lub jeden, odpo w ied nio pro sty u kład rów nań różniczkowych), k tórego rozw iązanie m odelow ałoby dynam ikę ewolucji biologicznej. Rzecz je d n a k w tym , że m im o to ew olucja biologiczna m a wszelkie cechy u k ład u dynam icznego. Proces ewolucji przechodzi przez n astępujące po sobie w czasie stany, a kolejność tych stanów nie jest p rzy p ad k o w a lecz o k re ślo n a w ielom a praw am i fizyki i chemii o raz ich oddziaływ aniem z otoczeniem . Z m atem atycznego pun ktu w idzenia proces ew olucji o d p o w iad a więc nieliniow em u, otw artem u układow i dynam iczn em u od pow iednio w rażliw em u n a fluktuacje pocho dzące z otoczenia. N a tu ra ln a selek­ cja m oże być w kom ponow ana w kom bin ację o d działyw an ia w a ru n ­ ków początkow ych z w rażliw ością n a zew nętrzne fluktuacje. M im o, że istnieje za dużo niew iadom ych, by n apisać u k ład ró w n a ń o d ­ pow iedzialnych za tego ro d zaju dynam ikę, k tó ra by z rozsądn ym przybliżeniem m odelow ała proces ew olucji biologicznej, ju ż dziś z pow odzeniem modeluje się m atem atycznie wiele asp ek tó w lub fragm entów tego procesu.

M ożem y bezpiecznie zgodzić się z tym , że ew olucja biologiczna jest układem dynamicznym, przynajm niej w tym sensie, że: p o pierw sze, jest procesem dokonującym się w czasie; po drugie, u p ły w an iu czasu o dp o w iad a następstwo stan ów p rocesu biologicznego; p o trzecie, to

n astępstw o stanó w je st w ynikiem d ziałan ia wielu praw przyrody, ich k o n k u re n cją o ra z odddziaływ aniem z otoczeniem .

M am y tera z p raw o zapytać, ja k ie w a ru n k i m usi spełniać m odel kosm ologiczny, by być od po w iedn im środow iskiem d la ta k ro zu m ia­ nego dynam icznego procesu ewolucji.

3. W SZEC H ŚW IA T JA K O UKŁAD D YNAM ICZNY

C zy rzeczywiście trzeb a aż p y tać o w aru n k i w skali kosm icznej? C zy nie w ystarczy ograniczyć się n a p rzy k ład do naszej G alak tyk i? O dpow iedź jest dosyć oczyw ista. A by jej udzielić, w ystarczy sk on cen ­ tro w ać uw agę n a jed n y m „ d e ta lu ” . Zycie bazuje n a chem ii węgla. Z a k ła d a więc istnienie tego p ierw iastka. A do syntezy w ęgla p o trz e b ­ n a jest ew olucja gw iazd, k tó ra z kolei za k ła d a d ługą kosm iczną historię. N ależy więc u k ład dynam iczny, ja k im jest ew olucja bio ­ logiczna, w k om p o n o w ać w u k ład dynam iczny, jak im jest ew olucja K osm osu.

T o o statn ie w yrażenie rów nież należy rozum ieć w sensie technicz­ nym . Jesteśm y tu naw et w łatwiejszej sytuacji niż w p rzy p ad k u ew olucji biologicznej. T ak się bow iem szczęśliwie skład a, że - d o k o ­ nując odpow iedniej idealizacji - m ożem y dynam ikę W szechśw iata m odelow w ać przy p om o cy jed n eg o u k ład u ró w n ań różniczkow ych, czy naw et - przy nieco m ocniejszych założeniach - przy pom ocy jed n eg o ró w n a n ia różniczkow ego.

I tu w łaśnie n atra fiam y n a p ro blem w aru n k ó w , ja k ie W szechśw iat m usi spełniać, ab y być u kładem dynam icznym , a tym sam ym , aby dopuścić d o zaw iązan ia się p rocesu dynam icznego, jak im jest ew olucja biologiczna. P roblem polega n a tym , że - zgodnie z p o ­ w szechnie dziś przyjm ow anym p arad y g m atem kosm ologicznym - te­ o rią fizyczną, przy pom ocy k tó rej m odeluje się W szechśw iat w jego największej skali, jest og ó ln a teo ria w zględności, a w teorii tej sceną, na jakiej rozgryw a się kosm iczny d ra m a t nie jest oddzielnie czas i oddzielnie przestrzeń, lecz łącznie czasoprzestrzeń, a czasop rzest­ rzeń nie jest d o b rą sceną dla dynam iki. Jest o n a d a n a cała n a raz i, ściśle rzecz biorąc, nie m a w niej upływ ania czasu, lecz jedynie „ sta ty c z n a ” geom etria; nie jest więc spełniony pierw szy w aru nek istnienia d y nam iki, czyli w aru n ek d o m agający się istnienia procesu rozw ijającego się w czasie.

