«Вода – самое необычное вещество! Практически все ее свойства необычны, что позволило жизни использовать ее в качестве строительного материала для своих механизмов. Жизнь – это вода, танцующая под дудку твердых тел». Альберт Сент-Дьёрдьи (1972)

«Часто упускают из виду, что знаменитая двухспиральная структура ДНК не присуща этой молекуле, а зависит от тонкого баланса энергетических зарядов, присутствующих в водном растворе. Без воды, которая экранирует силы электростатического отталкивания между фосфатными группами, классическая упорядоченная спираль становится нежизнеспособной». Филлип Болл (2008)

«Вода даже в очень малых количествах оказывает значительное влияние на различные физические и химические свойства геологических материалов, такие как температура плавления, химический состав расплава, вязкость и плотность, фазовые равновесия и кинетика реакций. Поэтому вода влияет на фундаментальные магматические процессы, начиная с ... [плавления] и заканчивая подъемом магмы, кристаллизацией и извержением». Роберто Ф. Вайнберг и Павлина Хасалова (2015)

В этой статье я объясню, почему, будучи агностиком по отношению ко многим религиозным утверждениям, я считаю невозможным отвергнуть вывод о разумном замысле. Это следует из рассмотрения тонкой настройки свойств материи для жизни в том виде, в котором она существует на Земле. Здесь, в частности, я опишу различные свойства воды, которые производят сильное впечатление, что она была точно настроена для земной жизни. К ним относятся различные уникальные свойства воды, которые делают возможным круговорот воды в природе (который, в свою очередь, делает возможной земную жизнь); уникальная пригодность воды для формирования среды кровообращения; ее уникальная пригодность для формирования матрикса клетки, включая ее гидрофобные свойства, которые играют существенную роль в создании надмолекулярных структур высшего порядка в клетке; и ее различные уникальные тепловые свойства, которые делают возможными теплокровные организмы и играют жизненно важную роль в улучшении климатических условий. Этот поистине удивительный ансамбль приспособленности, проявляющийся в свойствах одного простого молекулярного вещества, может иметь только одно разумное объяснение – разумный замысел.

Хотя большую часть своей жизни я был агностиком и в настоящее время не принадлежу ни к одной церкви и не посещаю никаких религиозных служб, я считаю, что вывод о замысле неизбежен при любом разумном рассмотрении тонкой настройки естественной среды. Как отмечают многие сторонники ID, вывод о наличии замысла делается во многих различных дисциплинах в отношении многих различных явлений. Исследователи в области археологии и криминологии, ученые, ищущие доказательства существования разумной жизни в космосе, во многих случаях должны признать артефакт, определенный узор или явление результатом замысла, а не случайности. В таких случаях – что само собой разумеется – вывод о замысле не имеет абсолютно никакого отношения к религиозной вере.

Тонкая настройка физических констант природы для пригодной для жизни Вселенной, в которой есть стабильные солнечные системы и похожие на Землю планеты, также показалась многим светским космологам весьма наводящей на мысль о замысле. Пол Дэвис считает, что тонкая настройка космических констант производит «подавляющее впечатление замысла». У Фреда Хойла есть известное высказывание:

«Разумная интерпретация фактов говорит о том, что сверхразум вмешался в физику, а также в химию и биологию, и что в природе не существует слепых сил, о которых стоило бы говорить. Цифры, которые можно вычислить на основе фактов, кажутся мне настолько ошеломляющими, что этот вывод практически не вызывает сомнений».

Так же обстоит дело и с водой.

Круговорот воды в природе

Сначала рассмотрим уникальное приспособление воды к гидрологическому циклу – циклу, жизненно важному для всей земной жизни на Земле, включая нас самих. Начнем с того, что вода – единственное вещество, способное существовать в трех материальных состояниях – жидком, газообразном и твердом – в диапазоне температур окружающей среды на поверхности Земли. Именно эта уникальная способность обеспечивает грандиозный гидрологический цикл, позволяющий жидкой воде испаряться в виде газа (водяного пара) из моря, конденсироваться в капли воды в облаках, выпадать в виде дождя (жидкая вода) или снега (твердая вода) на землю и в конечном итоге стекать обратно через реки жидкой воды или ледники (реки твердой воды) в море.

Таким образом, вода, благодаря своей уникальной способности существовать в трех материальных состояниях, идеально подходит для осуществления гидрологического цикла и, следовательно, для обеспечения непрерывного снабжения водой земной жизни.

Но жизнь на суше требует, помимо воды, постоянного снабжения основными элементами жизни. Четыре основных атома органического вещества – C, H, O и N – поступают из атмосферы и воды, но другие необходимые атомы – Na, P, S, Cl, K, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, Cu и Zn – должны выщелачиваться из горных пород (единственный источник для жизни на суше) по мере возвращения рек в море. Затем они попадают в земную гидросферу, делая их доступными для наземной жизни. Но что действительно удивительно – слово выбрано очень тщательно – так это то, что вода обладает дополнительным набором свойств, которые идеально подходят для размывания и вымывания необходимых минералов из горных пород.

К этим дополнительным элементам пригодности относятся: (1) вода является прекрасным растворителем; (2) вода обладает низкой вязкостью и, как следствие, высокой подвижностью, что в сочетании с крошечными зернами породы, которые она несет, способствует эрозии горных пород; (3) вода обладает высоким поверхностным натяжением (одним из самых высоких среди всех известных жидкостей), что втягивает воду в расщелины в горных породах; (4) в высоких широтах и на высоте расширение воды при замерзании (практически уникальное явление) вызывает дальнейшее растрескивание пород, способствуя процессу эрозии; и (5) когда вода реагирует с CO₂ в воздухе, образуется слабый кислотный раствор (углекислый газ), который еще больше способствует растворению и выветриванию пород.

Но это еще не все. Доставка воды, обогащенной жизненно важными минералами, будет бесполезна без водоудерживающих почв, которые необходимы для роста всех растений и деревьев. Они нуждаются в надежном и постоянном снабжении водой. В водоудерживающих почвах вода удерживается в микропорах (предотвращая быстрый дренаж и потерю грунтовых вод) благодаря высокому поверхностному натяжению воды (которое, как уже упоминалось, играет роль в усилении эрозии, втягиваясь в узкие расщелины и трещины в скалах).

Почти невозможно поверить, что тот же эрозионный процесс, который в конечном итоге вымывает минералы из горных пород, одновременно создает водоудерживающие почвы, обогащенные необходимыми для жизни питательными веществами. А какая физическая сила удерживает воду в микропорах почвы? Не что иное, как высокое поверхностное натяжение самой воды!

Наконец, возможно, самый замечательный аспект цикла заключается в том, что уникальные элементы пригодности воды для эрозии и выветривания могут быть использованы только благодаря уникальной способности воды существовать в трех материальных состояниях в условиях окружающей среды на Земле. И опять же, пригодность водосодержащих почв, столь необходимых для жизни растений, может быть использована только благодаря предшествующей пригодности воды для выветривания горных пород.

Таким образом, свойства воды, используемые в гидрологическом цикле, образуют, по сути, телеологическую иерархию пригодности. В этой иерархии одно уникальное свойство воды позволяет использовать последующий ансамбль свойств для достижения жизненно важной цели. Я не могу назвать ни одного факта во всей науке, который бы в большей степени указывал на замысел.

Циркуляция

Любопытно, что другой жизненно важный цикл – циркуляция крови в теле сложных организмов – также зависит от различных уникальных свойств воды, составляющей основную среду крови. Ее превосходство как растворителя не менее важно для роли в кровообращении, чем для выщелачивания минералов из горных пород в круговороте воды в природе. И опять же, как уже говорилось выше, низкая вязкость, придающая воде подвижность в круговороте (повышающая скорость эрозии), также является жизненно важным элементом циркуляции, который вместе с относительно низкой плотностью воды позволяет сердцу прокачивать кровь через капиллярное русло. Само собой разумеется, что если бы вязкость крови была хоть немного больше, как у многих других жидкостей, то прокачка крови через капиллярное русло была бы невозможна. И без того энергия, которую приходится тратить на прокачку крови по кровеносной системе, составляет около 10 процентов энергетического бюджета человека и многих других позвоночных.

Клетка

Далее рассмотрим, как вода подходит для формирования матрикса клетки. В этот ансамбль входят и низкая вязкость воды (обеспечивающая высокую текучесть среды для быстрого перемещения молекул внутри клетки), и ее прекрасные способности растворителя (позволяющие ей переносить в растворе огромное количество молекул). Но у нее есть еще одно жизненно важное свойство, менее известное, но необходимое для создания более высокого структурного порядка клетки, – гидрофобный эффект. Он возникает из-за относительной электронегативности (притяжения электронов) водорода (H) и кислорода (O), где кислород, будучи гораздо более электронегативным, чем водород, притягивает электроны сильнее, чем водород, оставляя атом кислорода в молекуле воды (H₂O) отрицательно заряженным, а атомы водорода – положительно заряженными. Обладая как отрицательным, так и положительным зарядом, вода называется полярным соединением. И это имеет важное значение, поскольку означает, что другие полярные или заряженные вещества электростатически притягиваются к заряженным атомам кислорода и водорода и, так сказать, нравятся воде и легко растворяются в ней. С другой стороны, углеводородные цепи, например, состоящие из связей C-H, неполярны. Поскольку электроотрицательные заряды входящих в их состав атомов углерода и водорода близки, и атомы углерода, и атомы водорода в связях C-H одинаково притягивают электроны и, следовательно, не заряжены. А поскольку атомы углеводородов незаряжены, они не притягиваются электростатически ни к отрицательно заряженным атомам кислорода, ни к положительно заряженным атомам водорода в воде, не нравятся воде, не способны растворяться и вынуждены, в силу так называемого гидрофобного эффекта, слипаться в комплексы, исключающие воду.

Именно гидрофобность приводит к образованию липидного слоя клеточной мембраны, заставляя нерастворимые (неполярные) углеводородные цепи фосфолипидов двигаться в центр клеточной мембраны, подальше от водной фазы внутри и снаружи клетки. Это та же сила, которая заставляет неполярные боковые цепи аминокислот соединяться в центре белков во время фолдинга и стабилизирует зрелую нативную форму после него. Гидрофобность также играет роль в стабилизации спирали ДНК, а также в фермент-субстратных комплексах.

Важность гидрофобности в упорядочивании мембран и других структур высшего порядка в клетке трудно преувеличить. Ведь трудно представить, как можно добиться более высокого структурного порядка в клетке иным способом, кроме как используя гидрофобные свойства. Другими словами, жизнь, да и само существование клетки на основе углерода, в решающей степени зависит от гидрофобности. Химик Чарльз Танфорд не преувеличивал, когда говорил:

«Гидрофобный эффект является энергетически доминирующей силой для удержания, соединения и т.д. во всех жизненных процессах... Это означает, что вся природа жизни, как мы ее знаем, является рабом водородно-связанной структуры жидкой воды».

Приспособленность воды к формированию матрицы клетки, насколько известно, совершенно уникальна. Никакая другая жидкость не может заменить воду в этой роли. Более того, за 3,5 млрд лет ни одна другая жидкость не использовалась в качестве матрицы клетки ни в одном организме. Если бы вода не обладала тем набором свойств, которыми она обладает, не существовало бы ни одной клетки на основе углерода и, наверняка, на Земле не было бы жизни.

Эндотермия

Рассмотрим еще одно совершенно иное явление – эндотермию, которая дает множество преимуществ развитым земным формам жизни, таким как мы. Это в значительной степени зависит от целого ряда уникальных тепловых свойств воды.

