Реферат: Антропный космологический принцип: его естественнонаучный и философско-методологический смысл. Современная космологическая модель: основной космологический принцип

И само создание мира, его сохранение
и управление возвещает величие Божества.

Преп. Иоанн Дамаскин

ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ

Замечательным достижением космологии и физики XX века является описание эволюции Вселенной и ее материи (вещества и излучения), которое в общих чертах согласуется с изложением творения неба и земли, представленным в Книге Бытия пророком Моисеем. Напомним, что для 1-го дня творения главными совпадениями обоих описаний (при не слишком символической трактовке текста Библии) оказываются: начало материального мира (Вселенной), возникновение света (излучения) до образования Солнца и звезд и отделение света от тьмы (излучения от вещества).

Итак, согласно современным научным представлениям, мы живем в расширяющейся Вселенной, которая возникла 15-20 миллиардов лет назад как сгусток материи, из состояния "ложного" физического вакуума, созданного Творцом "из ничего". Этот сгусток вещества и излучения, имеющий гигантскую плотность, фантастически высокую температуру и размеры, на много порядков меньшие, чем размеры атомного ядра, начал расширяться, создавая пространство и время. Расширение Вселенной описывается стандартной космологической моделью, в которой начальный момент неудачно назван "Большим взрывом". Поскольку пространство и время формируются материей, то это - не взорвавшаяся, а скорее раздувающаяся Вселенная. Модель эволюционирующей Вселенной основана на астрономических и астрофизических результатах, а также на данных физики элементарных частиц. Она развивается уже более 70 лет и приобрела статус физической картины мира, органически входя в общую систему знаний. Модель позволяет оценить плотность материи, ее температуру (энергию) и размеры Вселенной в любой момент времени после начала творения. А используя энергетические зависимости элементарных частиц, она также предсказывает состав материи расширяющейся Вселенной.

Вместе с тем, к концу XX века ученые пришли к пониманию физических основ мироздания, которые фактически выступают в виде комбинаций всего 4-х видов взаимодействий (сил) - гравитационного (тяготения), сильного (ядерного), электромагнитного и слабого (радиоактивный распад). Эти силы описываются набором фундаментальных физических констант, таких, как гравитационная постоянная, скорость света, постоянная Планка, заряд электрона, масса протона и другие, которые связывают физику элементарных частиц и космологию. При этом считается, что константы приняли свои значения на ранней стадии расширения Вселенной довольно произвольно, то есть с научной точки зрения, в какой-то степени случайно. И вот, во второй половине XX века учеными найдена поразительная связь между точными значениями констант и возможностью возникновения жизни и разума во Вселенной. Даже незначительные изменения этих параметров приводят к структурам и свойствам Вселенной, в которой жизнь не реализуется.

ИЗМЕНЕНИЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНСТАНТ

Уже с самих ранних моментов эволюции расширяющейся Вселенной существуют параметры, которые с очень большой точностью определяют дальнейшее развитие Вселенной, приводящее к возникновению условий, необходимых для появления жизни и человека.

Так, например, энергия тяготения, зависящая от средней плотности материи, тормозит скорость расширения Вселенной, которая определяется кинетической энергией разлета. При некой критической плотности материи эти энергии уравновешиваются. Тогда в момент времени t=10-35 сек. (единица, деленная на число с 35 нулями) от начала возникновения Вселенной средняя плотность должна быть равна критической с фантастической точностью - 10-55. Если бы средняя плотность была больше критической, то Вселенная через несколько миллионов лет начала резко сжиматься и сколлапсировала в начальное состояние, не развившись до современной эпохи. При средней плотности, меньшей критической, произошло бы быстрое расширение Вселенной, при котором материя не успевала развиться до форм, необходимых для жизни. В этом случае не успевают образоваться атомы водорода и, следовательно, сформироваться звезды, планеты и галактики.

Другой пример. Так как в начальный момент творения Вселенной вместе с материей формируется пространство, то его размерность является одним из важнейших параметров нашего мира. Однако его значение не выводится из физических принципов, а считается случайным числом. Но анализ законов тяготения и электродинамики показывает, что только в трехмерном пространстве возможны устойчивые орбиты движения небесных тел и электронов в атомах. При меньших размерностях движение оказывается очень ограниченным, а при больших - невозможно образование планетных систем и химических элементов. Таким образом, только в трехмерном пространстве обеспечивается развитие материи к разумной жизни.

Далее, в одном из ранних периодов эволюции Вселенной (t<10-4 сек.) материя представлена тяжелыми частицами и античастицами, образующими вещество и антивещество. При взаимодействии частицы с античастицей происходит их уничтожение (аннигиляция), то есть они превращаются в излучение. Если бы число частиц и античастиц оказалось бы поровну, то все вещество и антивещество аннигилировало в излучение, эволюция вещества прекратилась, а Вселенная представляла бы собой расширяющийся объем, наполненный одним излучением. Естественно, во Вселенной без вещества зарождение жизни представляется невозможным. Однако в этот период количество частиц оказалось на одну миллиардную часть больше, чем количество античастиц, и после аннигиляции этот избыток вещества обеспечил дальнейшее развитие материи вплоть до появления жизни и человека.