Oczywiście w aru n ek ten m o żn a wym usić n a czasoprzestrzeni, to znaczy m o żn a nałożyć n a czasoprzestrzeń w aru n k i rów now ażne rozw ijaniu się w czasie pew nego procesu. U żyw ając język a technicz­ nego, zagadnienie sp ro w ad za się d o przedstaw ien ia ogólnej teorii w zględności w p ostaci u k ła d u h am iltonow skiego. Przedstaw ienie

takie zakłada możliwość rozłożenia czterow ym iarow ej czaso przest­ rzeni oddzielnie na czas i przestrzeń czyli sprow adzenie cztero ­ wymiarowej geom etrii d o p ostaci tzw. (3 4- l)-g e o m e trii. Z agad nienie to zostało rozwiązane przez A rn o w itta, D esera i M isn era4 i dlatego często nazyw a się je ujęciem A D M .

Przekształcenie 4-geom etrii (czasoprzestrzeni) do postaci (3 + l)-g e o m e trii dokonuje się przez w yb ranie w czasoprzestrzeni rodziny 3-w ym iarow ych przestrzeni S, sp aram etry zo w an y ch zm ien­ ną t, k tó ra odgryw a rolę czasu (przestrzenie St nazyw a się rów nież cięciami czasowymi czasoprzestrzeni). A rn o w itt, D eser i M isn er pokazali, w ja k i sposób należy zapisać ró w n a n ia E insteina w ( 3 + l)-geom etrycznym ujęciu. R ó w n an ia te stają się wówczas rów naniam i dynam icznymi. N ieru ch o m a geom etria zm ienia się w proces dziejący się w czasie. R odziny 3-w ym iaro w y ch przestrzeni nie należy w yobrażać sobie ja k o zb io ru różnych od siebie tw orów geom etrycznych S b S2, S3,... lecz ja k o kolejne, dynam icznie zw iązane ze sobą stany W szechświata. „ O b ra z dynam ik i, ja k i się w yłania, to zależna od czasu geom etria (’m o d p oprzeczny’) od działu jąca ze zm ienną skalą przestrzenną (’m od po d łu żn y ’)” 5. A więc tym , co podlega ew olucji jest 3 -geom etria. T o o n a ulega zm iano m w ym usza­ nym przez dynam ikę m odelu. C zasu nie m o żn a ju ż rozum ieć ja k o zadanej z góry, „biernej” zm iennej niezależnej, lecz ja k o p a ra m e tr określany przez samą dynam ikę. D la tego o b ra zu ew olucji W heeler wymyślił tra fn ą nazwę geom etrodynam iki.

Ale i tu pojaw iają się problem y. Przede w szystkim : 4—geom etrię zawsze lokalnie można przedstaw ić w ( 3 + 1 )-ujęciu, ale - ja k widzieliśmy - d o tego, by m ogła zaistnieć ew olucja biologiczna potrzeba, ab y świat był globalnie u kładem dynam icznym . O kazuje się, że nie k ażde rozwiązanie ró w n a ń E insteina m o żn a „ro zeg rać” w (3 + l)-u jęc iu . Co więcej, należy sądzić, że tak ich rozw iązań, których nie d a się przedstawić globanie w ( 3 + l)-u ję c iu jest „zn acz­ nie więcej” o d tych, które się d a przed staw ić w ten sp o só b (chociaż praw dą jest, że lepiej znam y te rozw iązania, k tó re d a d z ą się przedstaw ić w ujęciu A D M ). N a przyk ład znane rozw iązanie G o d ła z zam kniętym i liniami czsowym i nié d a się globalnie przedstaw ić w (3 + l)-ujęciu .

W szechświat musi być b ard zo specjalnym układ em , by m ógł się w nim dziać wielkoskalowy proces dynam iczny. N ie w ystarczy, by

4 R. Arnowitt, S. Deser, C.W. M isner, The Dynamics o f General Relativity, w:

Gravitation: An Introduction to Current Research, red. L. W itten, Wiley, New Y ork

1962.

