Антропний космологічний принцип П'ятничне у середу: Космологічний принцип та загадка походження життя

АКАДЕМІЯ УПРАВЛІННЯ ПРИ ПРЕЗИДЕНТІ РБ

Інститут державного управління

РЕФЕРАТ

Антропний космологічний принцип:

його природничо і

філософсько-методологічний зміст

Виконав Яковлєв Р. А.

МІНСЬК 2002 АНТРОПНИЙ КОСМОЛОГІЧНИЙ ПРИНЦИП: ЙОГО ПРИРОДНОНАУЧНИЙ І ФІЛОСОФСЬКО-МЕТОДОЛОГІЧНИЙ ДУМКА

Гармонія світу є джерелом будь-якої краси. Ми повинні цінувати ті повільні та важкі кроки вперед, які помалу відкривають її нам.

А. Пуанкаре,

французька фізик-теоретик

Навіть схематична і загальна характеристика ідеї виникнення всього (Всесвіту) з нічого, або вакууму, викликає у людини, що мислить, чимало здивування. Але цим справа не обмежується: у міру того, як вчені проникали в деталі цього процесу, перед ними відкривалися все дивовижніші речі. Перша їх пов'язані з так званими фундаментальними постійними, які нерідко називають ще світовими константами.

Прийнято відрізняти прості постійні величини від фундаментальних постійних універсальних. Наприклад, Земля має постійну масу, але існують інші планети, маса яких відмінна від земної. Отже, маса планети перестав бути універсальної постійної. Тоді як маса електрона або маса протона усюди у Всесвіті однакова, це універсальні постійні. Специфічні властивості окремих систем залежать від тих чи інших законів руху та різних початкових умов.

Однак такі параметри будь-яких систем, як розмір, маса, час життя та інші, з точністю до порядку величини часто визначаються виключно значеннями таких фундаментальних постійних, як постійна гравітаційна, постійна Планка, швидкість світла, маса електрона, маса протона та ін.

Загальна кількість фундаментальних універсальних постійних невелика. Але виявляється, що для досить повного опису природи потрібно зовсім небагато таких параметрів. Деякі універсальні постійні щойно названі, але для визначеності подальшого викладу наведемо у скороченому вигляді сумарний список універсальних констант та деяких похідних величин.

Наведемо приклади залежності організації та властивостей матерії Всесвіту від світових констант. Речовина, з якої спочатку утворилися зірки та галактики, складалася з водню (3/4) та гелію (1/4).

Звідки взялися все важчі хімічні елементи, без яких не могло виникнути життя? Тепер відомо, що вони синтезуються у надрах зірок. Але як вони потрапляють назовні? Коли потужна зірка вичерпає запаси ядерного палива (водню), її ядро ​​стає нестійким для гравітаційного стиску і вибухає. У цьому виділяється дуже багато гравітаційної енергії, більшість якої виноситься найдрібнішими частинками нейтрино. Такий грандіозний спалах називається надновою зіркою, або просто надновою. Вибух наднової розкидає по галактиці збагачену важкими металами речовину зірки, що проеволюціонувала. А коли утворюється нове покоління зірок та планети, то будівельним матеріалом для них є розкиданий попіл померлих зірок. У цьому сенсі наша планета і ми самі походять із зоряного попелу.

В результаті вибуху наднової утворюється і виривається назовні безліч нейтрино. Вважають, що тиск, що викликається потоком нейтрино, здатний зірвати з ядра зірки її оболонку і розкидати в просторі.

Зі списку універсальних констант видно; що гравітаційна стала дуже мала, тому гравітаційні взаємодії дуже слабкі. Так, гравітаційна взаємодія між двома атомами приблизно на 40 порядків слабша за електромагнітні взаємодії. Але якби гравітація значно сильніша, структура Всесвіту докорінно змінилася б.

Аналогічно та інші універсальні постійні чи не однозначно визначають будову та властивості фізичних об'єктів Всесвіту. А оскільки ці постійні величини виникли на ранніх етапах Всесвіту, коли цих об'єктів ще не існувало, то ми маємо всі підстави говорити, що універсальні постійні ПОПЕРЕДЖУЮТЬ структуру нашого Всесвіту.

Однак багато дослідників лякаються цього слова, оскільки передзаданість, або зумовленість, вважають долею містики. Але при цьому вони дивним чином не помічають того, що самі і при цьому дуже широко користуються такою методикою дослідження, принаймні при розгляді всіх ретроспективних проблем.

Це стосується онтологічного та методологічного аспектів дослідження. Насправді, просуваючись ретроспективно до початку розширення Всесвіту, вчені виходять із існуючих частинок, типів взаємодії та законів. З урахуванням сьогодення (передзаданого) вони намагаються відновити події минулого такими, щоб із них дійти сьогодення. Тобто весь процес пошуку минулого орієнтований на сьогодення і суттєво визначається знанням сьогодення, знанням існуючих частинок, взаємодій, законів як попереднього.

Але справа не обмежується тим, що універсальні фундаментальні постійні визначають будову та властивості нашого Всесвіту. Крім того, потрібно взяти до уваги і те, що все (Всесвіт) народжується з нічого (зрештою, з первородного космічного вакууму), і до того ж народжується в гігантському полум'ї Великого вибуху. Тоді неминуче постає питання: звідки взялися всі ці світові константи?

Це питання набуває ще більшої гостроти, якщо врахувати, що світові константи не ізольовані, а дуже тонко підлаштовані один під одного і впливають на структуру і властивості Всесвіту в різних поєднаннях і всі разом як узгоджений ансамбль.

