Антропный принцип в современной науке

В широком смысле интересующий ученых вопрос звучит так: почему наша Вселенная такова, какова она есть? Какую роль в ее существовании играет или должен играть человек? Эти вопросы можно сформулировать иначе: почему физические постоянные — гравитационная, Планка, скорость света, заряд электрона и протона — имеют такие, а не иные значения, что случилось бы со Вселенной, если бы эти значения оказались другими? Правомерность этого вопроса определяется тем, что численные значения физических констант никак не обоснованы теоретически, они получены экспериментально и независимо друг от друга.

Неопределенная ситуация с физическими постоянными вызвала желание проверить, какими окажутся для Вселенной последствия изменения значений отдельных физических констант или целой их группы. Проведенный анализ привел к ошеломляющему выводу. Оказалось, что достаточно совсем небольших (в пределах 10—30%) отклонений значений констант в ту или другую сторону, и наша Вселенная окажется настолько упрощенной системой, что ни о каком направленном ее развития не может быть и речи. Не смогут существовать основные устойчивые состояния — ядра, атомы, звезды и галактики.

Например, увеличение постоянной Планка более чем на 15% лишает протон возможности объединяться с нейтроном, т.е. делает невозможным протекание первичного нуклеосинтеза. Тот же результат получится, если увеличить массу протона на 30%. Изменение значений этих физических констант в меньшую сторону открывает возможность для образования устойчивого ядра гелия, следствием чего явилось бы выгорание всего водорода на ранних стадиях расширения Вселенной. Таким образом, надо признать, что существуют очень узкие «ворота» подходящих значений физических констант, в границах которых возможно существование Вселенной.

Но на этом случайные совпадения не заканчиваются. Напомним о других случайностях, с которыми мы уже встречались раньше:

  • ? небольшая асимметрия между веществом и антивеществом позволила на ранней стадии образоваться барионной Вселенной, без чего она выродилась бы в фотонно-лептонную пустыню;
  • ? остановка первичного нуклеосинтеза на стадии образования ядер гелия, благодаря чему смогла возникнуть водородно-гелиевая Вселенная;
  • ? наличие у ядра углерода возбужденного электронного уровня с энергией, почти равной суммарной энергии трех ядер гелия, открыло возможность для протекания звездного нуклеосинтеза (в ходе этого процесса образовались все элементы таблицы Менделеева, более тяжелые, чем водород и гелий);
  • ? расположение энергетических уровней у ядра кислорода опять же случайно оказалось таким, что не позволяет в процессах звездного нуклеосинтеза превратиться всем ядрам углерода в кислород, а ведь углерод — основа органической химии и, следовательно, жизни.

Таким образом, наука столкнулась с большой группой фактов, раздельное рассмотрение которых создает впечатление о необъяснимых, случайных совпадениях, граничащих с чудом. Вероятность каждого подобного совпадения мала, а их совместное существование вовсе не вероятно. Тогда вполне обоснованной представляется постановка вопроса о существовании пока непознанных закономерностей (со следствиями которых мы столкнулись), способных организовать Вселенную определенным образом.

Итак, наличие «тонкой подстройки», определенных физических законов, свойств элементов и характера взаимодействий между ними определяют устройство нашей Вселенной. В ходе ее развития появились структурные элементы нарастающей сложности, а на одном из этапов развития появился наблюдатель (разумное существо, человек), способный обнаружить существование «тонкой подстройки» и задуматься о породивших ее причинах.

У наблюдателя, обладающего нашей системой восприятия мира и нашей логикой, неизбежно возникнут вопросы, случайна ли обнаруженная им «тонкая подстройка» Вселенной, предопределена ли она каким-то глобальным процессом самоорганизации. Всплывает старая проблема, волновавшая человечество на протяжении всей его сознательной истории: занимаем ли мы особое место в этом мире, или же это положение является результатом случайного развития? Признание «тонкой подстройки» закономерным природным явлением приводит к заключению, что с самого начала во Вселенной потенциально заложено появление «наблюдателя» на определенном этапе ее развития. Принятие такого вывода равносильно признанию существования у природы определенных целей. Иными словами, мы вновь возвращаемся к телеологизму, служившему основой средневекового мировоззрения, а в Новое время отброшенному, как тогда казалось, навсегда.

В такой ситуации был выдвинут и в настоящее время широко обсуждается антропный принцип. В 1970-е годы его в двух вариантах (слабом и сильном) сформулировал английский ученый Б. Картер.

