Andromeda_M31-normal.jpg

Luennossaan ‘Elämä maailmankaikkeudessa’ Stephen Hawking esittää kysymyksen: ”Mikä on selitys siihen, että planeettamme ei ole saanut vierailijoita ulkoavaruudesta?” Hän vastaa seuraavalla tavalla.

Yksi mahdollisuus on, että vallitseva käsitys elämän synnystä Maapallolle on virheellinen. Ehkä sen todennäköisyys, että elämä ilmaantuu jonnekin spontaanisti, on niin pieni, että Maapallo on ainoa paikka linnunradassamme tai jopa maailmankaikkeudessa, jossa tämä on toteutunut.

Toinen mahdollisuus on, että oli olemassa kohtalainen todennäköisyys sille, että elämä syntyi ja kehittyi yksisoluisten eliöiden asteelle mutta ei sen pidemmälle. Useimmat näistä elämänmuodoista eivät jatkaneet kehitystään älykkäiden olentojen tasolle.

Olemme tottuneet ajattelemaan, että älykkäät elämänmuodot ovat evoluution väistämätön tulos. Mutta antrooppisen periaatteen[1] vuoksi meidän pitää varoa tällaista olettamusta. Lähempänä totuutta kuin tämä on käsitys, että evoluutio on sattumanvarainen prosessi, jossa älykkään elämän ilmaantuminen jonnekin on vain yksi mahdollisuus valtavan monen muun mahdollisuuden joukossa.

Ei ole varma asia, että älykkäällä elämänmuodolla on parempi mahdollisuus selviytyä muutoksista pitkien aikajaksojen kuluessa kuin ei-älykkäillä elämänmuodoilla. Bakteerit ja muut yksisoluiset oliot tulevat jatkamaan elämäänsä sittenkin, jos ihmiskunta tuhoa itsensä, eläimet ja kasvit Maapallolta.

Evoluution järjestys tukee näkemystä, että älyllisen elämän ilmaantuminen Maapallolle oli hyvin epätodennäköinen kehityslinja. Kehitys yksisoluisista olioista monisoluisiin olioihin, joka oli älyllisiin olentoihin johtaneen polun edellytys, kesti 2,5 miljardia vuotta.[2]

Tämä aikamäärä on verrattain suuri osa Auringon eliniästä. Joten älyllisen elämän kehittymiselle on jäänyt verraten vähän aikaa. Voimme siis olettaa löytävämme linnunradastamme muita elämänmuotoja, mutta on epätodennäköistä, että kohtaamme muita älykkäitä olentoja.

Elämä voi jäädä myös kehittymättä älykkäälle tasolle, asteroidi tai komeetta törmää planeettaan, jolla on elämää. Ei ole kauan siitä, kun komeetta Schumacher-Levi osui yhteen Jupiterin kanssa. Kohtaaminen synnytti sarjan valtaisia tulipalloja.

Oletettavasti melko pieni taivaankappale törmäsi Maapalloon noin 70 miljoonaa vuotta sitten ja aiheutti dinosaurusten sukupuuton. Muutama alkukantainen nisäkäs selviytyi tuosta hävityksestä, mutta mikä tahansa ihmisen kaltainen olento olisi tuhoutunut dinosaurusten mukana.

On vaikea sanoa, kuinka usein kerrotun laisia taivaankappaleiden törmäyksiä sattuu. Valistuneen arvauksen mukaan niitä on keskimäärin kerran 20 miljoonassa vuodessa. Jos tämä pitää paikkansa, se tarkoittaa, että Maapallolla on älykästä elämää vain sen onnekkaan sattuman vuoksi, että mikään toinen taivaankappale ei ole törmännyt planeettaamme viime 70 miljoonan vuoden aikana. Muilla linnunratamme planeetoilla, joissa on voinut syntyä elämää, ei ole ollut tarpeeksi pitkää törmäysvapaata ajanjaksoa, että se elämä olisi ehtinyt kehittyä älykkääksi.

Stephen Hawking on maailmankuulu tiedemies ja kosmologi. Hän on sanonut epäilevänsä sitä, että kaikki olevainen olisi Jumalaksi kutsutun olennon luomus. Kuitenkin hänen havaintonsa siitä, että älyllisen elämän ilmaantuminen Maapallolle oli hyvin epätodennäköinen kehityslinja, kannustaa uskomaan Jumalaan maailmankaikkeuden Luojana ja Kaitsijana.