Насамперед, необхідно усвідомити філософський (метафізичний) зміст цього факту. Багато авторів допускають можливість випадковості тієї чи іншої світової константи, що у принципі не так. Невід'ємною властивістю випадкових подій є їхня швидкоплинність, мінливість, швидка змінність, що не сумісне з фундаментальними постійними, які незмінні та діють протягом 15-20 млрд. років. Вже одне це свідчить про якусь їхню потребу. Крім того, не береться до уваги те, що випадковість і необхідність засновані на причинності (у світі немає безпричинних явищ). Більше того, випадковість і необхідність будуються з однієї й тієї ж множини причинно-наслідкових зв'язків, тільки інтегруються векторні причинності по-різному: випадковість - це вузол або точка перетину множини причинностей, а необхідність - їх геометрична сума.

Тому якщо навіть подумки допустити (без будь-якої на те підстави) випадковість деякої константи, то для ансамблю світових констант це виключено, тому що узгоджена пов'язана і стійка безліч фундаментальних величин не є випадковістю.

Тепер поставлене вище питання набуває гострішого звучання. Якщо фізичний Всесвіт, що спостерігається, визначається узгодженим набором фундаментальних величин, то звідки взявся цей гармонійний ансамбль універсальних величин? У вихідному космічному вакуумі він навряд чи заданий. Вчені давно звернули увагу на все це, але жодного фізичного принципу ніхто не висунув, щоб фізично пояснити походження гармонії універсальних величин.

Більше того, дослідники помітили ще одну дивовижну особливість, пов'язану із збігом великих чисел, яка направила їх на пошуки пояснення причин розвитку Всесвіту не в фізиці, а зовсім в іншій галузі, далекій від фізики, - в антропологічному принципі космології. Мова йде про число 10 40 , яким чомусь виражаються різні фундаментальні величини та його співвідношення.

Навколо цього принципу досі вирують пристрасті. Хоча число 10 40 виходить шляхом округлення, цим не підривається строгість висновків, тому що для такого гігантського числа навіть похибка 10 2 мізерно мала. Крім того, це число можна отримати з різних посилок. Важливо інше: число 1040 повністю складено з фундаментальних постійних величин, тому має фундаментальний зміст.

На збіг великих чисел вчені звернули увагу давно. У 30-ті роки відомий фізик-теоретик Поль Дірак спробував дати цьому фізичне пояснення, яке, однак, виходило з припущення, що гравітаційна постійна змінюється згодом, як і постійна Хаббла, яка визначає вік Всесвіту. Проте незмінність гравітаційної постійної підтверджується всіма даними теоретичних та досвідчених досліджень.

Зазвичай у фізиці «спостерігач» не береться до уваги. Ряд вчених піддали сумніву це припущення, вважаючи, що будова фізичного світу невіддільне від мешканців, які його спостерігають, і невіддільне в самому фундаментальному сенсі.

Вони стверджують, що дійсно існує якийсь принцип, який здійснює неймовірно тонке підстроювання Всесвіту. Тільки це фізичний, а антропний принцип. Таку думку розвивали А. Еддінгтон, П. Дірак, Дж. Барроу, Р. Дікке, Б. Картер та ін.

Р. Дікке одним із перших залучив біологію для пояснення незрозумілої особливості Всесвіту, який вельми специфічний. У 1961 році він заявив про помилковість пошуків фізичного пояснення особливостей Всесвіту. Аргументи Р. Дікке доводять, що гравітаційна постійна тонкої структури як світова константа детермінує еволюцію Всесвіту в напрямку, що веде до виникнення людини, і що виникнення людини стає можливим тоді, коли вік Всесвіту (t now) зрівняється з числовим значенням. Таким чином, біологічне пояснення фундаментальної особливості Всесвіту увінчалося успіхом там, де теоретична фізика зазнала невдачі.

Як бачимо, міркування Р. Дікке цілком логічні. Тому ідею антропного принципу вважатимуться науково обгрунтованою.

Здавалося б, тут усе логічно, зрозуміло та обґрунтовано. Але саме з цього пункту починається різнобій особливих думок та поглядів на антропний принцип космології. Точніше, існує широке неприйняття антропного принципу як ненаукової (антинаукової) ідеї, але без будь-якого суворого фізичного та логічного обґрунтування. Причина цього, на наш погляд, у світоглядних засадах – в атеїстичних упередженнях одних та розмитості світоглядної складової інших.

Так, П. Девіс нарікає на те, що висновки Р. Дікке не узгоджуються з коперниківською традицією, що заперечує привілейоване становище Землі у просторі. Однак Р. Дікке щодо просторової виділеності t now взагалі нічого не говорить, величина t now сама за себе говорить про виділення її лише у часі, тому зазначений сумнів П. Девіса знімається. Іноді як заперечення вказується те що, що антропний принцип (АП) відповідає принципу відносності класичної і релятивістської фізики. По-перше, це некоректне заперечення, оскільки принцип відносності стосується лише руху систем відліку один щодо одного, а в даному випадку йдеться про еволюцію Всесвіту. По-друге, щодо іншого смислового аспекту відносності - інваріантності систем відліку, то цьому плані світові константи є взірцем сталості своєї дії.

Антропний принцип потребує центр проблеми висунути одну константу - хаббловский вік Всесвіту (точніше t now). І далі потрібно встановити її зв'язок з іншими величинами, які характеризуються такими ж великими значеннями (10 40).