Его слабый антропный принцип говорит: то, что мы предполагаем наблюдать во Вселенной, должно удовлетворять условиям, необходимым для присутствия человека в качестве наблюдателя. Этот принцип интерпретируется так, что в ходе эволюции Вселенной могли существовать самые разные условия, но человек-наблюдатель видит мир только на том этапе, на котором реализовались условия, необходимые для его существования. В частности, для появления человека понадобилось, чтобы в ходе расширения вещества Вселенная прошла все те стадии, о которых говорилось выше. Понятно, что человек не мог наблюдать их, так как физические условия тогда не обеспечивали его появления. Но с другой стороны, все эти стадии могли протекать только в мире, где существовала «тонкая подстройка». Поэтому сам факт появления человека уже предопределяет то, что он должен увидеть: и современную Вселенную, и наличие в ней «тонкой подстройки». Раз человек есть, то он увидит вполне определенным образом устроенный мир, ибо ничего другого ему увидеть не дано.

Итак, слабый антропный принцип претендует на объяснение привилегированности той космологической эпохи, в которую мы живем (в которой во Вселенной существуют разумные существа). Правда, этот принцип в качестве условия предполагает, что появление разумных существ в принципе возможно в ту или иную эпоху, это не противоречит законам природы и общему характеру космологической эволюции.

Более серьезное содержание заложено в сильном антропном принципе — Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некоторой стадии эволюции мог существовать наблюдатель. По существу, идет речь о случайном или закономерном происхождении «тонкой подстройки» Вселенной. Признание закономерного устройства Вселенной влечет за собой признание принципа, организующего ее. Если же считать «тонкую подстройку» случайной, то приходится постулировать множественное рождение вселенных, в каждой из которых случайным образом реализуются случайные значения физических постоянных, физические законы и т.п. В какой-то из них случайно возникнет «тонкая подстройка», обеспечивающая появление на определенном этапе наблюдателя, и он увидит вполне благоустроенный мир, о случайном возникновении которого первоначально не будет подозревать. Иными словами, в ансамбле вселенных реализуются все логически представимые типы физического устройства, а значит, существование хотя бы одного мира с благоприятным для эволюции жизни и разума набором параметров становится вполне тривиальным. Наше появление в любом другом мире просто исключено.

Если мы признаем «тонкую подстройку» изначально заложенной во Вселенной, то линия ее последующего развития предопределена, а появление наблюдателя на соответствующем этапе неизбежно. Из этого следует, что в родившейся Вселенной потенциально было заложено ее будущее, а процесс развития приобретает целенаправленный характер. Появление разума не только заранее «запланировано», но и имеет определенное предназначение, которое проявит себя в последующем процессе развития. Это — телеологическая интерпретация сильного антропного принципа, возрождающая старые теологические споры о божественном замысле.

Существует финалистский антропный принцип, предложенный Ф. Типлером, — во Вселенной должна возникнуть разумная обработка информации, и, раз возникнув, она никогда не прекратится. Это необычное для физика предсказание, основанное на идее, что природе небезразлична судьба разума. В таком случае можно допустить, что существуют некие неизвестные нам пока природные механизмы, обеспечивающие успешное прохождение Вселенной через все ключевые пункты эволюции вплоть до образования в ней сознания. Этот принцип является еще более жестким, чем сильный антропный принцип. Ведь в соответствии с ним устройство Вселенной должно обеспечивать необходимые условия не только для возникновения жизни и разума, но и для их вечного существования. А ведь мы помним, что все существующие космологические модели говорят о неизбежности гибели жизни и разума или в конечной сингулярности (закрытая модель), или в холоде почти пустого пространства (открытая модель).

Пока мы еще слишком мало знаем о Вселенной, ведь земная жизнь только малая часть гигантского целого. Но мы имеем право строить любые догадки, если они не противоречат познанным законам природы. И вполне возможно, если человечество продолжит свое существование, решив современные глобальные проблемы, если его способность познавать себя и окружающий мир сохранится, то одной из главных задач будущего научного поиска станет осознание своего предназначения во Вселенной.

Возникновение вопроса

С развитием науки ученые все более явно наблюдают «особенность» нашего мира, физические законы которого уникальным образом подходят для относительно стабильного существования Вселенной и формирования в ней разумной жизни.

К фундаментальным мировым константам обычно относят следующие параметры:

  1. Скорость света (с) или предельная скорость распространения электромагнитных волн в вакууме — 299 792 458 метров в секунду.
  2. Гравитационная постоянная (G) или постоянная Ньютона, которая определяет гравитационное взаимодействие между двумя массивными телами — 6,67408 x 10−11м3с−2·кг−1.