5 J.W. York Jr., Role of Conformai Three-Geometry in the Dynamics o f Gravitation, Phys. Rev. Lett., 28 (1972), 1082-1085.

była w nim o k reślo n a strza łk a czasu; trzeb a, by czas był praw dziw ą w ielkością dyn am iczn ą6.

4. P R Z E S T R Z E Ń FA ZO W A K O S M IC Z N E J DYNAM IKI

W a rto zw rócić uw agę n a fa k t, że przestrzeń fazow a (czyli zbiór w szystkich m ożliw ych stanów ) kosm ologicznego u k ład u dynam icz­ nego m a b ard zo interesu jącą i b o g a tą stru k tu rę. P un k tem tej przestrzeni nie jest p u n k t w intuicyjnym rozum ieniu tego pojęcia, lecz poszczególna 3 -g e o m e tria (czyli 3-w y m iaro w a przestrzeń St, gdzie t je st k o n k re tn ą chw ilą „dynam iczn ego cz asu ”). Z b ió r wszystkich 3-geom etrii, czylii w łaśnie przestrzeń fazow a, zyskała nazw ę super-

przestrzeni. Pojęcie superprzestrzeni w prow adził d o fizyki teo rety cz­

nej B ruce S. D eW itt z w y raźn ą intencją przyg o to w an ia w ten sposób ogólnej teorii względności w jej h am iltonow skim ujęciu d o zabiegu k w a n to w an ia7. J a k w spom niałem , superprzestrzeń o d znacza się b o g a tą stru k tu rą . A rth u r E. F isch er w swojej klasycznej ju ż p ra cy 8, w ykazał, że su perprzestrzeń nie jest gład k ą rozm aitością, lecz sk ład a się z sym etrycznie ułożonych w arstw , k tó re są ro zm aito ściam i9.

M ożliw e historie W szechśw iata są krzyw ym i w superprzestrzeni, czyli ciągam i 3-geom etrii St n u m erow anych ciągłym p aram etrem t 10. K rzyw e te m uszą być rozw iązaniam i ró w n a ń E insteina. K a ż d e takie rozw iązanie przedstaw ia m ożliw ą historię W szechśw iata. Z godnie z teo rią ró w n a ń różniczkow ych, k a ż d ą ta k ą historię jed noznaczn ie o kreślają w aru n k i p oczątk o w e (zad an e n a odpow iedniej hiperpow ie- rzchni w superprzestrzeni). I tu w łaśnie m o ż n a postaw ić p y tan ia zw iązane z za sad ą antro p iczn ą: dlaczego w arun ki początk ow e określające przyszłą h istorię naszego W szechśw iata były tego ro d z a ­ ju , że w trak cie tej historii m o g ła zaw iązać się ew olucja biologiczna

(przynajm niej n a jednej planecie)? Filozoficzne em ocje, ja k ie zw ykle pow oduje zasad a a n tro p ic zn a (w jej m ocniejszym sform ułow aniu), są

6 To ostatnie stwierdzenie nie przypisuje czasowi jakiejś przyczynowości sprawczej;

stwierdza ono jedynie, że czas musi spełniać rolę właściwego param etru w układzie dynamicznym.

7 B.S. DeW itt, Spacetime as a S h e a f o f Geodesics in Superspace, w: Relativity, red. M . Carmeli, S.l. Fickler, Li. W itten, Plenum Press, New Y ork-L ondon, 1970, ss. 359-374.

8 A.E. Fischer, The Theory o f Superspace, tamże, s. 303-357.

9 W arstwy te są ułożone w ten sposób, że w arstw a o wyższej symetrii jest zaw arta w brzegu warstw o niższej symetrii.

10 Pow ażną trudnością rachunkow ą w badaniu superprzestrzeni jest to, że nie każde dwie 3-geom etrie m ożna traktow ać jajko dw a różne p u n k ty w superprzestrzeni. Jeżeli jedną z dwu geometrii otrzymuje się z drugiej przez zmianę układu współrzędnych, to obie 3-geom etrie reprezentują ten sam p unkt. Punktam i w superprzestrzeni są więc odpowiednie klasy 3-geom etrii.

spow odow ane faktem, iż naw et b ard zo m ałe zabu rzen ie w aru n k ó w początkow ych wybiera n ow ą historię, zupełnie in n ą o d d anej, w ykluczającą możliwość p o w stan ia życia n a jak im k o lw iek jej etapie. N ie będę tu wchodził w lab iry n t zagadnień zw iązan ą z za sad ą antropiczną; chciałbym jedyn ie podkreślić, że w łaściw ym k o n te k s­ tem pojęciow ym do staw iania i rozw ażan ia tych zag ad n ień jest superprzestrzeń. Sprawę ko m p lik uje fakt, że z m atem atyczn ego p u n k tu w idzenia superprzestrzeń m a b ard zo zło żo n ą stru k tu rę. M atem atycznie zostały zb a d an e tylko pew ne p o d o b sza ry superprzes- trzeni, zw iązane ze szczególnie p rostym i (sym etrycznym i) m odelam i kosm ologicznym i; podobszary te nazyw a się m inisuperprzestrzenią.