Однак така розширена постановка питання поки що не опрацьована. Щоб зберегти антропний принцип для розширеного випадку, саму формулювання АП посилюють і називають це сильним антропним принципом.

У формулюванні Б. Картера сильний АП виглядає так: «Всесвіт (і, отже, фундаментальні параметри, від яких він залежить) має бути таким, щоб у ньому на певному етапі еволюції допускалося існування спостерігача».

У порівнянні з цим характеристику АП, дану Робертом Дікке, Брандон Картер позначив як слабкий антропний принцип. Р. Дікке так розкриває сенс слабкого АП: наше існування як спостерігачів, що складаються з сполук вуглецю, пояснює рівність двох різних відносин одному й тому великому числу:

На відміну від цього, сильний АП, розширений за змістом, фізично ще не обґрунтований, тому викликає скепсис багатьох авторів. Скепсис, який зазвичай не підтверджується жодним аналізом та жодними серйозними аргументами. Наприклад звернемося до висловлювання серйозного автора, яким є П. Девіс. Сильний антропний принцип «є радикальний відхід традиційної загальної концепції наукового пояснення. По суті, він стверджує, що Всесвіт пристосований для життя і що як закони фізики, так і початкові умови підлаштовуються таким чином, щоб гарантувати появу життя. У цьому відношенні сильний антропний принцип схожий на традиційне релігійне пояснення світу: Бог створив світ, щоб люди населяли його».

А суть справи проста і полягає в ідеї зумовленості: вихідні світові константи визначають наступну еволюцію Всесвіту. Цю ідею не приймає Девіс, але вище зазначалося, що ідея передзаданості онтологічно і методологічно виправдана. Вона йде від Аристотеля і широко використовується у науці, у всіх ретроспективних наукових дослідженнях.

Отже, слабкий антропний принцип, з погляду, вважатимуться добре обгрунтованим логічно і фізично. Сильний антропний принцип ще отримав достатнього фізичного обгрунтування, але логічно пов'язані з першим і доповнює його.

Ідея антропного принципу у формулюванні Р. Дікке не потребує захисту, оскільки її автор чудово зробив це сам. Ми намагалися підкреслити логічність його міркувань і коректність його аргументації. Рівносильного подолання аргументації Р. Дікке, наскільки нам відомо, немає і навряд це можливо.

Але, незважаючи на нашу прихильність до антропного принципу, нас не цілком задовольняють аргументи прихильників цього принципу і, тим більше, його противників. Загальним недоліком тих та інших є те, що вони обмежуються розглядом лише зовнішніх умов, а саме світових констант і, виходячи з них, намагаються обґрунтувати або спростувати АП.

Необхідно усвідомити, що умови, хоч би якими фундаментальними вони були, не розкривають еволюції Всесвіту в її необхідності. Нам здається, що зрозуміти цю необхідність можна лише на основі найближчих причин, які за своєю фундаментальністю мають бути порівняні зі світовими константами. Разом з тим, оскільки вони є найближчими, то за потребою мають змінюватись в еволюції Всесвіту. Інакше висловлюючись, світові постійні мають бути доповнені світовими змінними величинами. Наукою та філософією такі змінні величини встановлені, хоча їх список, можливо, ще не є повним.

Змінними ці величини у тому сенсі, що у еволюції матеріальних систем вони якісно змінюються, розвиваються. Так, відбиток - загальне властивість матерії, але здатне до розвитку, втілюючись у якісно різні форми: елементарне відбиток лише на рівні фізико-хімічних взаємодій, дратівливість лише на рівні живої протоплазми і далі, як відчуттів, сприйняттів, уяви, мислення. До якісних змін здатна й інша загальна властивість матерії - саморегуляція, яка може виступати і в примітивній формі, що виражається принципом Ле Шательє-Брауна, у вигляді гомеостазу і різних видів психічної саморегуляції, і у вигляді соціальної саморегуляції. Активність також здатна до розвитку і також втілюється у різні форми взаємодії та діяльності.

Ідея доповнення світових констант універсальними змінними величинами, на наш погляд, є конструктивною та евристичною. Навіть із короткої і швидкої намітки цієї ідеї можна вивести низку нетривіальних наслідків, що проливають світло, здавалося б, на нерозв'язні питання. Вкажемо два такі наслідки.

1. Оскільки життя і розум похідні від розвитку одних і тих самих загальних властивостей матерії, зазначених вище, то вони (життя і розум) мають бути порівнянними для різних планетних систем та галактик. Якщо на різних планетах тривалість їхнього розвитку збігається, то й самі вони за потребою мають бути подібними. При різної тривалості розвитку життя розум на одній планеті може відрізнятися як завгодно істотно від розуму на іншій планеті, але не настільки, щоб виключити в принципі розуміння один одного. Тому твердження про цивілізацію у вигляді «чорної хмари» (Ф. Хойл), «океана мислячої плазми» (С. Лем), «розумної плісняви» (А. Н. Колмогоров) ми розглядаємо як жарти видатних авторів.

Таким чином, обґрунтовується можливість екстраполяції земних умов на космічні.

2. З тієї ж посилки можна зробити ще один висновок, який підносить земні уявлення до космічного рівня. Справді, оскільки життя і розум на планетах Галактики і Метагалактики похідні від набору тих самих загальних властивостей матерії, то, розкриваючи природу земного розуму через ці загальні властивості, ми долаємо антропоморфізм і геоцентризм і піднімаємося рівня космологічної характеристики.