Joku voi ajatella, että modernilla kosmologialla ja teistisellä uskolla on vähän tai ei mitään tekemistä toistensa kanssa, mutta asia ei ole ihan niin yksinkertainen. Modernin kosmologian ja teismin välinen yhteys piilee matemaattisen todennäköisyyden käsitteessä.[3]

On hyvin vaikea laskea matemaattinen todennäköisyys sille, että elämä kehittyi Maapallolla noin 3,5 miljardin vuoden aikana yksisoluisista olennoista monisoluisiin ja monimutkaisiin älyllisiin olentoihin saakka. Kuitenkin voimme arvioida tätä todennäköisyyttä sen tiedon perusteella, joka meillä on eri lajien genomeista.

Olettakaamme, että yhden muutoksen, joka edistää lajin selviytymistä luonnonvalinnassa, syntymisen todennäköisyys on samaa luokka kuin seitsemän oikein rivin saaminen Lotossa. Tämän todennäköisyyden voimme laskea seuraavasti: (7/39) x (6/38) x (5/37) x (4/36) x (3/35) x (2/34) x (1/33) ≈ 6,50155448 x 10-8. Tämä tarkoittaa, että yhden täysosuman saamiseen Lotossa tarvitaan noin 650 miljoonaa yritystä.

Kuinka monta suotuisaa geneettistä muutosta on tarvittu yksisoluisen olion kehittymiseen ihmiseksi?

Ensin pitää ottaa huomioon, että luonnonvalinta tarvitsi 2,5 miljardia vuotta kehitykseen yksisoluisesta eliöstä monisoluiseen eliöön. Yksisoluisella kolibakteerilla on genomissaan 4,64 miljoonaa emäsparia. Alkeellisella monisoluisella Trichoplax adhaerens -laakkoeläimellä on genomissaan 98 miljoonaa emäsparia. Se on noin 21 kertaa enemmän geneettistä informaatiota kuin on kolibakteerin genomissa.

Olettakaamme, että monisoluisella alkueläimellä, josta ihmisen katsotaan polveutuvan, on ollut saman kokoinen genomi kuin tuntemallamme Trichoplax adhaerens -laakkoeläimellä. Ihmisen genomissa on hieman yli 3 miljardia emäsparia. Se on noin 31 kertaa enemmän geneettistä informaatiota kuin on Trichoplax adhaerens -laakkoeläimen genomissa.

Jos luonnonvalinta on toiminut sattumanvaraisesti, kuten sen oletetaan toimivan, on tarvittu valtava määrä yrityksiä jokaisen geneettistä informaatiota lisänneen muutoksen toteutumiseksi. Lottoarvonnan esimerkkiä hyväksi käyttäen tämän sattumanvaraisen kehityslinjan matemaattinen todennäköisyys on 1/65000000021 x 1/65000000031 ≈ 5,35 x 10-459. Se on niin pieni toteutumisen mahdollisuus, että sitä voi pitää lähes mahdottomana.

Käyttämäni laskutapa on karkea, sillä se ei ota huomioon, kuinka monta vaihetta oli ensimmäisen yksisoluisen eliön ja monisoluisen alkueläimen välillä. Se ei myöskään ota huomioon mutaatioiden määrää monisoluisen alkueläimen ja ihmisen välillä. Olen yksinkertaistanut laskutoimitusta, koska kukaan ei tiedä, montako välivaihetta puheessa oleva kehitys todella on vaatinut.

Mutta on selvä asia, että hyödyllisiä geneettisiä muutoksia on tarvittu paljon suurempi määrä kuin 3000000000/4640000 ≈ 647, joka ilmaisee ainoastaan, kuinka paljon suurempi ihmisen genomi on verrattuna kolibakteerin genomiin. Jos sivuutamme välivaiheet ja käytämme hyväksi lukua 647, saamme todennäköisyydeksi 1/650000000647 ≈ 1,1 x 10-5702. Tämä on käytännössä sama kuin mahdoton.

Jotta yksisoluisen eliön kehittyminen ihmiseksi sattumanvaraisen luonnonvalinnan kautta olisi edes jotenkin mahdollinen tapahtuma, täytyy jokaisen ”arvonnan”, joka tuottaa suotuisan geneettisen muutoksen, antaa täyspotti verraten vähäisillä yrityksillä. Olettakaamme, että siihen riittää keskimäärin tuhat yritystä. Tällöin pääsemme todennäköisyyksiin 1/100021 x 1/100031 ≈ 1,0 x 10-156 tai 1/1000647 ≈ 1,0 x 10-1941. Nämäkin todennäköisyydet ovat niin heikot, etteivät ne lupaa meille olemassaoloa, valitettavasti.

