Насколько большим может быть живой организм

Когда мы говорим о жизни, то подсознательно имеем в виду организмы размером от клеток до высоких деревьев. Но может ли живой организм быть еще больше? Например, размером с целую планету — или даже галактику?

Земная жизнь и ее пределы

Самые большие животные на Земле это синие киты. Они могут достигать 33 метров в длину и весить до 150 тонн.

Растения и вовсе могут вырасти до 100 метров в высоту.

На нашей планете никогда не будет существ больше. На это есть весомые причины. Весомые в прямом смысле слова, главный лимитирующий фактор — гравитация.

Синий кит — самое большое животное на Земле. До 33 метров в длину и массой до 150 тонн

Живой организм должен сохранять структурную целостность. Эту задачу выполняет скелет — внешний или внутренний. Но по мере увеличения линейных размеров организма, жесткость скелета тоже растет линейно (в лучшем случае — квадратично).

А масса, так как она зависит от объема, растет пропорционально кубу линейных размеров, так как куб растет быстрее квадрата.

Увеличим животное в 10 раз — жесткость скелета увеличится максимум в 100 раз, а масса увеличится в 1000! Так что скелет не сможет поддерживать вес тела, из-за чего организм становится нежизнеспособным.

Масса растет пропорционально объему — значительно быстрее, чем жесткость костей

Непропорциональное увеличение тоже будет работать недолго: если мы будем вытягивать живой организм в одном измерении (например, сделаем очень высокое дерево), то встанет ребром вопрос метаболизма. У деревьев тоже есть предел, как высоко они могут доставлять питательные вещества.

Виновата снова гравитация. Именно поэтому на Земле нет ничего живого выше 100 метров.

Другие планеты

Но раз гравитация создает столько проблем, то почему бы не изменить ее? Переселимся на планету поменьше и вырастем!

Такой подход будет работать, но тоже только до определенного предела. Планеты не могут уменьшаться бесконечно. Самые маленькие планеты будут иметь массу в 10 раз меньше земной — следовательно, и самые большие существа, будут максимум в 10 раз больше земных.

Еще больше!

Что если пойти еще дальше? Почему мы привязываем жизнь к планетам? Ведь можно смело предположить, что живой организм может быть размером, например, с целую звездную систему или даже с галактику.

Пылевой протодиск вокруг молодой звезды

В таком случае возникает еще больше проблем — самые главные это энергетическая и скоростная.

Проблемы с энергией

У любого существа должен быть метаболизм в какой-нибудь форме. Обмен полезных веществ между различными частями организма нужен для передачи энергии. Для обмена энергией надо сначала откуда-то ее получить.

Если наше существо размером со звездную систему, то единственный очевидный источник энергии — звезда. Так у нас получается живая сфера Дайсона: метаболизм будет крайне медленным, иначе вещества будут получать достаточное количество кинетической энергии, чтобы покинуть систему.

Непонятно и то, как такой организм мог развиться, ведь естественные физические процессы стремятся формировать планеты из пылевого протодиска вокруг звезд. Если наш организм существует, то он должен этому процессу противостоять. Но как — непонятно.

Проблемы со скоростью

Если мы говорим о разумной жизни, то в организме должны формироваться информационные связи. У человека это нейроны мозга, которые общаются между собой с помощью электрических импульсов.

Но если модель мозга увеличить до масштабов Солнечной системы (не говоря уже о галактике), то общение между нейронами все еще будет лимитировано скоростью света — скорость мысли (проход импульса из одного конца «мозга» в другой) замедлится в несколько триллионов раз!

Сигнал из одного конца Солнечной системы в другой будет лететь как минимум 258 минут

В таком случае, чтобы «продумать» столько же мыслей, сколько думает человек за свою жизнь, предполагаемому существу понадобится в триллион раз больше времени. Думать ему придется примерно сто триллионов лет — возраст нашей Вселенной всего 13.8 миллиардов лет. Это в 7.5 тысяч раз меньше.

Вывод

Если люди когда-нибудь и найдут внеземную жизнь, то вряд ли она сильно будет отличаться от земной. Причина тому — законы физики.

Жизнь должна существовать на экзопланете, которая вращается вокруг источника энергии — звезды. В зависимости от условий на этой планете, организмы могут вырасти от силы на пару порядков (в сравнении с земными существами).

Размеры, с которыми знакома физика, варьируются от кварков (10⁻¹⁹ м) до размера наблюдаемой Вселенной (10²⁶). Это 45 порядков — из них живые организмы занимают небольшое «окно» от вирусов около микрона (10⁻⁶) до теоретического десятка километров (10⁴). Всего 10 порядков.

Жизнь (от вирусов до гиганстких инопланетян) по размеру занимает всего 10 порядков из 45 возможных — от кварков до обозримой Вселенной

Это ограничивает теоретические лимиты того, чего могут достичь живые организмы — но зато это сужает круг поиска. Так что мы хотя бы знаем, что ищем внеземную жизнь размером с точностью до 10 порядков.

Это не так и плохо, как кажется.

1
Автор: Антон Поздняков