    Иная скорость света могла бы сделать образование жизни невозможным.

  3. Постоянная Планка (h), определяющая связь энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой – 6, 626 x 10−34 Дж·с.
  4. Масса электрона (9,109 х 10−31 кг), протона (1,672 х 10−27 кг), а также заряд электрона (1,602 х 10−19 Кл).

Величины этих параметров находятся в мизерном интервале значений, допускающих существования разумной жизни и Вселенной в целом. Изменение каждой из этих констант значительным образом переменило бы известные нам законы физики, что привело бы к губительным последствиям. Рассмотрим несколько примеров:

  • При изменении масс протонов, участвующих в сильном взаимодействии, сила самого взаимодействия также выросла бы или уменьшилась. В первом случае во Вселенной не смог бы образоваться водород, а ядра многих требуемых для жизни химических элементов распались бы. Если бы сильное взаимодействие было меньше – его было бы недостаточно для образования элементов тяжелее водорода.
  • При изменении масс электронов, участвующих в слабом взаимодействии, также сменилось бы и слабое взаимодействие. При большей силе слабого взаимодействия во время Большого Взрыва образовалось бы значительно больше гелия, что привело бы к излишнему формированию звездами тяжелых элементов. Как результат – невозможность взрыва сверхновых и распространения образованных тяжелых элементов по Вселенной, а значит и невозможность зарождения жизни в известном виде. Если же слабое взаимодействие было бы значительно слабее, то количества гелия было бы недостаточно для взрыва сверхновых, что также не допускает существование жизни.

Взрыв сверхновой — кузница новых элементов

  • При увеличении значения гравитационной постоянной звезды были бы горячее и менее стабильны, что не дало бы достаточно времени для зарождения разумной жизни. В противном случае малое значение этого параметра привело бы к формированию недостаточно горячих звезд и невозможности термоядерной реакции в них.
  • Размерность пространства. Если брать во внимание известный закон всемирного тяготения, в пространстве с большей размерностью, чем три, планеты падали бы на Солнце, а электроны на ядро атома. В двухмерном же пространстве массивные тела не смогли бы образовать устойчивую систему, связанную гравитацией, что основывается на ОТО.

Также жизненно важными параметрами являются: постоянная электромагнитного взаимодействия, уровень энтропии во Вселенной, и даже период полураспада бериллия-8, от которого зависит формирование углерода и других требуемых для жизни химических элементов.

Физические константы определяют кругооборот органики в природе

Все вышеупомянутые факты указывают на то, что Вселенная сформирована таким образом, что разумная жизнь в ней имеет место быть. Большое количество подобных совпадений стало фундаментом для появления так называемой концепции «тонкой настройки Вселенной». Последняя обращает внимание на то, что значения именно жизненно важных констант оказываются точно определенными в пределах интервала, допустимого для формирования жизни. В то время как параметры, не влияющие столь остро на жизнь, могут варьироваться.

Антропный принцип и метавселенная

Антропный принцип призван ответить на вопрос наличия тонкой настройки Вселенной. Существует два типа этого принципа:

  • Слабый. Вселенная условно может быть разделена на области, в каждой из которых фундаментальные константы имеют разные значения. Однако мы наблюдаем именно такие значения, так как только при таких мировых константах мы смогли бы зародиться, как наблюдатели. Области же с другими значениями параметров скрыты от наблюдения по той причине, что не допускают в них формирования жизни, то есть наблюдателя.
  • Сильный. Вселенная обязана иметь благоприятные условия для формирования в ней разумной жизни, так как при иных условиях она просто не смогла бы существовать. Отдельным вариантом сильного принципа является так называемый «антропный принцип участия», согласно которому разумная жизнь плотно связана с существованием Вселенной и является ее неотъемлемой деталью.