Таким чином, для конструктивного розуміння еволюції матерії Всесвіту потрібно виходити не тільки з фундаментальних постійних величин у вигляді світових констант, але і з не менш змінних величин у вигляді загальних властивостей матерії, які утворюють найближчу основу еволюції і дозволяють зрозуміти її необхідності. Цим відкриваються додаткові можливості для обґрунтування та розвитку антропологічного принципу космології.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

Мотильова Л. С., Скоробогатов Ст А., Судариков А. М. Концепції сучасного природознавства. - СПб.: Видавництво Союз, 2000. - 320с.

У статті «Космологічне обговорення загальної теорії відносності», опублікованій 1917 р., Ейнштейн постулював, що жодна з усереднених характеристик космічного середовища не виділяє переважного становища чи переважного напрями у просторі. Ейнштейн назвав цю гіпотезу космологічним принципом.

У космологічному принципі відбилися погляди на Всесвіт, яких дотримувалися Ньютон і Гюйгенс, а ще раніше - Джордано Бруно, Лукрецій і давньогрецькі атомісти в V ст. до зв. е. Ейнштейн зрозумів, що цей принцип дозволяє вирішити проблему, поставлену Махом, тобто показати, що розподіл маси у Всесвіті та її рух визначають локально інерційні системи відліку. У теорії гравітації Ейнштейна структура простору-часу та розподіл енергії (маси) та імпульсу взаємозалежні, проте ця теорія не стверджує, що розподіл енергії та імпульсу визначає структуру простору-часу. Розглянемо, наприклад, Всесвіт, який є точковою масою. Як відомо, траєкторія пробної частинки, що рухається навколо точкової маси, являє собою еліпс, що повільно обертається (кеплерівський). Але той, хто обертається щодо чого? Теорія Ейнштейна відповідає на це питання точно так само, як теорія Ньютона, а саме: вона стверджує, що ізольована точкова маса сама по собі не дозволяє визначити систему відліку, що не обертається. Однак якщо розподіл енергії та імпульсу задовольняє космологічному принципу, то відкривається можливість дати суворе визначення поняття «система відліку, що спочиває» і вказати, як таку систему відліку вибрати. З точки зору застосування цей локальний стандарт спокою не відрізняється від абсолютного простору Ньютона.

Космологи розходяться у думках щодо значення космологічного принципу. Одні вважають його лише наближеним способом опису Всесвіту, інші розглядають як незаперечний закон. Ця відмінність у думках відбиває найбільш фундаментальні розбіжності, що стосуються взаємозв'язку космології та фізики. У фізиці є чітка різниця між законами, які виявляють стійкі, математичні закономірності, що лежать в основі природних явищ, та початковими умовами, що відображають випадкові, залежні від обставин, аспекти природних явищ. Майже еліптична форма планетних орбіт - невід'ємна особливість будови Сонячної системи, оскільки така форма орбіт однозначно випливає із закону всесвітнього тяжіння Ньютона. Ексцентриситети та способи орбіт - випадкові елементи. Закономірності в таких випадкових елементах (орбіти планет формою близькі до кіл і лежать майже в одній площині), мабуть, обумовлені еволюційними процесами, які не відносяться до початкових умов. Подібним чином деякі космологи стверджують, що великомасштабну однорідність і ізотропію частини Всесвіту, що спостерігається, також слід пояснювати особливостями еволюції, а не початковими умовами.

На це можна заперечити, що умови, що визначають властивості Всесвіту як цілого, якісно відрізняються від умов, що зумовлюють властивості звичайних астрономічних систем. Обставини, під впливом яких сформувалися властивості окремих зірок, безперечно, випадкові. Ми не питаємо, наприклад, чому маса Сонця дорівнює 1,991×10 33 г, а не 1,992 x10 33 г. Статистичні властивості зоряної популяції, до якої відноситься Сонце, можуть бути менш випадковими.

Природно припустити, що Всесвіт загалом характеризується певної сукупністю статистичних властивостей, частина яких передбачувана принаймні у принципі, інші слід брати за аксіоми, як і самі законы. Однією з таких аксіом вважається космологічний принцип, що передбачає, що сам Всесвіт повинен мати ту ж просторову симетрію, що й закони, які описують її будову та еволюцію. На загальну думку, це надто сміливе припущення, але альтернативна гіпотеза здається не тільки спірною, а й незрозумілою. Якщо розглядати космологічний принцип як наближений опис доступної спостереженню частини Всесвіту, то що можна сказати про Всесвіт загалом? Відмовитися взагалі робити будь-які припущення - це означає відмовитися від спроб інтерпретувати результати космологічних спостережень або зрозуміти зв'язок між локально інерційними системами відліку та віддаленою речовиною. Припустити, що космологічний принцип можна застосувати, але лише як наближення до реальності, - означає припустити, що існують переважні точки та напрямки. Подібне твердження було б ще сильнішим припущенням, ніж космологічний принцип, причому таким, що не має жодних доказів.

І нарешті, на відміну від теорії Ньютона теорія гравітації Ейнштейна не є лише теорією гравітаційної взаємодії. Це також теорія простору-часу, а отже, і Всесвіту загалом.

У сучасній науці безперечним є факт, що не тільки сама наша планета як космічний об'єкт, а й життя на ній є наслідком загального космічного розвитку. «І зовнішній образ Землі, і життя, що його наповнює, - писав відомий російський філософ А.Л.Чижевський, - є результатом творчого впливу космічних сил. А тому і будова земної оболонки, її фізико-хімія та біосфера є проявом будови та механіки Всесвіту»…

Отже, і як найбільш високоорганізований прояв життя є продукт як земної, а й космічної еволюції. Він підпорядкований космічним ритмам, законам функціонування та розвитку космосу. Людину не тільки не можна виключати із загального потоку космічної еволюції, але, навпаки, необхідно бачити залежність від неї доль людей. З цієї точки зору, вивчення будови та еволюції Всесвіту є невід'ємною умовою глибокого пізнання самої людини, її зв'язку з космічним цілим. І це, своєю чергою, передбачає виявлення місця людини у системі світобудови.

Існує думка, що життя на Землі – це лише одна з форм існування космічного життя, і що людина як істота, що мислить, неодинак ​​у Всесвіті. Такої думки дотримувався, наприклад, видатний російський учений та філософ К.Е.Ціолковський, який розвивав астробіологічну та астросоціологічну концепції. Він повністю розділяв ідею множинності світів, що існувала ще в далекому минулому (згадаймо у зв'язку з цим хоча б Джордано Бруно). Ціолковський висував і розробляв ідеї щодо можливого різноманіття позаземних видів життя та інших космічних цивілізацій. Він відкидав погляд на людину як найрозумнішої істоти і вважав, що у Всесвіті є мислячі істоти, що стоять за рівнем свого розвитку вище за людину. Людство, вважав Ціолковський, ще дуже молоде, воно незріло проти високорозвиненими космічними цивілізаціями. Але воно швидко розвивається і в майбутньому, вийшовши за межі Землі, почне обживати та перетворювати інші планети (і навіть астероїди), створювати штучні споруди в комічному просторі – спочатку на околицях нашої планети, потім – у Сонячній системі, а пізніше і в інших зіркових. системах. Ціолковський був переконаний, що рано чи пізно людство в ході освоєння космосу зустрінеться та поєднається з іншими цивілізаціями.

Позицію, близьку до Ціолковського, займають і в наші дні багато вчених і філософів, які переконані, що різні форми життя існують у багатьох місцях неосяжного Всесвіту, в яких можуть також існувати й якісь цивілізації, відмінні від земної. Звідси – прагнення знайти позаземні форми життя та вступити в контакт із космічними «брати по розуму».

Зауважимо, що про це розмірковували навіть деякі авторитетні вчені ХІХ століття. І не тільки міркували, а й пропонували способи привернути до землян увагу представників інших, позаземних цивілізацій. Наприклад, відомий німецький учений-математик Карл Гаус пропонував вирубати в сибірській тайзі гігантську фігуру у формі трикутника, що ілюструє теорему Піфагора, і засіяти її пшеницею. Яскраво-жовтий трикутник на тлі темно-зеленої тайги мав, на думку Гауса, привернути увагу марсіан. Французький математик Е. Неовіус у своїй книзі «Найвидатніше завдання нашого часу», опублікованій в 1876 р., запропонував проект зв'язку, що технічно реалізується: за допомогою світлових сигналів передавати у світовий простір інформацію на кшталт абетки Морзе. Він навіть розрахував вартість цього проекту, пропонуючи об'єднати з цією метою зусилля багатьох держав.

Сучасна постановка проблеми пошуку позаземних цивілізацій відноситься до середини ХХ століття, коли в англійському науковому журналі «Природа» з'явилася стаття Д.Коконі та Ф.Моррісона, в якій стверджувалося, що якщо у Всесвіті є розумні істоти, здатні передавати радіосигнали, то ми при сучасному рівні нашої техніки здатні приймати ці сигнали. У 1960 році американським радіоастрономом Ф.Дрейком було проведено перші експерименти такого роду. Починаючи з 60-х років ХХ століття, пошуками розумного життя у Всесвіті всерйоз зайнялися вчені низки найрозвиненіших країн (США, СРСР, Франції, Канади, Японії, Австралії). Радіотелескопи та оптичні телескопи протягом багатьох років у всіх напрямках досліджували космос, сподіваючись виявити сигнали штучного походження. На ряді космічних апаратів (головним чином, американських серій «Піонер» та «Вояджер») вирушали послання до позаземних цивілізацій.

Але в 80-х роках ХХ століття оптимізм у цьому питанні змінився песимізмом, оскільки за два з лишком десятиліття не було отримано жодної інформації щодо існування позаземних форм розумного життя. За цей час, наприклад, Національне управління з аеронавтики та дослідження космічного простору США витратило мільйони доларів у рамках програми SETI (англійська абревіатура, що означає пошук позаземного розуму). Тому в останні роки, переважно з економічних міркувань, у США та інших країнах такі дослідження були фактично припинені.

Було сформульовано кілька можливих пояснень невдачі вказаних досліджень. Ці пояснення полягали в наступному. Радіосигнали – не єдиний засіб зв'язку. Розвиненіші цивілізації можуть користуватися іншими засобами зв'язку типу гравітаційних хвиль, потоків нейтрино або взагалі невідомих нам. Можливо, ці цивілізації взагалі не посилають сигналів через нашу незрілість (адже термін існування розумного життя на Землі за космологічними та геологічними масштабами – нікчемний, їй, за словами Ціолковського, лише «одна секунда» часу). Була висловлена ​​і гіпотеза, що високорозвинені космічні спільноти спеціально не виявляють своєї присутності, оскільки «галактична етика» вимагає надати цивілізаціям (типу земної), що розвиваються, можливість самостійно вирішувати свої проблеми. По «зоогипотезе» Дж.Бола, Земля перебуває хіба що у заповіднику, тобто. позаземні цивілізації вирішили зберегти «первинну природу» в особі землян. Як видно, всі ці гіпотези виходять із ідеї існування позаземних варіантів розумного життя.

Але існує й зовсім інша точка зору, яка виходить із унікальності розумного життя на планеті Земля, проповідуючи «космічну самотність» людства. Таку позицію займає, зокрема, сучасний французький вчений, професор фізики паризького університету Марсо Фельден. У своїй книзі "А якщо ми одні у Всесвіті?", опублікованій у 1994 році, він висловлює переконання, що у Всесвіті, крім людини, інших форм розумного життя немає (при цьому він допускає можливість існування примітивних форм життя, типу бактерій, грибків, рослин на інших планетах). М.Фельден пояснює унікальність високорозвиненого життя Землі тим, що волею випадку Сонячна система перебуває в периферії нашої Галактики і, отже, поза досяжністю смертоносних космічних променів. Коли Сонячна система потрапить у зону підвищеної радіації чи вичерпані ресурси функціонування Сонця, тобто. воно «погасне», життя Землі припинить своє існування. Але це може статися за кілька мільярдів років. Основний висновок, до якого, приходить французький фізик, зводиться до наступного: у масштабах Всесвіту є місце лише для однієї мислячої істоти – людини, яка може охопити її своїм розумом.

З таким категоричним висновком навряд чи погодяться багато вчених та філософів. Ще в XIX столітті Ф.Енгельс писав: «…Матерія приходить до розвитку мислячих істот в силу самої своєї природи, а тому це з необхідністю і відбувається у всіх тих випадках, коли є відповідні умови (не обов'язково скрізь і завжди одні й ті самі )». Заперечуючи М.Фельдену, російський вчений, член-кореспондент Академії космонавтики Л.М.Гінділіс висловив таку думку: «Було б дуже дивно, якби у величезному Всесвіті ми опинилися одні. У Галактиці – 400 мільярдів зірок, подібних до Сонця, у Всесвіті таких галактик – близько сотні мільярдів. Це все одно, якби на засіяному полі, за висловом грецького філософа Метрадора, виріс би лише один колос. Але справа не тільки в цьому ... Як це може бути, що найглибші фундаментальні властивості Всесвіту в цілому роблять його придатним для життя і людини, а реалізується життя тільки в деякій нікчемній частині Всесвіту на єдиній планеті? ».

Остання думка стосується так званого антропного космологічного принципу, ідею якого сформулювали на початку 60-х років радянські вчені Г.М.Ідліс та А.Л.Зельманов та американський фізик та космолог Р.Дікке. Пізніше ця ідея була розвинена Б. Картером, якому належить сам термін «антропний принцип».

Справа в тому, що розвиток сучасної природничо картини світу багато в чому пов'язаний з включенням в неї «людського фактора». «Можна сказати, що наука з часів Коперника розвивалася таким чином, що спостерігачеві-людині в ній відводилася дуже скромна роль. Людина не займала будь-якого привілейованого, центрального становища в науці про Всесвіт. Як би поза увагою залишався і той факт, що необхідною передумовою нашого існування є сприятливі умови (температура, хімічний склад навколишнього середовища тощо), виникнення яких виявилося можливим завдяки тонкому підстроюванню значень фізичних величин у Всесвіті. Деякі вчені звернули увагу на обмеженість такого підходу, вважаючи, що будова фізичного світу невіддільне від мешканців, які спостерігають його в фундаментальному сенсі. Наше становище у світі, якщо не є центральним, то неминуче – привілейованим. І можна заздалегідь, до спостережень передбачити низку астрофізичних та інших чинників з тієї причини, що те, що ми очікуємо спостерігати, має бути обмежено умовами, необхідні нашого існування як спостерігачів. Підставою для таких передбачень і служить антропний принцип – як принцип, що відбиває неймовірно тонке підстроювання Всесвіту».

Згідно з цим принципом, Всесвіт має певні властивості, сприятливі для існування в ньому життя взагалі і людини як її вищої форми. Ми знаємо поки що ті форми життя, які існують на планеті Земля. Але сама ця планета є складовою не тільки Сонячної системи, а й гігантської системи нашого Всесвіту, що включає безліч галактик та зірок. І навряд чи в даний час можна погоджуватися з точкою зору Гегеля, згідно з якою «та обставина, що зірки багато розсіяні по безмірних просторах, нічого не говорить розуму». Ця обставина «говорить» дещо розуму і, здається, у майбутньому ще багато скаже. Зараз вже ясно, що життя могло зародитися тільки на певному етапі розширення Всесвіту, коли утворилися і пройшли досить тривалий еволюційний шлях галактики та зірки та сформувалися складні поєднання різноманітних космологічних, фізичних та хімічних факторів, сприятливих для переходу від неживої речовини до живої.

Властивості навколишнього світу є результатом дивовижної узгодженості фундаментальних фізичних констант. Причому інтервал можливих значень цих констант, що забезпечує світ, придатний життя, дуже малий. Наукою встановлено, що певне ослаблення, наприклад, константи сильних взаємодій призвело до утворення на ранніх стадіях розширення Всесвіту, переважно, лише важких елементів, що означало б відсутність у світі джерел енергії. А при зменшенні гравітаційної взаємодії не виникло б умов для перебігу ядерних реакцій у зірках. Навпаки, посилення слабких взаємодій перетворило на ранніх етапах еволюції Всесвіту вся речовина на гелій, отже, були б реакції термоядерного синтезу в зірках. Деяке посилення електромагнітної взаємодії призвело б до укладання електронів усередині атомних ядер та неможливості внаслідок цього хімічних перетворень та реакцій. Існуюча структура Всесвіту жорстко обумовлена ​​також величиною, що виражає різницю в масах нейтрону та протона. Різниця ця дуже мала і становить лише одну тисячну від маси протона. Але якби зазначена різниця була втричі більше, то у Всесвіті не міг би проходити нуклонний синтез і в ньому не було б складних елементів, що, у свою чергу, унеможливлювало виникнення життя. І таких «якби» існує ще ціла низка.

Таким чином, саме «сприятлива підбудова» значень фундаментальних констант нашого Всесвіту, що сприяє виникненню життя, «приводить до появи у фізичній картині світу людини як унікального і одночасно природного результату глобально-космічної еволюції».

Погляди на природу вихідного стану, з якого почалася еволюція Всесвіту, завжди мають філософський характер. Так було, коли з цього приводу висловлювалися давньогрецькі філософи, які мали незначний багаж теоретичних і емпіричних знань; так і в даний час, коли цією проблемою займаються вчені, у розпорядженні яких є розгорнуті фізичні теорії, вишуканий математичний апарат і широкий діапазон емпіричних даних. Античних та сучасних дослідників цієї проблеми поєднує впевненість у тому, що вихідний стан Всесвіту був найпростішим із можливих.Для древніх таким станом був якийсь первинний хаос. Що ж до сучасних космологів, їх судження з приводу того, який стан Всесвіту слід визнати найпростішим, досить різноманітні. Так, наприклад, для бельгійського абата та вченого Ж. ЛеметраНайпростішим із усіх можливих станів був такий стан Всесвіту, при якому вся матерія містилася б в одному атомному ядрі. Г. Гамовяк найпростіший стан розглядав Всесвіт, що має вигляд вкрай розрядженого стану.

У сучасній науці широке обговорення отримало питання про взаємозв'язок та взаємозумовленість людини і Всесвіту, який звучить наступним чином: чому причини виникнення людини і людського розуму у Всесвіті виявляються забезпеченими вже на рівні фундаментальних законів природи і на стадії первинної плазми, з яких виник цей Всесвіт?Відповідь на це питання вчені намагаються знайти в антропному космологічному принципі,який був уперше сформульований у 1967р. Д. Дікке, і розвинений надалі американським космологом Б. Картером, якому належить сам термін «антропний принцип».

Суть антропного космологічного принципу (АКП) полягає в тому, що життя і розум у Всесвіті можливі лише за тих значень універсальних постійних, фізичних констант, які насправді мають місце. Якщо значення фізичних констант мало б хоч мізерне відхилення від існуючих, виникнення життя і розуму було б, в принципі, неможливо.

Справді, чому природа влаштована саме так, а чи не інакше?Адже є логічна можливість інших Всесвітів, керованих іншими законами. Відомо, що є фундаментальні фізичні постійні (постійна тяжіння, постійна Планка, заряд електрона, маси електрона і протона, швидкості світла та ін), а також деякі космологічні параметри, що визначають глобальні властивості нашого світу. Вони випадкові чи необхідні? Адже навіть невелика зміна одного з параметрів, якби вона відбулася насправді, вивела б з ладу одну або кілька ланок «тонко надбудованого» еволюційного ланцюга, необхідного для виникнення у Всесвіті стійких структур (ядер, атомів, зірок тощо), яке утворює основу нашого високоорганізованого світу. За словами Картера, антропний космологічний принцип розумно було б вважати «реакцією проти надміру сліпого дотримання принципу Коперника», який забороняє людині ставити себе у привілейоване становище у Всесвіті. АКП претендує, по суті, на пояснення саме виділення тієї космологічної епохи, в яку у Всесвіті існують розумні істоти. Таким чином, АКП констатує необхідний зв'язок між наявністю у Всесвіті розумних істот та фундаментальними фізичними параметрами нашого світу, які роблять це можливим. У сучасному вигляді АКП був сформульований у 70-ті роки у двох варіантах:слабкому ісильному. Суть«слабкого» АКП, за словами Картера в тому, що«наше становище у Всесвіті з необхідністю є привілейованим у тому сенсі, що воно має бути сумісним із нашим існуванням як спостерігачі».

Ми бачимо Всесвіт такий, який він є тому, що якби він інший, нас би не було, і ми не могли б його спостерігати.«Сильний» АКП стверджує, щоВсесвіт має бути таким, щоб у ньому на певному етапі еволюції допускалося існування спостерігачів».

Єдиним коректним виходом з цієї ситуації є введення певних онтологічних припущень, які природним чином пояснюють «тонку підбудову» фізичних параметрів. Її можна витлумачити, наприклад, як «щасливу випадковість», постулювавши безліч Всесвітів, у яких реалізуються всілякі комбінації параметрів. Одна (або кілька) із Всесвітів цієї потенційно нескінченної множини виявляється випадково наділеною всіма умовами, необхідними для формування високоорганізованих структур, життя та розуму.

Докази існування Бога. Аргументи науки на користь створення світу Фомін А В

АНТРОПНИЙ КОСМОЛОГІЧНИЙ ПРИНЦИП

АНТРОПНИЙ КОСМОЛОГІЧНИЙ ПРИНЦИП

Чому з нескінченної області всіляких значень фундаментальних фізичних постійних, що характеризують фізичні взаємодії, та нескінченного розмаїття початкових умов, які могли існувати в дуже ранньому Всесвіті, реалізуються величини та умови, що призводять до цілком конкретного набору особливостей, які ми спостерігаємо?