Конец этого периода (адронной эры) характеризуется ядерным синтезом, то есть начинают образовываться протоны (ядра водорода) и нейтроны (нейтральные частицы, участвующие в формировании ядер атомов). Протон - стабилен, а свободный нейтрон распадается за 15 мин. При образовании ядер очень важна точность разности масс нейтрона и протона. Уменьшение этой разности приводит к радиоактивности протона и стабильности нейтрона. В этом случае во Вселенной не оказалось бы стабильных атомов водорода, а мир состоял бы в основном из атомов гелия. Но без водорода нет ни органических молекул, ни воды, то есть нет жизни.

Вообще, состав вещества Вселенной крайне чувствителен к изменению величин масс протона, нейтрона и электрона. Так, увеличение массы электрона привело бы к аналогичному эффекту, описанному выше, и преобладанию атомов гелия во Вселенной.

Дозвездный период (эра излучения) заканчивается образованием атомов водорода и гелия, из которых далее формируются звезды. Ядра других элементов синтезируются в недрах звезд в результате ядерных реакций. Эти элементы распространяются во Вселенной при взрыве сверхновых звезд. Однако при изменении масс протона, нейтрона и электрона в любую сторону время жизни звезд резко сократилось бы. Они быстро взорвались бы, и для накопления жизненно важных элементов (например, углерода и кислорода) не хватило времени.

Кроме того, если бы константа слабого взаимодействия оказалась больше или меньше своего современного значения, то сверхновые звезды вообще не взрывались бы, а Вселенная состояла только из водорода и гелия. Поэтому химический состав Вселенной, из которого состоит вся природа и человек, не сформировался бы.

Химический состав Вселенной очень чувствителен также и к константе ядерного взаимодействия. Если бы величина этого параметра была меньше, то стабильных (не радиоактивных) ядер образовалось значительно меньше. При уменьшении константы на 50% углерод и железо оказались бы радиоактивными ядрами и не смогли участвовать в образовании органического и неорганического вещества, то есть жизнь не возникла бы.

Таким образом, согласно современным научным представлениям, и человек, и окружающая его природа состоят из "космической пыли", которая формировалась при точных параметрах физических законов. Здесь уместно вспомнить и Библейский текст: И создал Господь Бог человека из праха земного... (Быт. 2:7).

Есть также строгие ограничения и на место обитания человека во Вселенной. Так, если бы гравитационная постоянная была слабее, а константа электромагнитного взаимодействия чуть сильнее, то все звезды оказались бы красными гигантами. При отклонении этих параметров в другую сторону, то есть если бы тяготение было бы сильнее, а электромагнитные силы - слабее, все звезды стали бы голубыми карликами. В обоих случаях образование населенных планет не произошло бы.

Этот перечень нарушений точных значений фундаментальных физических констант, препятствующих возникновению и развитию жизни во Вселенной, можно продолжить почти до бесконечности. В него также входят: изменения скорости света и энергии связи ядра дейтерия, наличие резонансного уровня энергии в ядре углерода, изменения параметров Земли (расстояние до Солнца, положение в Галактике, состав атмосферы, очень узкие пределы изменчивости биосферы и т.п.) и многое другое.

Таким образом, научные результаты показали поразительную внутреннюю гармонию природы, выразившуюся в числовых соотношениях фундаментальных физических констант из разных разделов физики и астрономии, описывающих структуру и свойства Вселенной. Оказалось, что только при этих соотношениях возможна жизнь и появление разумного человека во Вселенной.

АНТРОПНЫЙ КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

Слишком большое количество "счастливых случайностей", свидетельствующее об удивительной закономерности и гармонии мироздания, требует метафизического объяснения целесообразности возникновения и развития Вселенной. Поэтому во второй половине XX века некоторые ученые, в основном с атеистическим мировоззрением, сформулировали антропный космологический принцип, который должен связывать космологию, свойства Вселенной и факт существования человека ("наблюдателя") в ней.

Использование антропного принципа сначала носило чисто мировоззренческий характер, в отличие от физических принципов, таких, как принцип Ферма в оптике или принцип Паули в квантовой механике. Отсюда и неоднозначное отношение к антропному принципу как философов, так и физиков. Позже, как принцип эвристический, его стали использовать некоторые физики при построении теорий квантовой космологии.

Рассматриваются слабый и сильный антропные принципы. Слабый исходит из предположения о существовании бесконечного множества причинно не связанных, случайных вселенных во времени и пространстве с бесконечным разнообразием значений фундаментальных физических констант. Среди этих вселенных случайно появилась наша Вселенная, в которой соотношение фундаментальных параметров позволяет возникнуть и развиваться жизни и разуму, то есть "наблюдателю".

Таким образом, в слабом принципе возрождаются старые атеистические концепции многократных и случайных возникновений вселенных при бесконечных повторениях их космологического развития. Кажется, гипотеза о существовании множества других вселенных является метафизической спекуляцией. Действительно, из-за причинной несвязанности таких вселенных каждый "наблюдатель" никогда ничего не узнает о других вселенных, кроме своей, - для него другие вселенные принципиально не наблюдаемы и, возможно, не существуют.

Сильный антропный принцип гласит, что наша уникальная Вселенная со всеми ее точными законами и константами должна быть такой, чтобы на некотором этапе ее эволюции обеспечивалось возникновение человека разумного, то есть "наблюдателя". Считается, что квантовая механика и квантовая космология не имеют смысла без "наблюдателя".