ДНК — сложная структура, которая не могла бы образоваться при иных условиях. Анимировано

Антропный принцип основывается на предположении, что Вселенная может существовать при некоторых других значениях фундаментальных констант, то есть при других физических законах. Учеными было выделено несколько вариантов, подходящих под формулировку антропного принципа:

  • Единая Вселенная, параметры физических законов которой постоянно меняются, в ходе ее длительной или вовсе бесконечной жизни. При благоприятных условиях, то бишь при определенных значениях физических констант зарождается разумная жизнь – наблюдатель.
  • Вселенная, которая разделяется на множество независимых и невзаимодействующих областей, физические параметры которых различны. В той области, которая удовлетворяет физическим условиям, достаточным для зарождения жизни, появляется наблюдатель.
  • Мультивселенная. Подразумевает множество других вселенных помимо нашей. Они носят название альтернативных вселенных или параллельных миров и имеют физические законы отличные от известных нам. Приверженцами этой версии устройства мира являются такие известные ученые современности как Стивен Хокинг, Брайан Грин, Митио Каку, Нил Тайсон и другие. Гипотеза о мультивселенной активно применяется в области теории струн.
  • Вселенные антропного принципа участия. То есть ряд Вселенных, возможно с несколько отличными значениями фундаментальных констант, которые все же включают в себя разумную жизнь.

Может ли быть, что наше существование — это не совпадение?

Примечательно, что антропный принцип противоречит принципу Коперника, который утверждал, что место, где зародилось и обитает человечество, не является уникальным и особенным среди ряда других мест. Обобщением этих двух принципов есть утверждение о том, что уникальным является не место появления человечества или значения фундаментальных констант, а диапазон этих значений, при которых жизнь имеет право на существование.

Антропный принцип является одним из возможных объяснений упомянутой тонкой настройки Вселенной. Проверить достоверность этого аргумента представляется невозможным как сейчас, так и в будущем, так как ученые не смогут взаимодействовать с другими независимыми областями или вселенными, а значит, не смогут подтвердить их наличие или опровергнуть их существование.

АНТРОПНЫЙ ПРИНЦИП – один из фундаментальных принципов современной космологии, который фиксирует связь между крупномасштабными свойствами нашей Вселенной (Метагалактики) и существованием в ней человека, наблюдателя. Термин «антропный принцип» предложил английский математик Б.Картер (1973): «то, что мы ожидаем наблюдать, должно быть ограничено условиями, необходимыми для нашего существования как наблюдателей». Наряду с общей формулировкой антропного принципа известны также его модификации: «слабый антропный принцип», «сильный антропный принцип», «принцип участия» («соучастника») Дж. Уилера и «финалистский антропный принцип» Ф.Типлера. Формулировка сильного антропного принципа, по Картеру, гласит: «Вселенная (и следовательно, фундаментальные параметры, от которых она зависит) должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей». Перефразируя Декарта (cogito ergo mundus talis est – я мыслю, поэтому мир таков, каков он есть), Уилер афористически выразил суть антропного принципа словами: «Вот человек; какой должна быть Вселенная?» Вместе с тем антропный принцип пока не получил общепринятой формулировки. Среди формулировок антропного принципа встречаются и явно эпатирующие, тавтологические (типа «Вселенная, в которой мы живем, – это Вселенная, в которой живем мы», и т.п.).

Антропный принцип претендует ответить на вопрос: почему Вселенная такова, какой мы ее наблюдаем? Мировоззренческая острота этого вопроса обусловлена тем, что наблюдаемые свойства Вселенной жестко связаны с численными значениями ряда фундаментальных физических констант. Если бы значения этих констант были хотя бы немного другими, то было бы невозможным существование во Вселенной ни атомов, ни звезд, ни галактик, ни возникновения условий, которые сделали возможным появление человека, наблюдателя. Как выражаются космологи, Вселенная «взрывным образом неустойчива» к численным значениям определенного набора фундаментальных констант, с необычайной точностью «подогнанных» друг к другу таким образом, что во Вселенной могли возникнуть высокоорганизованные структуры, включая человека. Иными словами, человек мог появиться отнюдь не в любой по своим свойствам Вселенной. Соответствующие условия, выделяемые набором фундаментальных констант, ограничены узкими пределами.

В развитии антропного принципа как научного принципа можно выделить несколько этапов: дорелятивистский, релятивистский, квантовый релятивистский. Так, дорелятивистский этап охватывает рубеж 19–20 вв. Английский эволюционист А.Уоллес сделал попытку переосмыслить коперниканское понимание места человека во Вселенной на основе альтернативных, т.е. антикоперниканских, идей. Этот подход был развит и Картером, который считает, что, вопреки Копернику, хотя положение человека во Вселенной не является центральным, оно неизбежно в некотором смысле привилегированное. В каком именно смысле человек, т.е. земной наблюдатель, занимает во Вселенной выделенное положение, разъясняют модификации антропного принципа – слабый антропный принцип и сильный антропный принцип. Согласно слабому антропному принципу, возникновение человека в расширяющейся Вселенной должно быть связано с определенной эпохой эволюции. Сильный антропный принцип считает, что человек мог появиться лишь во Вселенной с определенными свойствами, т.е. наша Вселенная выделена фактом нашего существования среди других вселенных.