W dalszym ciągu pragnę zw rócić uw agę jedyn ie n a kilka w ażnych cech, jakim i m usi odznaczać się kosm ologiczny u k ła d dynam iczny, by m ogła w nim pojawić się ew olucja biologiczna.

5. NIELINIO W O ŚĆ DYNAM IKI W SZEC H ŚW IA TA

C harakterystyczną cechą ró w n a ń E instein a jest ich nieliniow ość. Przejawem tej nieliniowości je st często w p o p u la rn o -n a u k o w y c h książkach pow tarzany frazes, że pole graw itacyjne za krzyw ia czaso­ przestrzeń. Z jednej strony nieliniow ość stw arza pow ażne tru d n o ści natu ry rachunkow ej, z drugiej je d n a k stro n y m a p o dstaw ow e znaczenie dla interesującego n as zagad nienia m ożliw ości biologicznej ewolucji. W ym ieńm y kilka cech charak tery zu jący ch nieliniow e u k ła ­ dy dynam iczne, ważnych z tego p u n k tu w idzenia.

1. Przede wszystkim nieliniow e u k ład y dynam iczne o d zn aczają się pewnego ro d z aju holizmem. W przeciw ieństw ie do ró w n a ń linio­ wych, sum a (supepozycja) dw u rozw iązań ró w n a n ia nieliniow ego nie jest jego now ym rozwiązaniem. Z naczy to m niej więcej tyle, że nieliniowa s tru k tu ra nie m oże być b u d o w a n a przez zw ykłe d o d a w a ­ nie swoich części. Całość p o siad a pew n ą nadw yżkę stru k tu ra ln ą w stosunku d o sumy swoich części. N ieliniow e o ddziaływ ania pom iędzy częściam i tworzą subtelne hierarchie (o ddziaływ ania p o ­ między oddziaływ aniam i,...), k tó ry ch k o n k re tn a p o stać zależy od konkretnej p ostaci danego rów n an ia. W ogólnej teorii względności na ogół m am y d o czynienia z silnym i w ersjam i nieliniow ości.

2. Nieliniow ość jest koniecznym , choć niew ystarczającym , w a ru n ­ kiem istnienia determ inistycznego ch ao su w układzie dynam icznym . Problem istnienia chaosu w ogólnej teorii względności je st b ard zo trud ny m zagadnieniem , nie tylko ze w zględu n a kom plik acje ra c h u n ­ kowe, lecz także ze względu n a fak t, że sta n d ard o w e k ry teria istnienia ch aosu w u k ład ac h dynam icznych (d o d a tn io ść tzw. w yk ład nik ów Liapunow a) nie są niezmiennicze względem zw ykłego p rz ep aram

et-ryzow an ia czasu (tru d n o przypuszczać, by istnienie ch aosu zależało od tego, jak im zegarem m ierzy się czas!). P ow ażne racje teoretyczne, a tak że zb a d an e przy p ad k i chaosu , np. w tzw. kosm ologii typu B ianchi IX , p ozw alają sądzić, że w ystępow anie ch aosu w relatyw is­ tycznych u k ład ac h dynam icznych jest zjaw iskiem typow ym .

3. E fekty nieliniow e leżą u p o d staw pow staw an ia i w zrostu sam oorganizujących się stru k tu r. W iad o m o ju ż dziś, że tego ro dzaju s tru k tu ry - od g ro m ad galak ty k aż do isto t żywych - m ogą po w staw ać i ew oluow ać w stan ac h dalekich od rów now agi dzięki rozm aitym nieliniow ym (graw itacyjnym , chem icznym , term o d y n a­ m icznym ,...) strategiom . P ow stanie życia i jego ew olucja nie są więc tylko w ynikiem d ziałania p rz y p ad k u i n atu raln ej selekcji, lecz rów nież następstw em nieliniow ego c h a ra k te ru u k ład u d ynam icz­ nego, jak im jest W szechśw iat. N ależy w szakże p am iętać, że działanie p rzy p ad k o w y ch fluktuacji i n atu raln ej selekcji nie jest czymś zew nę­ trzn y m w sto su n k u d o nieliniow ej dynam iki. N ieliniow e u kłady dynam iczne są ze swej n a tu ry u k ład am i otw arty m i, a więc w rażliw ość na w aru n k i zew nętrzne (a d o takich należą p rzyp adk ow e fluktuacje i selekcja) są częścią ich nieliniowej strategii.

