Пятничное в среду: Космологический принцип и загадка происхождения жизни. Антропный 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).

Религия всегда оказывается права. Она разрешает все вопросы и, следовательно, снимает все вопросы в мире. Религия придает нам уверенность, незыблемость, умиротворение и сознание абсолютности. Она защищает нас от прогресса, который всех нас приводит в трепет. Наука поступает совсем наоборот. Она никогда не решает вопроса, не поставив при этом десяток новых.

Идеи антропного космологического принципа, развивавшиеся в последнем десятилетии XX века, представляют большой научный интерес с точки зрения ответа на вопросы происхождения, развития и эволюции окружающего мира. Основная идея этого принципа состоит в том, что фундаментальные свойства Вселенной, значения основных физических констант и даже форма физических закономерностей тесно связаны с фактом структурности Вселенной во всех масштабах - от элементарных частиц до сверхскоплений галактик. С возможностью существования условий, при которых возникают сложные формы движения материи и в конце концов жизнь и человек.

Почему из бесконечной области всевозможных значений фундаментальных мировых 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? В пространстве N измерений точечные источники взаимодействуют с силой, гдеr - расстояние между источниками. Можно показать, что устойчивые движения двух тел, взаимодействующих по такому закону, отсутствуют при N3. Еще в 20-е годыXX столетия П. Эренфест показал, что если бы число пространственных координат N было равно четырем, то не су-

ществовало бы замкнутых орбит планет и, естественно, Солнечной системы и человека. При N = 4 была бы невозможна также атомная структура вещества. При N < 2 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 др.). В наблюдаемой Вселенной существует удивительное совпадение, вернее согласование энергии расширения Вселенной и ее гравитационной энергии, значения фундаментальных констант гравитационного, сильного, слабого, электромагнитного взаимодействий имеют такие значения, что обеспечивает 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 3-4 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 в их современном виде просто не существовало бы.

Современная структура Вселенной очень жестко обусловлена величинойт. е. 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 бы выгорел 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 сравнительно небольшого отличия констант от существующих в действительности, чтобы либо галактики и звезды вообще бы не успели возникнуть к нашему времени (если бы константа гравитационного взаимодействия была на 8-10% меньше), либо, звезды эволюционировали бы 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 благоприятствующими для возникновения жизни и 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. Другие Метагалактики - это "миры иных констант". Некоторые из них совсем не похожи на нашу

Вселенную, но вполне возможно, что в каких-то метагалактиках есть и разумные существа.

Суть антропного принципа заключается в следующем: Вселенная такова, какой мы ее видим, поскольку в ней существуем мы, т. е. наблюдатели, способные задаться вопросом о свойствах Вселенной; при других параметрах во Вселенной невозможны сложные структуры и жизнь в известных нам формах. 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 самой жизни.

Возможность согласованного и сильного изменения всего набора физических констант, параметров Вселенной (а в принципе и физических законов) так, чтобы получить модели других вселенных, в которых выполнены если не достаточные, то хотя бы необходимые условия для возникновения сложных структур и жизни, представляется интересным. Конечно, такая задача в полном объеме пока не разрешима.

Познание человеком свойств Вселенной - тоже эволюционный процесс, зависящий от уровня развития человеческого общества и в первую очередь от уровня развития науки. Образы Вселенной на каждом историческом этапе были различны. Всех свойств нашей Вселенной мы еще не знаем, но фантазия теоретиков уже блуждает в запутанных лабиринтах предположений о свойствах других возможных Вселенных. Антропный принцип отнюдь не исключает возможности их существования. Их свойства могут быть таковы, что возникновение жизни в них будет невозможно и их эволюция будет проходить "без свидетелей".

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