Jos luonnonvalinta on saanut yrittää keskeytyksettä kolibakteerin kaltaisen alkueläimen geneettisen informaation lisäämistä niin, että tuloksena on ollut 3,5 miljardin vuoden kuluttua ihminen, jokaisen suotuisan muutoksen on täytynyt toteutua hyvin pienellä määrällä yrityksiä. Sanokaamme, että niitä on tarvittu yhdestä kuuteen. Mutta silloin ei ole enää kysymys luonnonvalinnan sattumanvaraisuudesta, vaan se näyttää pikemminkin jalostukselta.

Toisaalta vaikka kaikki tarvitut hyödylliset muutokset olisivat tapahtuneet miljoonien yritysten tuloksena, kehityksen ketju ei välttämättä olisi edennyt ihmisen kaltaiseen olentoon sekä siihen lajien moneuteen, jonka näemme maailmassamme. Muilla edellytyksillä 3,5 miljardin vuoden pituinen aika on ollut täysin riittämätön. Joten päättelen, että on äärimmäisen epätodennäköistä, että sattumanvarainen luonnonvalinnan prosessi on tuottanut meidät.

On myös vaikea selittää, miksi yksisoluisen kolibakteerin ja tuhatsoluisen Trichoplax adhaerens -laakkoeläimen välillä on 2,5 miljardin vuoden aikaero, kun Trichoplax adhaerens -laakkoeläimen ja monimutkaisen nisäkkään, ihmisen välillä on vain 1 miljardin vuoden aikaero. Evoluutio näyttää nopeuttaneen itseään sen jälkeen, kun monisoluiset alkueläimet ilmaantuivat Maapallolle. Mutta kuinka se voi tehdä niin, kun sillä ei ole omaa mieltä?

Kiusallisen pieni todennäköisyys sille, että olemme olemassa inhimillisinä olentoina, tekee Stephen Hawkingin varovaiseksi sanomaan mitään varmaa älykkään elämän mahdollisuudesta toisilla taivaankappaleilla. Siinä hän osoittaa tervettä harkintaa.

Mutta on toisia kosmologeja, jotka eivät kestä ajatusta siitä, että kaikkeus ja siinä oleva elämä voivat olla älykkään suunnittelijan luomus. Siksi he turvautuvat oletukseen, että maailmankaikkeuksia on ääretön määrä. Kun todennäköisyys 5,35 x 10-459 kerrotaan äärettömällä, voidaan sanoa, että on aina olemassa mahdollisuus elämän kehittymiseen jossakin juuri sellaiseksi kuin sen tunnemme.

Tämän multi-universumiteorian heikkous on, että se on huonoa tiedettä. Voimme tehdä havaintoja vain tästä universumista, johon kuulumme. Meillä ei ole mitään havaintoa äärettömän monista toisista maailmankaikkeuksista, joten niiden olettaminen oleviksi on turhaa.

Toisekseen laskukaava ∞ x 5,35 x 10-459 antaa tulokseksi äärettömän. Tästä seuraa, että tuntemamme kaltaisia universumeja voi olla enemmän kuin yksi ja että me voimme olla olemassa yhtä aikaa tässä ja jossakin rinnakkaisessa todellisuudessa tai monissa rinnakkaisissa todellisuuksissa. Äärettömän käyttäminen kertoimena johtaakin siihen, että multi-universumiteoria on sekulaari uskomus.

Minä uskon Jumalaan, Isään, Kaikkivaltiaaseen, taivaan ja maan Luojaan. Hän on ikuinen, rajaton ja ääretön Tekijä, joka tarvitaan, jotta hyvin epätodennäköinen olemisemme tässä maailmassa saa selityksen. Usko Jumalaan kaikkeuden täyttävänä Viisautena ei vähennä kiinnostustani luonnontieteisiin. Päinvastoin se tekee ne entistä mielenkiintoisemmiksi.

*

In his lecture ‘Life in the Universe’ Stephen Hawking asks, what is the explanation of why we have not been visited from outer space. The following is the answers he gives to this question.