Обычно антропный принцип обсуждается в плане дилеммы: физический ли это принцип или философский. Такое противопоставление неосновательно. То, что обычно подразумевают под антропным принципом, несмотря на простоту и краткость формулировок, на самом деле имеет гетерогенную структуру. Напр., в структуре сильного антропного принципа можно выделить три уровня: а) уровень физической картины мира («Вселенная взрывным образом неустойчива к изменениям фундаментальных физических констант»); б) уровень научной картины мира («Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось появление человека»); в) уровень философско-мировоззренческих интерпретаций, т.е. различных типов объяснения смысла антропного принципа, среди которых – теологические объяснения («аргумент от замысла»), телеологические объяснения (человек – цель эволюции Вселенной, задаваемая трансцендентным фактором), объяснения в рамках концепций самоорганизации.

На философском уровне противостоят друг другу два типа интерпретации антропного принципа. Его понимают, с одной стороны, следующим образом: объективные свойства нашей Вселенной таковы, что они на определенном этапе ее эволюции привели (или должны были привести) к возникновению познающего субъекта; если бы свойства Вселенной были иными, их просто некому было бы изучать (А.Л.Зельманов, Г.М.Идлис, И.Л.Розенталь, И.С.Шкловский). С другой стороны, при анализе смысла антропного принципа может быть поставлен обратный акцент: объективные свойства Вселенной таковы, какими мы их наблюдаем, потому что существует познающий субъект, наблюдатель (принцип соучастника исключительно к этому сводит смысл антропного принципа).

Антропный принцип является предметом дискуссии в науке и философии. Одни авторы считают, что антропный принцип содержит объяснение структуры нашей Вселенной, тонкой подгонки физических констант и космологических параметров. По мнению других авторов, никакого объяснения в собственном смысле слова антропный принцип не содержит, а иногда он рассматривается даже как пример ошибочного научного объяснения. Эвристическую роль антропного принципа иногда рассматривают, подчеркивая лишь его физическое содержание и лишая каких-либо социокультурных измерений. Вселенная, с этой точки зрения, – обычный релятивистский объект, при изучении которого антропные аргументы выглядят в значительной степени метафорически. Другая точка зрения состоит в том, что «человеческое измерение» не может быть исключено из антропного принципа.

Литература:

Антропный принцип: самая исковерканная идея физики

У Вселенной есть фундаментальные законы, которые мы в силах наблюдать. Еще в ней существуем мы, вещи, из которых мы созданы, и все это тоже подчиняется фундаментальным законам. На основе этого можно соорудить два очень простых утверждения, с которыми было бы очень трудно спорить:

  • Мы должны быть готовы принять тот факт, что наше местоположение во Вселенной должно быть обязательно приспособленным к тому, чтобы мы могли существовать в качестве наблюдателей.
  • Вселенная (и значит фундаментальные параметры, от которых она зависит) должна располагать возможностью создания наблюдателей на определенном этапе.

Два этих условия, которые впервые высказал физик Брэндон Картер в 1973 году, известны как слабый и сильный антропные принципы соответственно. Они просто говорят, что мы существует во Вселенной, у которой есть фундаментальные константы, законы и тому подобное. И наше существование доказывает, что Вселенная позволяет существовать существам вроде нас внутри нее (простите за тавтологию, но как есть).

Эти простые, само собой очевидные факты, на самом деле, несут в себе много груза. Они говорят нам о том, что Вселенная существует с такими свойствами, что в ней мог эволюционировать разумный наблюдатель. Это противоположно свойствам, несовместимым с разумной жизнью, которая не может описать нашу Вселенную на земле, которую никто никогда не наблюдал. Мы здесь, чтобы наблюдать Вселенную, и наш активный акт наблюдения означает, что Вселенная устроена таким образом, чтобы обеспечить наше существование. В этом суть антропного принципа.

И он позволяет нам сделать ряд вполне уместных научных утверждений и прогнозов о Вселенной. Тот факт, что мы являемся наблюдателями из углерода, говорит нам, что Вселенная должна была в некотором роде создать углерод. На основе этого Фред Хойл предсказал, что возбужденное состояние ядра углерода-12 должно существовать при определенной энергии, чтобы три ядра гелия-4 могли сливаться в углерод-12 в недрах звезд. Пятью годами позже открытие теоретического состояния Хойла и механизма его появления — тройной альфа-процесс — был открыт и подтвержден физиком-ядерщиком Вилли Фаулером и привел нас к пониманию того, как выстраивались тяжелые элементы в ранней истории Вселенной.

