Антропный принцип

Главной особенностью строения нашей Вселенной является то, что существующие в природе закономерности математически точные, универсальные и взаимосвязанные. 

Вопрос «Как появилась природа в том виде, в котором мы её наблюдаем?» задавали себе многие учёные, начиная со времён античности и заканчивая Эйнштейном и Гейзенбергом.

«Чем больше я исследую Вселенную и изучаю элементы её структуры, тем больше я нахожу доказательств того, что Вселенная в каком-то смысле знала, что мы появимся».

Физик Фримен Дайсон

Другими словами, законы природы были созданы таким образом, чтобы направлять Вселенную к возникновению и поддержанию в ней жизни. Данное понимание учёные назвали антропным принципом. Антропный принцип говорит: «всё во Вселенной спроектировано для того, чтобы в ней зародилась жизнь». Этот принцип был популяризирован учёными Мартином Рисом, Джоном Барроу и Джоном Лесли.

Законы природы и свойства материи в большинстве своём описываются различными уравнениями. Основу этих уравнений составляют постоянные величины — фундаментальные константы. В настоящее время все известные физические законы основываются на них. Все фундаментальные константы чётко определены.

К ним обычно относят следующие параметры:

• Скорость света 
• Гравитационная постоянная
• Постоянная Планка
• Масса электрона, протона, а также заряд электрона.

Есть ещё такие жизненно важные параметры, как постоянная электромагнитного взаимодействия, уровень энтропии во Вселенной и период полураспада бериллия-8, от которого зависит формирование углерода и других требуемых для жизни химических элементов [5].

Интересно, что фундаментальные константы не выведены из других общих принципов и на сегодняшний день нет теории, которая бы объясняла определённые значения этих постоянных величин. Они есть как факт. И учёные не понимают, почему у этих постоянных именно такие значения и каким образом они получаются. Единственное, что пока науке под силу — это их измерить.

По этому поводу Джон Барроу, один из физиков, который больше других работал над антропным принципом, сказал:

«Это Святой Грааль фундаментальной физики и означает, что численного расчёта ни одной из констант природы никогда произведено не было. Пока что единственный способ узнать их значения — это измерить их. Это кажется весьма неудовлетворительным». 

Джон Барроу

Учёными было подсчитано, что если значение даже одной из фундаментальных констант будет изменено самым незначительным образом, то Вселенная не сможет существовать [1].

На первый взгляд может показаться, что ничего существенного не произойдёт, если незначительно изменится какая-либо постоянная (например, постоянная Планка). Но проведённый анализ демонстрирует, что изменение даже одной из фундаментальных постоянных при неизменности остальных приводит к невозможности существования основных устойчивых связанных состояний: ядер, атомов, звёзд и галактик.

Любой человек, знакомый с физическими уравнениями, может это проверить.

Существует несколько удивительных соотношений между константами, характеризующими Вселенную. Они даже получили название «совпадение больших чисел».

В уравнениях и в физических теориях часто встречаются большие числа порядка 10³⁹ – 10⁴⁴. Этот факт первым обнаружил Поль Дирак, потому что такие совпадения косвенно указывают на взаимосвязь параметров микро- и макромира Вселенной.

Попытку объяснить эти совпадения предпринимали многие известные физики, например, Эддингтон, Дикке, Хойл, Картер, но выявленное множество совпадений больших чисел не находит объяснения. Они просто есть.

Одно из совпадений связывает постоянную Хаббла Н₀, то есть скорость расширения Вселенной, с атомными константами (например, масса протона, заряд электрона, постоянная Планка). Постоянная Планка является главной константой квантовой теории, которая описывает физику микромира и связывает величину кванта энергии с его частотой. 

На съезде Немецкого физического общества, состоявшегося 14 декабря 1900 года, Макс Планк представил формулу для спектральной плотности мощности излучения абсолютно чёрного тела с постоянной h. Идея была в том, что любая энергия поглощается или испускается только дискретными порциями — квантами. На основании этой константы учёные проводят спектральный анализ вещества и исследуют как макромир (галактики, чёрные дыры, Вселенную), так и микромир, то есть всё, что невозможно увидеть глазами. Скорость расширения Вселенной (постоянная Хаббла Н) — это наблюдаемый процесс, но наблюдают его с помощью спектрального анализа, в основе уравнений которого лежит частота энергии кванта — постоянная Планка.

Возникает вопрос: как объяснить это совпадение, если разница между размером ядра и размером Вселенной огромна? Могло ли это быть чистой случайностью или данный факт можно предсказать теоретически?

Джон Барроу считает: это возможно только для обитаемой Вселенной, так как только благодаря таким параметрам констант может возникать жизнь, характерная для нашей Вселенной.

В 1986 году Джон Барроу вместе с Фрэнком Типлером написали книгу «Антропный космологический принцип» (The Anthropic cosmological principle), в которой обозначили [2]:

• Вселенная в том виде, в каком она существует, была создана с целью генерировать и поддерживать наблюдателей.
• Наблюдатели необходимы для создания Вселенной.
• Для существования нашей Вселенной необходим ансамбль Вселенных с разными фундаментальными законами и константами.

Что это значит?

Согласно современной теории высокие температуры помогли объединиться фундаментальным частицам в начале образования Вселенной.