One possibility is that the argument, about the appearance of life on Earth, is wrong. Maybe the probability of life spontaneously appearing is so low, that Earth is the only planet in the galaxy, or in the observable universe, in which it happened.

Another possibility is that there was a reasonable probability of forming self reproducing systems, like cells, but that most of these forms of life did not evolve intelligence.

We are used to thinking of intelligent life, as an inevitable consequence of evolution. But the Anthropic Principle[4] should warn us to be wary of such arguments. It is more likely that evolution is a random process, with intelligence as only one of a large number of possible outcomes.

It is not clear that intelligence has any long-term survival value. Bacteria, and other single cell organisms, will live on, if all other life on Earth is wiped out by our actions.

There is support for the view, that intelligence was an unlikely development for life on Earth, from the chronology of evolution. It took a very long time, two and a half billion years[5], to go from single cells to multi-cell beings, which are a necessary precursor to intelligence. This is a good fraction of the total time available, before the Sun blows up.

So it would be consistent with the hypothesis, that the probability for life to develop intelligence, is low. In this case, we might expect to find many other life forms in the galaxy, but we are unlikely to find intelligent life.

Another way, in which life could fail to develop to an intelligent stage, would be if an asteroid or comet were to collide with the planet. We have just observed the collision of a comet, Schumacher-Levi, with Jupiter. It produced a series of enormous fireballs.

It is thought the collision of a rather smaller body with the Earth, about 70 million years ago, was responsible for the extinction of the dinosaurs. A few small early mammals survived, but anything as large as a human would have almost certainly been wiped out.

It is difficult to say how often such collisions occur, but a reasonable guess might be every twenty million years, on average. If this figure is correct, it would mean that intelligent life on Earth has developed only because of the lucky chance that there have been no major collisions in the last 70 million years. Other planets in the galaxy, on which life has developed, may not have had a long enough collision free period to evolve intelligent beings.

Stephen Hawking is a world famous scientist and a cosmologist. He has said that he doubts the idea of God as the Creator of all that exists. Yet his notion that the appearance of intelligent life on Earth is a very unlikely process is something that rather encourages than dispirits faith in God as the Creator and Guider.

Some people think that modern cosmology and theistic faith have little or nothing to do with each other, but the relation between them is not that simple. The thing, that puts them to the same field of interest, we call probability.[6]

It’s difficult to count the probability of life evolving on Earth during 3.5 billion years of time from single cell beings to multi-cell beings and up to complex intelligent beings. Yet according to the knowledge we have of the genomes of different species we can make an estimation of this probability.

Let’s assume that one genetic mutation that promotes the survival of a species under the force of natural selection requires the same probability as we have in a seven from thirty nine lottery. The latter we can count by the following procedure: (7/39) x (6/38) x (5/37) x (4/36) x (3/35) x (2/34) x (1/33) ≈ 6,50155448 x 10-8. This means that the probability of winning all seven in the lottery is about 1/650 million.

How many favourable genetic mutations were required for a single cell being to develop to a human being?

First of all we must consider that natural selection needed 2.5 billion years to evolve a single cell being to a multi-cell being. A single cell Escherichia coli -bacterium has 4.64 million base pairs in its genome. A simple multi-cell being we call Trichoplax adhaerens has in its genome 98 million base pairs. That is 21 times more genetic information than the Escherichia coli possesses.

Let’s assume that the multi-cell being that was our long gone predecessor had a genome of the same size that Trichoplax adhaerens has. The human genome consists of a little more than 3 billion base pairs. That is 31 times more genetic information than the Trichoplax adhaerens possesses.

If natural selection has been random, as we generally presume, then it has required an enormous amount of attempts per every mutation that has increased the amount of genetic information. Using the example of seven to thirty nine lottery, we can count a probability for this random evolution. It makes 1/65000000021 x 1/65000000031 ≈ 5,35 x 10-459. This is such a small probability that we can say it’s almost impossible.

My calculation is only a rough guideline. It doesn’t recognize all the stages that have been between the first single cell being and the first multi-cell being. Neither does it recognize the number of beneficial mutations that have had to take place between the first multi-cell being and the human being. I’ve made the calculation simple, because nobody knows how many stages this evolution really consists of.

In fact the number of beneficial genetic mutations, that was required, is much bigger than 3000000000/4640000 ≈ 647. This expresses only, how many times larger the human genome is when compared to the genome of Escherichia coli. If we pass all the stages and utilize the number 647, we get a probability, which is 1/650000000647 ≈ 1.1 x 10-5702. This is practically the same as impossible.

If we want it to be true that a single cell being evolved to a human being, we have to presume that every beneficial mutation took place under a relative short lottery − let’s say about one thousand attempts. And when we use this value, we get probabilities of 1/100021 x 1/100031 ≈ 1.0 x 10-156 and 1/1000647 ≈ 1.0 x 10-1941. Even these probabilities are so thin that they promise us no existence, unfortunately.

Assuming that natural selection had an uninterrupted chance to increase the genetic information of beings from a single cell to a human over the time of 3.5 billion years, then every favourable mutation had to take place after a small number of attempts, let us say one to six. But in that case we should not talk about random natural selection. It looks more like selective breeding.

Even if all the beneficial mutations, that were required, did take place after millions of attempts, the chain of evolution may not have produced the human being and the multiplicity of species we can see in this world today. Given any other option, the 3.5 billion years would not be sufficient. So I conclude that our creation by random natural selection is extremely improbable.

Another difficult question is this: why are there 2.5 billion years of evolution between the single cell Escherichia coli and the thousand cell Trichoplax adhaerens, while there are only 1 billion years of evolution between the Trichoplax adhaerens and the human being, a complex mammal? It seems that evolution has speeded itself up during the last one billion years. But how can it do that, when it has no mind in itself?

The painstakingly small probability of our existence as human beings makes Stephen Hawking wary to say anything definite about the possibility of intelligent life on other heavenly bodies. Thus he shows common sense.

Yet there are other cosmologists, who do not tolerate the idea of the universe designed by someone, who is much more intelligent than we are. Therefore they have invented a hypothesis of the universe as a limitless system of worlds. When they multiply for instance the probability of 5.35 x 10-459 with infinity, they are able to say, that there is always a possibility for a universe and life of our kind to occur somewhere.

The weakness of this multi-universe theory is that it sounds like poor science. We are able to observe only the universe in which we live. We have no chance to discover other universes, which is why such a theory is futile.

On the other hand, a calculation like ∞ x 5.35 x 10-459 results infinity. From this follows that there can be more than just one universe like ours. We can exist at the same time in two or more parallel universes. This leads to a notion that the multi-universe theory is a secular myth.

I believe in God, the Father almighty, Creator of Heaven and Earth. He is the external, infinite and unlimited Maker of all things. We need Him to explain our very improbable existence in this world. My faith in God as the Wisdom that fills the universe does not decrease my interest in natural sciences. On the contrary, it makes natural sciences ever more exciting to me.

 

[1] Antrooppinen periaate (kreik. anthropos, ihminen), tarkoittaa väitettä, joka voidaan muotoilla seuraavasti: ”Jotta kaikkeuden ominaisuuksia voitaisiin havaita, niiden tulee olla sellaisia, että havaitsijoita voi olla olemassa.”

[2] Kehitykseen ensimmäisistä monisoluisista eliöistä ihmiseen tarvittiin noin 1 miljardia vuotta.

[3] Matematiikassa tapahtuman A todennäköisyys on jokin reaaliluku 0:n ja 1:n väliltä. Sitä merkitään symbolilla P(A). Mahdottoman tapahtuman todennäköisyys on aina 0 ja varman tapahtuman todennäköisyys on aina 1. Kuitenkin on olemassa tapahtumia, jotka eivät ole täysin mahdottomia, mutta todennäköisyys on 0, tai vastaavasti on olemassa tapahtumia, jotka eivät ole aivan varmoja, mutta todennäköisyys on 1.

[4] In astrophysics and cosmology, the anthropic principle (from Greek anthropos, meaning "human") is the philosophical consideration that observations of the physical Universe must be compatible with the conscious life that observes it.

[5] And it took about one billion years to go from multi-cell beings to human beings.

[6] Probability is a measure or estimation of the likeliness or likelihood that an event will occur. Probability is used to quantify an attitude of mind towards some proposition of whose truth we are not certain. The proposition of interest is usually of the form "Will a specific event occur?" The attitude of mind is of the form "How certain are we that the event will occur?" The certainty we adopt can be described in terms of a numerical measure and this number, between 0 and 1 (where 0 indicates impossibility and 1 indicates certainty), we call probability. Thus the higher the probability of an event, the more certain we are that the event will occur.