Появление антропных принципов в науке свидетельствует о попытках ответить на фундаментальные метафизические вопросы, например, почему Вселенная, ее возникновение и эволюция прекрасно описываются точными рациональными законами, обеспечивающими появление жизни? Кроме того, изучение этих законов породило метафизическую проблему происхождения законов природы и их математического выражения. При попытке ответа на эти вопросы в рамках самой физики возникает "геделевская трудность", и только метафизические предпосылки позволяют как-то обосновать внутреннее совершенство мироздания. Пантеист А. Эйнштейн говорит: "Я не могу найти слова лучше, чем "религия", для обозначения веры в рациональную природу реальности". Православные же следуют апостолу Павлу: Верою познаем, что веки устроены словом Божиим, так что из невидимого произошло видимое (Евр. 11:3).

Вместе с тем, кроме как метафизически антропный принцип можно интерпретировать и с религиозной точки зрения. Поскольку эволюция Вселенной подчинена определенной цели - созданию человека разумного, то Вселенная произошла не случайно, а ее гармония и взаимосвязанность свидетельствует о Разуме Творца. Но так как открываемые наукой законы не самодостаточны, то необходимо и богословское понимание эволюции Вселенной и места человека в ней.

ХРИСТИАНСКИЙ АНТРОПОЦЕНТРИЗМ

Космологический антропный принцип, постулируемый учеными XX века, пытается метафизически обосновать закономерности эволюции Вселенной, приводящие к появлению человека разумного ("наблюдателя"). Однако впервые концепцию астрономического антропоцентризма в XIX веке сформулировал американский биолог А. Р. Уоллес (один из авторов теории биологической эволюции) и придал ей религиозное истолкование. Но уже в Библии предлагается антропология, в которой человек занимает центральное место в Божием творении Вселенной.

В 1-й главе Книги Бытия создание человека дается как завершение творения Вселенной: И сказал Бог: сотворим человека по образу Нашему, [и] по подобию Нашему, и да владычествуют они над рыбами морскими, и над птицами небесными, [и над зверями,] и над скотом, и над всею землей, и над всеми гадами, пресмыкающимися по земле. И сотворил Бог человека по образу Своему, по образу Божию сотворил его; мужчину и женщину сотворил их (Быт. 1:26-27). В ней показано, что человек сотворен после того, как возникли все необходимые элементы и среда обитания. А при изучении эволюции материи Вселенной прослеживается схематическая эволюционная цепочка: элементарные частицы и излучение - протоны и нейтроны - ядра водорода и гелия, электроны - атомы водорода и гелия - атомы химических элементов - молекулы - растения - животные - человек. Человек, как и в Библии, здесь оказывается высшей ступенью космической эволюции и, согласно антропному принципу, является тем "наблюдателем", который призван познавать Вселенную.

В библейских же текстах подчеркивается творение одухотворенного человека: И создал Господь Бог человека из праха земного и вдунул в лице его дыхание жизни, и стал человек душою живою (Быт. 2:7). При этом человек считается не только венцом творения, но и владыкой Вселенной, то есть Вселенная сотворена для человека. Об этом говорит и псалмопевец: Когда взираю я на небеса Твои - дело Твоих перстов, на луну и звезды, которые Ты поставил, то что есть человек, что Ты помнишь его, и сын человеческий, что Ты посещаешь его? Не много Ты умалил его перед Ангелами: славою и честию увенчал его; поставил его владыкою над делами рук Твоих; все положил под ноги его... (Пс. 8:4-7).

Кроме того, человек сотворен не только как конечное и совершенное существо в цепи творений, но и как образ Божий, призванный стремиться к Божию подобию. Вот как пишет об этом святитель Григорий Богослов: "Божественный Логос воспринял частицу вновь сотворенной земли, вылепил Своими бессмертными руками наше тело и сообщил ему жизнь: ибо дух, который Он вдохнул в него, есть поток невидимой Божественности. Так, из грязи и духа, был сотворен человек - образ Бессмертного..." (Догматические поэмы, 8).

Творение человека по образу Божию означает получение им уникальных способностей, отражающих Божественные свойства. Так как Творец есть Личность, Премудрость и Любовь, то эти качества отражены в человеке как стремление к свободе и знанию, как способность к творчеству и любви. "Сотворенность по образу Божию означает, что царственность присуща человеку с момента творения.... Божественность есть премудрость и логос: ты видишь в себе разум и мысль, что являются образом перворазума и первомысли..." (Святитель Григорий Нисский. Об устроении человека).

Таким образом, человек оказывается и продуктом эволюции Вселенной, и сыном Божиим. Он как бы "граница" между Творцом и материей. "Человек сотворен животным, чтобы стать богом", - говорит святитель Василий Великий. А Г. Р. Державин поэтически отразил эту двойственность человека в оде "Бог":
Частица целой я вселенной,
Поставлен, мнится мне, в почтенный
Средине естества я той,
Где кончил тварей Ты телесных,
Где начал Ты духов небесных
И цепь существ связал всех мной.
Я связь миров повсюду сущих,
Я крайня степень вещества;
Я средоточие живущих,
Черта начальна Божества;
Я телом в прахе истлеваю,
Умом громам повелеваю,
Я царь - я раб - я червь - я бог!