Так возникли вначале атомные ядра, а затем и простейшие атомы, водород и гелий — одни из самых лёгких элементов периодической таблицы Менделеева. Теоретические и наблюдательные данные указывают на образование данных элементов в первые три минуты после возникновения Вселенной. Сведения о распространённости элементов в природе получаются из спектрального анализа Солнца и звёзд, а также космических лучей. На рисунке показано соотношение количества ядер во Вселенной при разных значениях массы. 

Более 99% массы всех атомов — это водород (92%) и гелий (около 8%). Разнообразие остальных ста элементов и их изотопов укладывается в доли процента массы вещества Вселенной. Считается, что они образовались позже в процессе синтеза первых двух — водорода и гелия. Естественно, что на образование остальных элементов, особенно углерода (благодаря которому существует биологическая жизнь), нужно было некоторое время.

Заметив такую особенность, в 1961 году астрофизик Роберт Дикке определил, что возраст Вселенной, как мы его сейчас видим, не может быть случайным. Если бы возраст Вселенной был на одну десятую меньше её нынешнего возраста, не было бы достаточно времени, чтобы создать элементы помимо водорода и гелия. Значит, не смогли бы сформироваться даже планеты, не то что биологическая жизнь. На картинке ниже изображена периодическая таблица, показывающая в настоящее время предполагаемое происхождение каждого элемента. 

Если бы Вселенная была в 10 раз старше, чем она есть на самом деле, большинство звёзд было бы слишком старыми и превратились бы в белых карликов, и стабильным планетным системам также пришёл бы конец, так как звезда перед превращением в белого карлика поглощает все ближайшие планеты.

Важный момент: на сегодняшний день сила ядерного взаимодействия такова, что поддерживает стабильность ядра водорода, чтобы не произошло превращения водорода в гелий. Любое усиление или уменьшение этого взаимодействия приведёт к тому, что водород преобразуется в гелий. А без водорода невозможно существование воды и долгоживущих стабильных звёзд, которые необходимы для формирования той жизни, которую мы знаем. 

Таким образом, наши основные физические закономерности, а также численные значения фундаментальных постоянных являются не только достаточными, но и необходимыми для существования материи. Иначе говоря, если изменить что-то в физике, то произойдут не просто незначительные количественные изменения в физической картине, а рухнет её основа — существование основных состояний. Например, если в механических часах даже чуть-чуть изменить размер одной детали или винтика, то часы не будут работать. Это не совсем точный пример, но он нагляден для понимания тонкой настройки всей системы, которой является наша Вселенная. 

Есть две теории, объясняющие эту тонкую настройку. Одни учёные уверены: такая тонкая настройка свидетельствует о божественном дизайне. Другие предполагают, что Вселенная является одной из множества других (частью «мультивселенной») с той лишь разницей, что в нашей сформировались благоприятные условия для появления и поддержания жизни. И ни один известный учёный сегодня не доказывает, что тонкая настройка была лишь результатом случайных факторов, воздействующих в пределах одной Вселенной. 

Джон Лесли, ведущий теоретик в области антропного принципа, в своей книге «Безграничный разум» [3] доказывает, что тонкую настройку точнее всего объяснить божественным дизайном. Учёный отмечает, что его впечатляют не отдельные аргументы, которые относятся к примерам тонкой настройки, а тот факт, что эти аргументы присутствуют в изобилии. 

«Итак, если имели место компоненты внутренних механизмов природы, которые, возникнув, оказались очень удачными, а также полностью фундаментальными, то они вполне могут рассматриваться в качестве свидетельств, оказывающих значительную поддержку для веры в Бога». 

Джон Лесли

Идее божественного дизайна противопоставляется теория мультивселенной. Но даже существование мультивселенной не снимает вопрос о божественном Источнике. 

Один из наиболее известных приверженцев теории мультивселенной — космолог Мартин Рис. 

По его словам, тонкую настройку можно объяснить с помощью гипотезы о существовании множества «вселенных» с разнящимися законами и физическими константами. И так получилось, что наша Вселенная принадлежит к той разновидности, которая является подходящей для появления сложных механизмов и сознания. Мартин Рис говорит о том, что гипотезы о мультивселенной «весьма гипотетические» и нуждаются в теории, которая согласовано описывает физику сверхвысокой плотности, структуру элементов дополнительных измерений.

Интересная информация на эту тему звучит в передаче с участием Игоря Михайловича Данилова «О мире Духовном» [4].

Получается, что вся материя в нашей Вселенной работает на определённой частоте и питается одной энергией. Это единый резонанс или фундаментальная вибрация, единая вибрация. И антропный принцип как раз и является следствием этого феномена.

Вспомните, что фундаментальные константы мы пока можем только наблюдать, потому что учёные пока не нашли то начало, из которого всё происходит. Наша наука — это наука наблюдения, и она как раз и наблюдает тот факт, что вся материя в нашей Вселенной происходит от одного вида энергии.

В одном из интервью Стивен Хокинг, английский физик-теоретик, космолог и астрофизик, сказал:

«Огромное впечатление производит уникальный порядок. Чем больше мы узнаём о Вселенной, тем больше мы понимаем, что она управляется разумными законами. Если хотите, вы можете сказать, что этот порядок есть результат Божьего промысла».

Стивен Хокинг

---

Литература: