АНТРОПНЫЙ ПРИНЦИП: ЧТО, ЕСЛИ ВСЕЛЕННАЯ ИДЕАЛЬНО НАСТРОЕНА ПОД НАС?

 

 

 

 

Когда мы смотрим на Вселенную, довольно трудно представить, что это вот все — планеты, звезды, галактики, сложные жизни, которыми мы наслаждаемся, — все возникло случайно.

Куда ни глянь, Вселенная подчиняется одним и тем же законам: все тем же фундаментальным константам, частицы мы находим одни и те же, взаимодействия между ними позволяют сложить частицы вместе, а они образуют все, что мы знаем.

И есть во всем этом некая неизбежность.

Наша Вселенная, кажется, очень тонко настроена, чтобы все было так, но может ли это быть в действительности? В науке, если мы хотим что-нибудь узнать, мы должны задаться вопросами о природе объекта. Давайте посмотрим, как устроена наша Вселенная и что мы можем узнать из этого.

Одна из первых вещей, которую вы обнаружите, и она сама собой разумеющаяся, если вы подумаете об этом хорошо, — это что во Вселенной много всякой всячины. И уже этот факт сам по себе удивителен, потому что все должно быть не так.

Наши законы природы, физические законы, регулирующие взаимодействие каждой частицы во Вселенной, включая силы, которые приводят к тому, что материя связывается, взаимодействует гравитационно, слипается и собирается в скопления, — эти законы кажутся одинаковыми повсюду.

Мы знаем, как они влияют на все известные частицы во Вселенной, и они дают нам основу для понимания того, как Вселенная должна была эволюционировать, чтобы стать такой, какой кажется сегодня.

Но знание законов физики — знание того, как все разнообразные частицы взаимодействуют друг с другом — не отвечает на вопросы о нашем существовании. Конечно, на многое они отвечают: рассказывают о поведении физической системы, которая начинает с определенными характеристиками.

Дайте нам начальные условия, дайте нам законы, регулирующие все присутствующие частицы, и мы можем сказать вам, что произойдет в определенных пределах, физически детерминированных.

Пространство-время расширяется или сжимается, искривляется в зависимости от материи и энергии, которые в нем присутствуют. Частицы притягиваются, отталкиваются или связываются вместе в зависимости от условий, при которых они взаимодействуют.

Некоторые системы будут стабильны; другие распадутся спустя некоторое время. Научный процесс очень мощный и делает качественную работу, рассказывая нам, как это все происходит.

Но он не рассказывает нам, почему или в действительности ли все, что происходит, происходит неизбежно и неизменно. Иногда нам нужно небольшое руководство, если мы хотим расширить свои знания и понимание Вселенной.

Нам бы помог руководящий принцип, который указал бы, где искать.

К примеру, давно известно, что Вселенная содержит великое разнообразие элементов, или атомов с разным числом протонов в своих ядрах. Вы сами содержите по меньшей мере 59 различных элементов в теле в разных пропорциях, однако долго время мы не знали, как эти элементы стали такими.

Впрочем, одно мы можем сказать уверенностью: мы здесь и мы наблюдаем Вселенную.

Этот простой очевидный факт на самом деле обладает большой массой. Он говорит нам, что наша Вселенная существует с такими свойствами, что в ней мог появиться разумный наблюдатель.

Периодическая система

Это заявление резко контрастирует с тем, что у Вселенной могут быть свойства, несовместимые с существованием разумной жизни.

Логика довольно простая: если свойства нашей Вселенной запрещают разумную жизнь с самого начала, она просто не может быть нашей, поскольку никогда не появится тот, кто будет ее наблюдать.

Простой факт того, что мы здесь и наблюдаем Вселенную, в сочетании с актом наблюдения означает, что Вселенная настроена таким образом, чтобы признать наше существование. Это самая суть так называемого антропного принципа.

И только одно это может рассказать нам несколько интересных вещей.

Если бы наша Вселенная была полна тяжелых элементов, должно быть несколько способов синтезировать их. В начале 50-х годов было широко признано, что в основе жизни звезд лежит ядерный синтез и что наше Солнце может синтезировать гелий из водорода в течение длительных периодов времени.

Но это два самых легких элемента во Вселенной!

Вы не можете соединить водород (масса 1) и гелий (масса 4), чтобы пойти дальше, потому что просто не существует стабильного ядра с массой 5; вы также не можете соединить два ядра гелия, потому что бериллий-8 (практически с идентичной массой) нестабилен и распадается обратно на два атома гелия примерно через ~10^-16 секунд.

Но в 1952 году Фред Гойл использовал антропный принцип как причину, что должен быть процесс для создания более тяжелых элементов. Он сделал вывод, что должен быть способ добавить третий гелий — для взаимодействия с крайне нестабильным бериллием-8 — и синтезировать их в углерод-12.

Дело в том, что их массы не совпадают. Углерод-12 обладает намного меньшей массой, чем бериллий-8 и гелий-4, вместе взятые, поэтому Гойл сделал захватывающий прогноз: должно существовать возбужденное состояние углерода-12, которое физики-ядерщики пока не обнаружили, которое точно соответствовало бы массе трех ядер гелия-4 вместе.

Солнце

Это был невероятно смелый прогноз, плевок в лицо известной ядерной физики: такое состояние могло быть обнаружено на тот момент только с помощью эксперимента.

Но Гойл сообщил о своем прогнозе физику-ядерщику Вилли Фаулеру, а также о необходимости существования такого состояние, чтобы во Вселенной был углерод, а значит, и жизнь.

Фаулер занялся поиском.

Спустя пять лет было произведено открытие как теоретического состояния Гойла, так и механизма, его формирующего — тройной альфа-процесс, или тройная гелиевая реакция.

В том же году оба ученых вместе с Джеффри и Маргарет Бербидж опубликовали работу, которая корректно описывает происхождение всех тяжелых элементов во Вселенной: ядра гигантских звезд, которые становятся сверхновыми, обогащают Вселенную!

Антропный принцип помогает нам понять, почему свойства Вселенной должны располагаться в определенном диапазоне значений: мы должны существовать в диапазоне, который делает возможной существование жизни.

Гравитация не может быть сильнее, чем является, или во Вселенной были бы только черные дыры и больше ничего. Темной энергии (или космологическая константа) не может быть больше в 100 раз, чем наблюдаемая величина, или гравитация не позволила бы образовать ни единой звезды до того, как первичные атомы разлетелись бы в стороны.

Должна быть фундаментальная асимметрия материи и антиматерии во Вселенной, поскольку в противном случае для образования Вселенной, какой мы ее знаем, не хватило бы начинки.

Хотя есть много вариантов антропного принципа, постулируется он примерно так:

Законы природы должны быть такими, чтобы Вселенная могла существовать в соответствии с наблюдениями о том, какой она должна быть.

С этим утверждением довольно трудно спорить. И все же, само по себе, оно не является научным ответов на какие-либо проблемы.

Мы знаем, что во Вселенной есть асимметрия материи-антиматерии, но понимание того, что она нам нужна, чтобы удовлетворить антропные ограничения, не говорит нам, почему во Вселенной есть вещество, а не антивещество, которое мы наблюдаем и с которым взаимодействуем.

Протоны и нейтроны

Физики часто делают предположение — и оно не обязательно хорошее — что в принципе законы и константы природы могут принимать любое количество произвольных форм и значений.

Если вы принимаете это, тогда, конечно, наша Вселенная, какой мы ее наблюдаем, должна иметь законы и константы, которые согласуются с существованием разумного наблюдателя.

Но если придерживаться этой линии мышления, вы никогда не поймете, как это произошло.

Эта линия ненаучного мышления поднимает свою уродливую голову, когда люди думают о проблеме космологической постоянной (или темной энергии), спрашивая, почему Вселенная тонко настроена, чтобы иметь такую величину космологической постоянной, какую мы наблюдаем, примерно на 10^120 порядков меньше, чем наш наивный прогноз. Аргумент примерно такой:

«Что ж, возможно, наши наивные расчеты космологической постоянной дают нам слишком большие числа, раз в 10^120 больше, но из 10^500 возможных вселенных хотя бы в нескольких из них будет правильная величина, а другие не имеют значения, потому что там никого нет».

Туманность

Этот аргумент не является неправильным настолько, чтобы быть равносильным отказу от физики или утверждения, что наша Вселенная объяснима и понятна с точки зрения физических законов и динамики.

Есть много других проблем, которые имеют похожие трудности, вроде величины асимметрии материи-антиматерии (на 10 порядков отличается от нашего прогноза), масс фундаментальных частиц (на 19 порядков отличаются от того, что мы ожидали) и относительной слабости силы гравитации (на 30 порядков слабее других).

Любой тип научного мышления имеет смысл только когда говорит вам чего-то, чего вы еще не знаете, а мы уже узнали, что живем в этой Вселенной и что она обладает наблюдаемыми свойствами.

Фраза «так и должно быть, потому что мы здесь» — одновременно и логически ошибочна (она могла быть другой, и мы все еще могли быть здесь), и ничему новому нас не учит.

Наша Вселенная может быть тонко настроена в определенной степени, но антропный принцип не расскажет нам, почему или зачем.

И это еще не все. Без знания того, почему и зачем Вселенная стала такой, какой она есть, у нас нет будет науки, во всяком случае она будет неполной. И этот ответ не удовлетворяет ни меня, а также не должен удовлетворять вас, если вы здравомыслящий человек.

Антропный принцип может вести нас, но он не дает ответы сам по себе.

(из инет ресурса)

опубликовано на сайте «Сознание Новой Волны»