Это поэтическое описание человека вполне соответствует образу "наблюдателя", ради которого возникла и эволюционирует Вселенная, согласно антропному космологическому принципу.

Из божественных способностей человека, вложенных в него Творцом, следуют и обязанности: "Сотворивший человека для того, чтобы он участвовал в Его полноте, так распорядился его природой, чтобы она содержала в себе начаток всякого блага и чтобы каждая из ее способностей пробуждала в человеке желание соответствующего Божественного качества" (Святитель Григорий Нисский, Большое огласительное слово, 5).

Одной из божественных способностей человека является его стремление к познанию своего Творца как Творца Вселенной и как Отца Небесного, к подобию Которому он призван стремиться. Христос призывает: Будьте совершенны, как совершен Отец ваш Небесный (Мф. 5:48). И первая возможность познания Творца заложена в изучении Его творений - природы: "...Мы можем познать Его, во-первых, созерцая благоустроение сотворенной Им Вселенной, которая в некотором роде является отражением и подобием Его Божественных прообразов..." (Священномученик Дионисий Ареопагит. О божественных именах). Бог - Творец открывается человеку при изучении природы в ее закономерностях: Ибо невидимое Его, вечная сила Его и Божество, от создания мира через рассматривание творений видимы... (Рим. 1:20). Таким образом, природа - "естественное Откровение" Творца, которое познается и исследуется рациональными научными методами. Здесь человек выступает как "наблюдатель" в терминологии антропного принципа.

Вторая возможность - "сверхъестественное Откровение" Творца, которое дается через Предание и Писание. К последней принадлежат творения святых отцов и Библия.

"Естественное Откровение" свидетельствует, что материальная Вселенная подчиняется определенным физическим законам, которые не являются самовыражением материи, а формируются Словом Божиим. Очевидно, творению материи предшествует Божественный замысел, устанавливающий идеальные законы природы и обеспечивающий гармонию и красоту мироздания. Поэтому можно сказать, что природа является материальным воплощением мысли Творца. Отсюда следует, что Вселенная и все, что ее наполняет, существует потому, что есть законы классической и квантовой механик, термодинамики, ядерной и молекулярной физики и других разделов науки. При этом Творец создает Вселенную "из ничего": 1. В начале было Слово, и Слово было у Бога, и Слово было Бог. 2. Оно было в начале у Бога. 3. Все через Него начало быть, и без Него ничто не начало быть, что начало быть (Ин. 1:1-3). Одним из величайших чудес Божественного естественного откровения вместе с Боговоплощением считается творение "из ничего".

Человек, несмотря на многие Божественные способности, не создает законов природы и поэтому не способен творить "из ничего". Он только открывает их, исследуя природу, и его творчество в основном связано с познанием материи и с переделкой ее форм. Ученый с религиозным мировоззрением считает законы природы крупицей божественного Разума, а саму природу - "естественным откровением" Творца. Такой ученый выступает и как "наблюдатель", согласно антропному принципу, и как "богослов" природы. Изучение "естественного откровения" и сопоставление его с Откровением сверхъестественным позволяют такому ученому построить христианскую метафизику, в которой центральное место отведено Богу - Творцу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, при сравнении христианского антропоцентризма с сильным антропным космологическим принципом мы в обеих концепциях находим человека, ради которого создана и развивается Вселенная и ее материя. Кроме того, в обеих концепциях человек призван познавать природу, то есть Вселенную. Но в христианской антропологии такое познание подразумевает открытие Творца через Его творения и почитание Его как своего прообраза. В антропном же принципе человек выступает только как ученый ("наблюдатель"), для появления которого материя Вселенной случайно эволюционировала, используя точные законы природы. Здесь остается загадкой, как "наблюдатель", появившийся спустя 15 миллиардов лет, мог повлиять на уже сформировавшуюся Вселенную, если и само возникновение Вселенной объявляется случайным актом. В этой метафизической интерпретации антропный принцип содержит довольно неудачную альтернативу Божественному замыслу и творению.

С другой стороны, экспериментальные и теоретические результаты астрофизики, космологии, физики элементарных частиц и других дисциплин можно рассматривать как явное свидетельство творческого подбора фундаментальных параметров материи, выполненного Творцом при создании Вселенной. Вместе с творением Вселенной этот подбор обеспечил возникновение и развитие высокоорганизованной живой материи и человека, который, создав науку, открыл в творении мысль премудрого Творца. Такая интерпретация сильного антропного принципа совпадает с христианским антропоцентризмом в части взаимоотношений человека и природы, оставляя в стороне другие призвания человека как христианина. Ибо - Небеса проповедуют славу Божию, и о делах рук Его вещает твердь (Пс. 18:2).

Естественно, что указанная общность антропного принципа и христианского антропоцентризма противоречит концепции так называемого "креационизма", отвергающей эволюцию материи Вселенной и постулирующей невмешательство Творца в сотворенную природу, к которой принадлежит и телесный человек. Между тем, антропный принцип свидетельствует о точных параметрах, приведших в процессе эволюции к формированию материи, из которой созданы и среда обитания, и сам телесный человек. Христианский же антропоцентризм дополнительно настаивает также на сотворении и его духовной сущности, обеспечивающей полноту и целостность человеческой личности. Так, "Великий Зодчий вселенной замыслил и создал существо, наделенное двумя природами - видимой и невидимой. Бог сотворил человека, создав его тело из предшествующей материи, оживленной Его собственным духом... Так родился в некотором роде новый космос, большой и малый одновременно... животное, идущее к иной родине и - венец таинства -уподобившийся Богу простым принятием Божественной воли" (Святитель Григорий Богослов, Слово 45, на Пасху).