Можна показати, що стійкі рухи двох тіл відсутні при числі просторових координат більше трьох. Ще у 20-ті роки XX століття

П. Еренфест показав, що якби число просторових координат (N) дорівнювало чотирьом, то не існувало б замкнутих орбіт планет і, природно, Сонячної системи і людини. За N = 4 була б неможлива також атомна структура речовини. При N менше двох рух відбувається в обмеженій ділянці. Тільки за N = 3 можливі як пов'язані, і незв'язані руху, що й реалізується у спостережуваної Всесвіту.

Дослідження показують, що Всесвіт, в якому ми живемо, вдало пристосований для нашого існування. Основні властивості Всесвіту пояснюються значеннями кількох фундаментальних постійних (гравітаційна постійна, маса протона та електрона, заряд електрона, швидкість світла та інші).

У Всесвіті, що спостерігається, існує дивовижний збіг, вірніше, узгодження енергії розширення Всесвіту і гравітаційної енергії. Значення фундаментальних констант гравітаційної, сильної, електромагнітної взаємодій мають такі значення, що забезпечують можливість виникнення галактик та зірок, у тому числі стабільних, у яких термоядерні реакції протікають протягом багатьох мільярдів років

Для ілюстрації зв'язку характеристик Всесвіту з фізичними константами уявіть собі, що сталося при зміні значень фундаментальних світових постійних. Наприклад, якби маса електрона була втричі-вчетверо вище її нинішнього значення, то час існування нейтрального атома водню обчислювалося б кількома днями. А це призвело б до того, що галактики та зірки складалися б переважно з нейтронів та різноманіття атомів та молекул, їх у сучасному вигляді просто не існувало б.

Сучасна структура Всесвіту дуже жорстко обумовлена ​​різницею в масах нейтрону та протону. Різниця дуже мала і становить близько 10-3 від маси протона. Однак якби він був утричі більшим, то у Всесвіті не міг би відбуватися нуклеосинтез і в ньому не було б складних елементів. Збільшення константи сильної взаємодії всього на кілька відсотків призвело б до того, що вже в перші хвилини розширення Всесвіту водень повністю вигорів би і основним елементом у ньому став би гелій.

Константа електромагнітного взаємодії теж може істотно відхилятися від значення 1/137. Якби, наприклад, вона була 1/80, то всі частинки, що мають масу спокою, анігілювали б і Всесвіт складався б тільки з безмасових частинок.

Достатньо було б порівняно невеликої відмінності констант від існуючих насправді, щоб або галактики та зірки взагалі не встигли виникнути до нашого часу (якби константа гравітаційної взаємодії була на 8-10% менше), або зірки еволюціонували надто швидко (якби вона була більшою. на 8-10%). У співвідношенні констант виявлено такі тонкощі, що, наприклад, константа сильної взаємодії забезпечує протікання ядерного синтезу в надрах зірок з утворенням вуглецю та кисню, які поставляються в космос при вибуху наднових зірок і служать надалі матеріалом для формування зірок другого покоління типу Сонця та планетних систем . Зрозуміло, що навіть невеликого відхилення від константи сильної взаємодії було б достатньо, щоб життя на Землі виявилося неможливим. Якби величини цих констант дещо відрізнялися від їх значень, то властивості Всесвіту були зовсім іншими. Ці властивості є умовами виникнення тієї форми життя, яка існує на Землі. Сутність антропного принципу у цьому, що є невід'ємною частиною Всесвіту, природним наслідком її еволюції. Ми бачимо, таким чином, що наш реальний Всесвіт разюче пристосований для виникнення та розвитку в ньому існуючої форми життя. Можна сказати, що нам просто пощастило – константи в Метагалактиці виявилися сприятливими для виникнення життя, тому ми існуємо та пізнаємо Всесвіт. Але поряд з такою Метагалактикою є багато інших з іншими константами, з іншим розподілом матерії, геометрією і навіть, можливо, з іншими розмірностями простору, абсолютно непридатними для життя, з умовами, які важко уявити.

Суть антропного принципу, сформульованого Г. М. Ідлісом з Інституту історії природознавства РАН в 1958 році, в наступному: Всесвіт такий, яким ми його бачимо, оскільки в ньому існує ми, тобто спостерігачі, здатні поставити питання про властивості Всесвіту. За інших параметрів у Всесвіті неможливі складні структури та життя у відомих нам формах2.

Вище було зазначено, що навіть невеликі зміни фундаментальних постійних призводять до якісних змін властивостей Всесвіту, зокрема неможливості існування складних структур, а значить, і життя3.

У нашому Всесвіті відбулося досить-таки точне припасування числових значень фундаментальних констант, необхідних існування її основних структурних елементів: ядер, атомів, зірок і галактик. Їх стійкість створює умови на формування складніших неорганічних і органічних структур, а кінцевому підсумку життя.

Через те, що в дуже ранньому Всесвіті реалізувалися величини та умови, що призвели до цілком конкретних значень сучасних фундаментальних фізичних постійних, що характеризують фізичні взаємодії, стала можлива наявність відомого нам Всесвіту, і ми маємо можливість пізнавати саме її4. При цьому виникає досить цікаве і складне з усіх точок зору питання про причини існування такого початкового припасування значень фундаментальних постійних.

доктор фізико-математичних наук, професор державного університету Дагестану. М. К. Гусейханов