6. KILKA UWAG ZA M IA ST ZA K OŃ CZEN IA

Przede w szystkim czego w niniejszym stud ium nie osiągnęliśm y i nie zam ierzaliśm y osiągnąć? N ieliniow a d y n am ik a K osm osu nie w yjaśnia zag adk i p o w stan ia i ew olucji życia. C hociaż co raz lepiej rozum iem y fizyczne pod staw y życia, od rozw iązania tej zagadki jesteśm y ciągle jeszcze b ard zo daleko. D o jej rozw iązania m usim y się zbliżać przez b ard zo szczegółowe b a d a n ia z zakresu rozm aitych n a u k , k tó re m ogą rzucić jak ieś św iatło n a to tru d n e zagadnienie. K osm ologia jest tylko je d n ą z tego rod zaju dyscyplin. Jej zadanie polega jed y n ie n a przy g o to w an iu sceny, na której m ogą się rozegrać procesy b a d a n e przez inne nauki.

W niniejszym studium wyszliśm y od niew ątpliw ego fa k tu em ­ pirycznego, stw ierdzającego istnienie życia i jego ewolucji n a jednej - z p lan et, i to życia o pew nych znanych ju ż dość d o brze w łaściw oś­

ciach. N a stę p n ie zapy taliśm y o w aru n k i, jak ie m usi spełniać W szech­ św iat, by ten fa k t m ógł zaistnieć. N asz w niosek je st dosyć og ól­ nikow y: W szechśw iat m usi być nielinow ym układem dynam icznym , d opuszczającym istnienie m echanizm ów odpow iedzialnych za proces sam oo rganizacji (w szczególności dopuszczającym pew ien stopień ch a o su determ inistycznego). O kazało się, że nie w szystkie teoretycz­ nie dopuszczalne relatyw istyczne m odele W szechśw iata spełniają te w a ru n k i, ale istnieje k lasa m odeli kosm ologicznych, k tó re te w arunk i spełniają. M odel z d o b ry m przybliżeniem opisujący nasz W szech­

świat musi należeć do tej klasy. D ow odem n a to jest istnienie w nim życia i ew olucji.

Istnienie życia i ewolucji na naszej planecie spełnia więc rolę testu kosm ologicznego i kosm ologia relatyw istyczna test ten przechodzi pomyślnie, dopuszcza bow iem takie m odele W szechśw iata, w k tó ­ rych życie m o że powstać i ew oluow ać. G d y b y nasz św iat był liniowym układem dynam icznym , na zaw sze m usiałby p o zo stać jałowy i m a rtw y - żadna istotn ie now a stru k tu ra nie m og łab y w nim powstać.

K osm ologia pozwala zatem sform uło w ać w a ru n k i konieczne (choć na p ew n o nie w ystarczające) d o p o w stan ia i ew olucji życia, ale i odw rotnie - sam fakt istnienia życia i jego ew olucji n a naszej planecie p o zw ala dowiedzieć się czegoś o W szechświecie w jego największej skali. W tym sensie ew olucja życia je st faktem o w ym ia­ rach kosm ologicznych.

CO SM O LO G IC A L SIG N IFICA N CE O F BIO LO G ICA L E V O LU TIO N Summary

The point o f departure by the au th o r o f this paper is an empirical fact telling on the existence o f life an d its evolution on one o f the planets th a t is a life o f its certain already well known properties. The next question by the au th o r is w hat conditions have to created by the Universe for the life to emerge. The conclusion is th a t the Universe has to be a non-linear and dynamic system to adm it the existence o f mechanisms responsible for the process o f self-organization (and, in particular, to adm it a certain degree o f a deterministic chaos).

It was found th a t not all theoretically acceptable relativist models o f the Universe satisfy the conditions but there exist a class o f cosmological models which satisfy them. A model giving a good approximative description o f pur Universe should belong to this class. A p ro o f o f that is the existence in it o f life and evolution.

The cosm ology allows to determ ine conditions indispensable for the emergence o f life and its evolution, as well as the fact itself o f the existence o f life and the evolution of it, allow to learn something about the Universe in its highest scale.