Наконец, появление антропного принципа указывает на неосознанное стремление некоторых ученых к познанию Божественной Премудрости, которое "...мы можем достигнуть, как было сказано, и путем исследования всего сущего, ибо Премудрость, по Писанию, - устроительница Вселенной, от века созидающая все сущее, а также Причина нерушимого порядка и согласия во всем мире..." (Священномученик Дионисий Ареопагит. О Божественных именах).

Аннотация
В этом топике обосновывается почему космологический принцип не применим в части распространенности жизни во Вселенной.
Рассматриваются предполагаемые механизмы зарождения жизни и на основании их рассмотрения делается вывод о чрезвычайной редкости жизни во Вселенной.

1. Космологический принцип

Современная космологическая теория базируется на следующем основном положении, называемом космологическим принципом: каждый наблюдатель в один и тот же момент времени, независимо от места и направления наблюдения обнаруживает во Вселенной одну и ту же картину. Независимость от места наблюдений, т.е. равноправие всех точек пространства, носит название однородности, независимость от направления, т.е. отсутствие выделенного направления в пространстве - изотропии Вселенной.

Уже непосредственно из космологического принципа следуют некоторые важные выводы относительно строения Вселенной. Например, Вселенная как целое не должна вращаться (поскольку ось вращения была бы выделенным направлением), у нее не должно быть центра и пространственной границы (иначе нарушалось бы условие однородности Вселенной). Вообще, главный вывод, вытекающий из космологического принципа, это безграничность Вселенной. Можно сказать, что это утверждение является определением самого понятия “Вселенная”. ()

Но данный принцип выполняется лишь приближенно. Галактики, звезды, планеты, наконец, живые существа являются отклонениями от однородности Вселенной, поскольку их существование означает, что физические условия в разных точках различны. ( см. там же)

Последнее, как правило, очень часто игнорируется и наши рассуждения при этом примерно следующие: "Вселенная изотропна и однородна и везде должны действовать одинаковые законы физики и химии. Мы здесь есть, и порождены этими законами (по крайней мере не противоречим им) следовательно мы вправе предположить, что раз там где-то такие же законы там тоже жизнь есть и тоже и разумная." Таким образом этими рассуждениями мы одной неоднородности Вселенной приписываем свойство того, чем она не является - свойство однородности. Нас не удивляет, что нет абсолютно одинаковых Галактик - что мол взять с флуктуаций. Но интуитивно трудно отрешиться от мысли, что сам факт наличия жизни это разновидность флуктуации , которая не обязана присутствовать везде и всюду. Очень и очень трудно. Поэтому я и не надеюсь, что даже понимание того, что жизнь как раз есть не следствие космологического принципа, а наоборот отклонение от него кого-то сможет убедить, что она редкая. Нам это просто психологически не комфортно. Я бы представил этот психологический эффект, на уровне физического явления так, предположим, что какая-нибудь близкая Галактика (а может и наша), при тех же законах физики полностью, ну или на 90% состояла бы из желтых карликов, такая вот была бы аномалия. Нам тогда было бы очень трудно представить, что нигде больше нет таких Галактик, поскольку мы одну наблюдаем. А сейчас мы уверены, что таких Галактик быть не может и можем привести море доводов почему они невозможны. Такой вот психологический парадокс.

2. Пара аргументов за широкое распространение жизни и возражения на них

2.1. Это мой собственный аргумент, когда я еще был сторонником широкого распространения жизни во Вселенной.

Я рассуждал примерно так: наблюдения история её существования показывает, что жизнь это очень устойчивая система. Она существует и в подледных океанах и в горячих источниках и в Марианской впадине и в термосфере, чуть ли не высоте 400 км. Она переживала шесть массовых вымираний, но сохранилась. Если верна гипотеза "Земли-снежка", то она пережила миллионы лет на полностью оледеневшей планете. В общем это система со сверхустойчивым равновесием, как не выпихивай её из "лунки существования" - она возвращается к исходному состоянию - "существование жизни". Стало быть, рассуждал я, раз это некая физико-химическая зона равновесия, то её появление есть просто естественный процесс скатывания физико-химических процессов в эту "лунку".
И где-то я высказал это свой аргумент на просторах интернета. На, что мне было высказано возражение, которое я вынужден был принять, ввиду его справедливости. Возражение выглядело примерно так: "Да действительно, это жизнь устойчивая система, это некая "потенциальная яма" - попав в которую уже трудно выбраться из неё. Но "нежизнь" тоже устойчивая система и преодолеть "потенциальный барьер" между этими двумя устойчивыми состояниями очень и очень трудно". Это конечно не дословно, но смысл был такой.
Ситуация очень похожа на квантовомеханическое представление о "ложном" и "истинном" вакууме.
Только в роли "ложного вакуума" - устойчивая жизни, а "истинного" - "не жизнь".