Во-первых, высокая удельная теплоемкость воды (одна из самых высоких среди всех известных жидкостей) предохраняет организм от изменений температуры, что является жизненно важным элементом приспособления для любого теплокровного организма, поддерживающего температуру тела на фиксированном уровне (37-40°C у птиц и млекопитающих), учитывая, что вода составляет около 60 процентов массы тела.

Во-вторых, вода обладает высокой скрытой теплотой испарения (самой высокой среди всех молекулярных веществ). Это еще один жизненно важный элемент физической формы, когда температура окружающей среды поднимается выше температуры тела – как это происходит во многих географических зонах, а не только в тропиках. Почему высокая скрытая теплота испарения воды так важна? Потому что единственный способ снизить температуру тела, когда температура окружающей среды превышает 37 °C, – это охлаждающий эффект испарения воды на коже. Жизнь человека на огромных пространствах Земли возможна только благодаря этому охлаждающему эффекту.

И если этого недостаточно, то другое тепловое свойство воды – ее теплопроводность – одно из самых высоких среди обычных жидкостей. Это элемент фитнеса, который помогает переносить тепло от тканей к капиллярам и от капилляров к коже на периферии. Таким образом, все эти три тепловых свойства воды, в свою очередь, уникально подходят для обеспечения эндотермии у высших наземных позвоночных, включая нас самих.

Разве не удивительно, что, обладая уникальной приспособленностью к круговороту воды в природе, кровообращению, матрице клетки, вода также обладает нужными свойствами для эндотермии? Есть ли более несопоставимые явления, чем эти?

Можно было бы предположить, что этими тремя тепловыми свойствами воды, обеспечивающими эндотермию, исчерпывается количество тепловых свойств воды, пригодных для жизни на Земле. Но нет, есть еще одно тепловое свойство, которое играет совершенно иную жизненно важную роль для жизни на Земле – расширение пресной воды при температуре ниже 4°C (и морской воды при температуре ниже 1,8°C). Это поднимает самую холодную воду на поверхность и, в сочетании с расширением воды при замерзании (еще одно почти уникальное свойство жидкой воды), предотвращает ее замерзание снизу вверх, а значит, делает возможным существование морской и пресноводной жизни в высоких широтах.

Существует множество других способов, с помощью которых свойства воды играют важную роль в жизненно важных процессах и явлениях, обеспечивающих процветание жизни на Земле. Многие из них рассмотрены в моей монографии «Чудо воды» (The Wonder of Water). Среди них – то, как тепловые свойства воды играют важную роль в великих атмосферных и океанических течениях, которые переносят тепло из тропиков в более холодные высокие широты, улучшая климат Земли. Кроме того, мы теперь знаем, что вода играет важнейшую роль в снижении вязкости горных пород в мантии Земли, способствуя обороту пород земной коры, что обеспечивает (и обеспечивало на протяжении миллиардов лет) постоянное пополнение источника минералов для земной жизни.

В общем, именно разнообразие и многообразие элементов пригодности воды для жизни на Земле так поразительно. Не одно, а бесчисленное множество свойств воды в высшей степени пригодны для различных целей, критически важных для жизни: от матрицы клетки до оборота пород земной коры, от циркуляции крови до эрозии горных пород. Независимо от философских или теологических пристрастий, факты говорят сами за себя. Невозможно рационально избежать умозаключений о замысле. Единственное объяснение, которое хоть как-то согласуется с фактами, – это то, что свойства воды были разумно настроены.

И есть последняя необычная мысль, связанная с соответствием свойств воды. Во-первых, поскольку эти свойства остаются неизменными с самой зари времен, это подразумевает, что они должны были быть в голове дизайнера и предписаны в момент создания. А во-вторых, учитывая их пригодность для стольких разнообразных явлений и процессов, это наводит на интересную мысль о том, что жизнь на Земле и вообще существа нашего продвинутого земного типа также должны были быть в голове дизайнера с момента создания. Другими словами, мы были предназначены для этого, причем с самого начала времен. Вселенная, по словам Фримена Дайсона, «должна была в каком-то смысле знать, что мы придем».