Już od lat osiemdziesiątych naukowcy rozważają to, jakie czynniki na Ziemi wpłynęły na powstanie inteligentnego życia. O tym mówi m. in. model trudnych kroków.
Brandon Carter, zasada antropiczna i model trudnych kroków
Twórcą modelu trudnych kroków jest fizyk teoretyczny Brandon Carter, wieloletni współpracownik Stephena Hawkinga i badacz czarnych dziur. Jest to też twórca konceptu tak zwanej zasady antropicznej, według której własności Wszechświata i jego prawa powiązane są z istnieniem obserwatora (w domyśle – istoty ludzkiej, na tyle inteligentnej, aby móc owe własności i prawa zaobserwować). Później ten koncept był rozwijany przez wielu fizyków i kosmologów, a nawet stał się zaczynem do rozważań nad teorią wieloświatów.
20 grudnia 1983 roku Brandon Carter opublikował na łamach The Royal Society artykuł The anthropic principle and its implications for biological evolution (Zasada antropiczna i jej następstwa dla biologicznej ewolucji). W artykule tym Carter zwrócił uwagę na to, że Słońce ma dziesięć miliardów lat, a życie (aż do pojawienia się pierwszych ludzi) wyewoluowało w przeciągu pięciu miliardów lat, i nazwał ten fakt „niezwykłym przypadkiem”. Znalazł trzy sposoby na to, jak ów przypadek wyjaśnić pod kątem prawdopodobieństwa wystąpienia na innych planetach: po pierwsze – podobne do ludzkiego inteligentne życie pojawia się szybko, nawet w przeciągu miliona lat; po drugie – pojawia się w czasie podobnym do tego na Ziemi; po trzecie wreszcie – Ziemia „miała szczęście” i normalnie inteligentne życie może powstać o wiele później, nawet do tryliona lat.
Ponieważ pierwsze wyjaśnienie zakłada, że inteligentne życie powstało dużo wcześniej niż na Ziemi, Carter od razu je odrzucił. W przypadku drugiego wyjaśnienia pojawia się kwestia samego założenia, że fuzja nuklearna Słońca ma taką samą skalę czasową, co powstanie biologicznego życia. Wreszcie przy trzecim wyjaśnieniu fizyk doszedł do wniosku, aby zaistniały inteligentne istoty podobne do ludzi, musiało zajść kilka bardzo rzadkich wydarzeń.
Tak właśnie powstał model trudnych kroków (hard steps model).
Czym są „trudne kroki”?
Owe „trudne kroki” to rzeczy, które musiały zajść w historii Ziemi, aby pojawiła się ludzkość. Przy czym sam Carter zaznaczył, że muszą być to wydarzenia, bez których absolutnie nie mogłyby zaistnieć istoty ludzkie; i o niskim prawdopodobieństwie w czasie krótszym niż trylion lat. W tym kontekście ludzkość i tak jest ewenementem.
Oczywiście pierwszym i najbardziej podstawowym takim krokiem jest samo powstanie życia na Ziemi, co do którego jest kilka teorii (od abiogenezy głoszącej, że życie powstało z materii nieożywionej, po panspermię). Następnie naukowcy wliczają pojawienie się eukariontów (czyli organizmów zawierających łańcuchy DNA, w przeciwieństwie, np. do bakterii), fotosyntezy, umożliwiającej produkcję tlenu, organizmów wielokomórkowych, czy wreszcie – ludzkiej inteligencji. Generalnie przyjmuje się, że tych „trudnych kroków” powinno być co najmniej pięć, jeśli nie więcej (chociaż Andrew Watson, na przykład, wylicza tylko cztery kroki).
Krytyka modelu trudnych kroków
Siłą rzeczy model trudnych kroków obejmuje szerokie spektrum nauk – nie tylko biologię ewolucyjną, lecz także geologię, paleontologię, kosmologię czy astrofizykę. A co za tym idzie, każda dziedzina ma coś do powiedzenia na temat tego modelu i może nawet zaproponować jego krytykę.
Na przykład, paleontolog Geerat Vermeij z Uniwersytetu California zaproponował kontrargument, że ze względu na ograniczone dane ze skamielin. Co za tym idzie, możemy nie wiedzieć o tym, czy organizmy konkurencyjnie do tych, które przetrwały, nie osiągnęły owych trudnych kroków, ale przegrały walkę o zasoby. Mogło się też zdarzyć tak, że doszło do tak wielkiej zmiany na skalę globalną, że organizmy, które w starym porządku osiągnęłyby dany krok, po prostu wymarły albo wyewoluowały w inny sposób.
Z kolei 14 lutego 2025 roku Daniel Mills, Jennifer L. Macalady i Adam Frank z Uniwersytetu w Pensylwanii opublikowali w Science Advances artykuł A reassessment of the “hard-steps” model for the evolution of intelligent life (Ponowna ocena modelu „twardych kroków” dla ewolucji inteligentnego życia), w której głosili, że ewolucja biologiczna następuje wraz z ewolucją geologiczną, a więc „trudne kroki” nie muszą być wcale aż tak rzadkie. Tak samo jak Vermeij, Jennifer Macalady zwraca uwagę, że skamieliny nie dostarczają wystarczającej wiedzy na temat prehistorii, a przez to coś może nam umknąć. Macalady przytacza też przykład odkrycia, które podważyło unikalność jednego z „trudnych kroków”, a konkretnie – badania z 2005 świadczą o tym, że ewolucja plastydów i ukształtowanie chloroplastów to nie jedyny moment w historii, kiedy komórki uzyskały możliwość fotosyntezy.
Znaczenie modelu trudnych kroków dla badań kosmosu
Oczywiście nie trudno połączyć model trudnych kroków Cartera z paradoksem Fermiego. Można nawet potraktować go jako bardziej szczegółowe przyjrzenie się temu, co musi zajść, aby na jakiejś planecie doszło do powstania inteligentnego życia.
Niejako wychodząc od modelu trudnych kroków ekonomista Robin Hanson stworzył hipotezę tak zwanego Wielkiego Filtra, głoszącą, że pomiędzy powstaniem życia a osiągnięciem przez daną cywilizację poziomów umożliwiających podróże międzygwiezdne, istnieje trudna do przekroczenia bariera. Owa bariera związana jest z zaawansowaniem technologicznym danej cywilizacji.
Jednocześnie posiłkując się modelem trudnych kroków i mając do dyspozycji przykład Ziemi, będziemy mogli zbadać egzoplanety, na które natkniemy się w przyszłości, pod kątem prawdopodobieństwa występowania inteligentnego życia; albo po prostu kolonizacji danej egzoplanety. Jednakże powracającym kontrargumentem pod kątem szukania życia w kosmosie jest to, że nie powinniśmy zakładać, że potencjalne życie na innych planetach będzie wyglądać tak samo, jak na Ziemi.
(N)