2.2. Второй аргумент достаточно известен: "Как показывает палеонтологические исследования, жизнь на планете Земля появилась очень рано, практически сразу, как появились мало-мальские условия для этого. Первые признаки её существования это где-то 3,8 млрд. лет назад (графитовые отложения Исуа, Гренландия).
Ну и практически достоверно - строматолиты 3,5 млрд. лет назад. Что означает, фактически вероятность зарождения жизни, в соответствующих условиях близкую к единице."

На этот аргумент, сами того не ведая, возразили исследователи группы Сазерленда, доказавшие возможность абиогенного синтеза всего необходимого спектра "кирпичиков" для появления жизни:
Цианосульфидный протометаболизм - верный путь к земной жизни

Это процесс у них отнесен к эпохе поздней метеоритной бомбардировки:

Цитировать

Вот как это могло происходить.

При столкновениях углеродистое вещество метеоритов соединялось с атмосферным азотом, в результате этой высокотемпературной реакции синтезировался цианистый водород. Из метеоритного шрейберзита - железо-никелевого фосфида - при импактных высокоэнергетических событиях получались фосфаты. В присутствии воды (вот она - теплая лужа!) цианистый водород растворялся и соединялся с железом, образуя ферроцианид. Туда же смывались хлориды, растворимые соединения натрия, калия, кальция - всего того, что в достатке имела молодая Земля. Когда лужа испарялась, а она должна была испаряться из-за высокой температуры на поверхности планеты и метеоритной бомбардировки, ферроцианид нагревался и, взаимодействуя с калием, натрием, кальцием образовывал соответствующие цианиды, углерод и карбиды. Этот слой твердых солей исключительно перспективен, так как при их растворении и нагревании получается набор необходимых для «жизни» ингредиентов: цианистый водород, цианамид, ацетилен. Последний образуется при растворении карбида кальция в воде. Фосфаты и сероводород прилагаются.

Чтобы приготовлялся бульон, наша лужа должна была периодически высыхать и снова заполняться водой, периодически освещаться светом и временами погружаться в темноту. И тогда в ней сам собой мог пойти синтез сразу всех необходимых биологических молекул: нуклеотидов, аминокислот, липидов. Ученые предложили взаимосвязанную сеть реакций, и уж если старт дан, то на выходе получится весь набор. И нет нужды гадать, что было раньше - аминокислоты и белки или сахара с рибонуклеотидами. Всё было сразу. Теплая лужа - это горячий и пересыхающий водоем, заполненный синильной кислотой и сероводородом, освещенный жестким ультрафиолетом: добро пожаловать, жизнь!

Т.е. у жизни был только короткий период, когда она могла появиться. Тогда или никогда. Иначе "кирпичики жизни" просто рассыпались бы. А раз мы здесь, то какая бы малая вероятность появления у жизни не была, она появилась в единственно возможный для её появления момент.

3. Дьявол прячется в деталях

Есть такая особенность у нашего мышления - наша способность обобщать. Рассматривать все с высоты птичьего полёта. Оно хорошо для выдвижения научных гипотез, создания художественных образов, интуитивного постижения предметов. Но у этого способы мышления есть недостаток, такое мышление "туманное", "размытое" и в данном случае, в вопросе зарождения жизни, этот способ мышления (смыслы без подробностей) приводит к заблуждению. Мы знаем, что происхождение жизни это некий физико-химический вопрос, и предполагаем, упрощенно рассуждая, что раз жизнь появилась в результате естественных физико-химических процессов, а это так есть, то данный процесс должен воспроизводится "здесь и везде". А вот последнее как раз заблуждение. И вот почему.

То, что "кирпичики" здания жизни появляются вполне закономерно, я описывал выше (исследования группы Сазерленда). Даже более того, известны некаталитические процессы при которых могут "собираться" длинные цепочки ДНК/РНК полимеров: Тепловой поток через открытую пору способствует непрерывной репликации нуклеиновых кислот и отбору более длинных цепочек .
Но вот тут-то и начинаются особенности, которые не видны при обобщенном "размытом" мышлении, но меняют всю картину кардинально в подробностях. А дело вот в чем - абиогенный процесс полимеризации нуклеотидов совершенно случаен. В каком порядке подгоняются к концу цепочки строящегося ДНК/РНК нуклеотиды - это результат броуновского хаотичного процесса.
А для того, чтобы запустился процесс молекулярной эволюции, не подходит любой полимер ДНК/РНК. Нужен определенный ДНК/РНК о определенной последовательностью нуклеотидов, с "исходным кодом жизни". Какой именно не важно, это зависит от конкретной гипотезы происхождения жизни, суть в том, что не любой. Вариантов таких "нужных" последовательностей гораздо меньше, чем все генеральная совокупность вариантов сочетаний последовательности кода нуклеотидов. Эта случайность сборки и и дает низкую вероятность зарождения жизни от ~10^-20 до 10^-1000 . Для мультиверса размером 10^1000000000000 планковских величин это, конечно много раз сбывающееся событие. А для нашей Вселенной, размером 14*10^9, это если попадет на нас, то пожалуй очень редкий, если не единственный случай на Вселенную.

4. Пути отступления от логики неизбежного одиночества.

Я как-то взялся оценить, какова вероятность зарождения жизни, в зависимости от количества попыток у Земли, и возможной доли рибозим (каталитических активных РНК) в общей генеральной совокупности всех возможных вариантов сочетаний нуклеотидов и у меня получилось, что чисто теоретически возможна вероятность зарождения жизни близкая к единице:

Если, например, в последовательность из 200 нуклеотидов, окажется 10^80 вариантов "дающих жизнь" рибозим.

Но здравый смысл подсказывает, что вряд ли такое возможно. А исследований в этой области (пусть компьютерным моделированием) никем не проводилось. Не говоря уже об экспериментах.

В статье «Космологическое обсуждение общей теории относительности», опубликованной в 1917 г., Эйнштейн постулировал, что ни одна из усредненных характеристик космической среды не выделяет преимущественного положения или преимущественного направления в пространстве. Эйнштейн назвал эту гипотезу космологическим принципом.

В космологическом принципе нашли свое отражение воззрения на Вселенную, которых придерживались Ньютон и Гюйгенс, а еще ранее - Джордано Бруно, Лукреций и древнегреческие атомисты в V в. до н. э. Эйнштейн понял, что этот принцип позволяет разрешить проблему, поставленную Махом, т. е. показать, что распределение массы во Вселенной и ее движение определяют локально инерциальные системы отсчета. В теории гравитации Эйнштейна структура пространства-времени и распределение энергии (массы) и импульса взаимозависимы, однако эта теория не утверждает, что распределение энергии и импульса определяет структуру пространства-времени. Рассмотрим, например, Вселенную, которая представляет собой точечную массу. Как известно, траектория пробной частицы, движущейся вокруг точечной массы, представляет собой медленно вращающийся (кеплеровский) эллипс. Но вращающийся относительно чего? Теория Эйнштейна отвечает на этот вопрос точно так же, как теория Ньютона, а именно: она утверждает, что изолированная точечная масса сама по себе не позволяет определить невращающуюся систему отсчета. Однако если распределение энергии и импульса удовлетворяет космологическому принципу, то открывается возможность дать строгое определение понятию «покоящаяся система отсчета» и указать, как такую систему отсчета выбрать. С точки зрения применения этот локальный стандарт покоя неотличим от абсолютного пространства Ньютона.

Космологи расходятся во мнениях относительно значения космологического принципа. Одни считают его лишь приближенным методом описания Вселенной, другие рассматривают как непреложный закон. Это различие во мнениях отражает более фундаментальные разногласия, касающиеся взаимосвязи космологии и физики. В физике имеется четкое различие между законами, которые выявляют устойчивые, математические закономерности, лежащие в основе природных явлений, и начальными условиями, которые отражают случайные, зависящие от обстоятельств аспекты природных явлений. Почти эллиптическая форма планетных орбит - неотъемлемая особенность строения Солнечной системы, поскольку такая форма орбит однозначно следует из закона всемирного тяготения Ньютона. Эксцентриситеты и наклонения орбит - случайные элементы. Закономерности в таких случайных элементах (орбиты планет по форме близки к окружностям и лежат почти в одной плоскости), по-видимому, обусловлены эволюционными процессами, которые не относятся к начальным условиям. Подобным образом некоторые космологи утверждают, что крупномасштабную однородность и изотропию наблюдаемой части Вселенной также следует объяснять особенностями эволюции, а не начальными условиями.

На это можно возразить, что условия, определяющие свойства Вселенной как целого, качественно отличаются от условий, которые обусловливают свойства обычных астрономических систем. Обстоятельства, под влиянием которых сформировались свойства отдельных звезд, несомненно, случайны. Мы не спрашиваем, например, почему масса Солнца равна 1,991×10 33 г, а не 1,992 x10 33 г. Статистические свойства звездной популяции, к которой относится Солнце, могут быть менее случайными.

Естественно предположить, что Вселенная в целом характеризуется определенной совокупностью статистических свойств, часть которых предсказуема по крайней мере в принципе, а остальные следует принимать за аксиомы, как и сами законы. Одной из таких аксиом считается космологический принцип, предполагающий, что сама Вселенная должна обладать той же пространственной симметрией, что и законы, которые описывают ее строение и эволюцию. По общему мнению, это слишком смелое допущение, но альтернативная гипотеза кажется не только спорной, но и невразумительной. Если рассматривать космологический принцип как приближенное описание доступной наблюдению части Вселенной, то что можно сказать о Вселенной в целом? Отказаться вообще делать какие-либо предположения - это значит отказаться от попыток интерпретировать результаты космологических наблюдений или понять связь между локально инерциальными системами отсчета и удаленным веществом. Предположить, что космологический принцип применим, но лишь как приближение к реальности, - значит предположить, что существуют преимущественные точки и направления. Подобное утверждение было бы еще более сильным допущением, чем космологический принцип, причем таким, которое не имеет никаких доказательств.

И наконец, в отличие от теории Ньютона теория гравитации Эйнштейна не есть только теория гравитационного взаимодействия. Это также теория пространства-времени, а следовательно, и Вселенной в целом.

Доказательства существования Бога. Аргументы науки в пользу сотворения мира Фомин А В

АНТРОПНЫЙ КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

АНТРОПНЫЙ КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

Почему из бесконечной области всевозможных значений фундаментальных физических постоянных, характеризующих физические взаимодействия, и бесконечного разнообразия начальных условий, которые могли существовать в очень ранней Вселенной, реализуются величины и условия, приводящие к вполне конкретному набору особенностей, наблюдаемых нами?

Можно показать, что устойчивые движения двух тел, отсутствуют при числе пространственных координат больше трех. Еще в 20-е годы XX столетия

П. Эренфест показал, что если, бы число пространственных координат (N) было равно четырем, то не существовало бы замкнутых орбит планет и, естественно, Солнечной системы и человека. При N = 4 была бы невозможна также атомная структура вещества. При N меньше двух движение происходит в ограниченной области. Только при N = 3 возможны как связанные, так и несвязанные движения, что как раз и реализуется в наблюдаемой Вселенной.

Исследования показывают, что Вселенная, в которой мы живем, удачно приспособлена для нашего существования. Основные свойства Вселенной объясняются значениями нескольких фундаментальных постоянных (гравитационная постоянная, масса протона и электрона, заряд электрона, скорость света и другие).

В наблюдаемой Вселенной существует удивительное совпадение, вернее, согласование энергии расширения Вселенной и гравитационной энергии. Значения фундаментальных констант гравитационного, сильного, электромагнитного взаимодействий имеют такие значения, что обеспечивают возможность возникновения галактик и звезд, в том числе стабильных, в которых термоядерные реакции протекают в течение многих миллиардов лет

Для иллюстрации связи характеристик Вселенной с физическими константами представьте себе, что произошло бы при изменении значений фундаментальных мировых постоянных. Например, если бы масса электрона была в три-четыре раза выше ее нынешнего значения, то время существования нейтрального атома водорода исчислялось бы несколькими днями. А это привело бы к тому, что галактики и звезды состояли бы преимущественно из нейтронов и многообразия атомов и молекул, их в современном виде просто не существовало бы.

Современная структура Вселенной очень жестко обусловлена разницей в массах нейтрона и протона. Разность очень мала и составляет всего около 10-3 от массы протона. Однако если бы она была в три раза больше, то во Вселенной не мог бы происходить нуклеосинтез и в ней не было бы сложных элементов. Увеличение константы сильного взаимодействия всего на несколько процентов привело бы к тому, что уже в первые минуты расширения Вселенной водород полностью выгорел бы и основным элементом в ней стал бы гелий.

Константа электромагнитного взаимодействия тоже не может существенно отклоняться от своего значения 1/137. Если бы, например, она была 1/80, то все частицы, обладающие массой покоя, аннигилировали бы и Вселенная состояла бы только из безмассовых частиц.

Достаточно было бы сравнительно небольшого отличия констант от существующих в действительности, чтобы либо галактики и звезды вообще не успели возникнуть к нашему времени (если бы константа гравитационного взаимодействия была на 8-10% меньше), либо звезды эволюционировали слишком быстро (если бы она была больше на 8-10%). В соотношении констант обнаружены такие тонкости, что, например, константа сильного взаимодействия обеспечивает протекание ядерного синтеза в недрах звезд с образованием углерода и кислорода, которые поставляются в космос при взрыве сверхновых звезд и служат в дальнейшем материалом для формирования звезд второго поколения типа Солнца и планетных систем. Ясно, что даже небольшого отклонения от константы сильного взаимодействия было бы достаточно, чтобы жизнь на Земле оказалась невозможной. Если бы величины этих констант несколько отличались от их значений, то свойства Вселенной были бы совсем другими. Эти самые свойства являются условиями возникновения той формы жизни, которая существует на Земле. Сущность антропного принципа в том, что жизнь является неотъемлемой частью Вселенной, естественным следствием ее эволюции. Мы видим, таким образом, что наша реальная Вселенная поразительно приспособлена для возникновения и развития в ней существующей формы жизни. Можно сказать, что нам просто повезло - константы в Метагалактике оказались благоприятными для возникновения жизни, поэтому мы существуем и познаем Вселенную. Но наряду с такой Метагалактикой имеются многие другие с иными константами, с другим распределением материи, геометрией и даже, возможно, с другими размерностями пространства, совершенно неподходящими для жизни, с условиями, которые трудно вообразить.

Суть антропного принципа, сформулированного Г. М. Идлисом из Института истории естествознания РАН в 1958 году, в следующем: Вселенная такова, какой мы ее видим, поскольку в ней существуем мы, то есть наблюдатели, способные задаться вопросом о свойствах Вселенной. При других параметрах во Вселенной невозможны сложные структуры и жизнь в известных нам формах2.

Выше было отмечено, что даже небольшие изменения фундаментальных постоянных приводят к качественным изменениям свойств Вселенной, в частности к невозможности существования сложных структур, а значит, и жизни3.

В нашей Вселенной произошла довольно-таки точная подгонка числовых значений фундаментальных констант, необходимых для существования ее основных структурных элементов: ядер, атомов, звезд и галактик. Их устойчивость создает условия для формирования более сложных неорганических и органических структур, а в конечном счете и жизни.

Из-за того, что в очень ранней Вселенной реализовались величины и условия, приведшие к вполне конкретным значениям современных фундаментальных физических постоянных, характеризующих физические взаимодействия, стало возможно наличие известной нам Вселенной, и мы имеем возможность познавать именно ее4. При этом возникает довольно интересный и сложный со всех точек зрения вопрос о причинах существования такой начальной подгонки значений фундаментальных постоянных.

доктор физико-математических наук, профессор Дагестанского государственного университета. М. К. Гусейханов