Расчет значения энергии вакуума нашей Вселенной — энергии, присущей пустому пространству — в рамках квантовой теории поля дает абсурдное значение, слишком высокое. Энергия пустого пространства определяет, насколько быстро увеличивается скорость расширения Вселенной (или скорость сжатия); если бы она была слишком высокой, жизнь, планеты, звезды, атомы и молекулы никогда бы не сформировались. Но поскольку во Вселенной присутствуют галактики, звезды, планеты и люди, значение энергии вакуума Вселенной, как подсчитал Стивен Вайнберг в 1987 году, не должно превышать 10-118-кратного значения той величины, которую мы вывели в своих наивных исчислениях. Когда в 1998 году мы нашли темную энергию, нам удалось измерить это число в первый раз, и оно оказалось равным 10-120 от наших прогнозов. Антропный принцип показал нам, что наши расчеты оказались некорректными.

Тем не менее два удивительно простых заявления, слабый и сильный антропные принципы, умудрились так сильно исказить, что теперь их привязывают к нелогичным и антинаучным заявлениям. Люди утверждают, что антропный принцип поддерживает теорию множественных вселенных; что антропный принцип говорит в пользу струнной картины мира; что антропный принцип требует для нас гигантский газовый гигант, который будет защищать нас от астероидов; что антропный принцип объясняет, почему мы находимся на таком расстоянии от галактического центра, на каком находимся. Другими словами, люди используют антропный принцип, чтобы заявить, что Вселенная является в точности такой, какой является, потому что мы существуем. Но это не только неверно, это еще и никак не относится к антропному принципу.

Антропный принцип просто гласит, что мы — наблюдатели — существуем. И что мы существуем в этой Вселенной, а значит Вселенная существует так, чтобы позволить наблюдателям существовать. Если вы установите законы физики, не позволяющие существовать наблюдателям, вы получите что угодно, только не нашу Вселенную. Наше существование означает, что Вселенная позволяет нам существовать, но это не означает, что Вселенная должна была сложиться именно таким образом. Это не означает, что наше существование обязательно. И это не означает, что Вселенная должна была взрастить нас именно такими, какие мы есть. Другими словами, нельзя сказать, что «Вселенная такая, как есть, потому что мы здесь». Это не антропный принцип — это логическая ошибка.

В 1986 году Джон Барроу и Франк Типлер написали интереснейшую книгу «Антропный космологический принцип», в которой пересмотрели эти принципы. Они писали:

Наблюдаемые значения всех физических и космологических величин не являются в равной степени вероятными, но они принимают значения, ограниченные требованием существования мест, где может развиваться жизнь на основе углерода, и требованием, чтобы Вселенная была достаточной старой, чтобы это уже сделать.

Вселенная должна иметь такие свойства, которые позволяют жизни развиться в ней на определенном этапе в истории.

Так что вместо того, что «наше существование в роли наблюдателей означает, что законы Вселенной должны быть такими, чтобы было возможно существование наблюдателей», мы получаем «Вселенная должна позволить существовать разумной жизни на основе углерода, а Вселенные, в которых жизнь не развивается, не допускаются». Барроу и Типлер идут дальше и предлагают альтернативные интерпретации, включая следующее:

  • Вселенная, в том виде, в котором она существует, была спроектирована с целью создания и поддержания наблюдателей.
  • Наблюдатели необходимы для того, чтобы Вселенная была.
  • Ансамбль Вселенных с разными фундаментальными законами и константами необходим для существования нашей Вселенной.

Если последний пункт звучит как плохая интерпретация множественных вселенных, это потому, что все сценарии Барроу и Типлера основаны на плохих интерпретациях принципа самоочевидности.

Да, мы существуем во Вселенной и наблюдаем законы природы такими, какими они являются. Наблюдая за тем, какие неизвестные могут быть ограничены фактом нашего существования, мы можем узнать что-то о нашей Вселенной. В этом смысле антропный принцип имеет научную ценность. Но если мы начнем вертеть антропным принципом как нам захочется, мы превратим его в плохой инструмент.

вселенная антропный константа вещество

При обсуждении антропного принципа (АП) представляется целесообразным с самого начала провести разграничение между ним и антропоцентрическим принципом, идущим от Аристотеля. Сходство в наименовании и некоторые неудачные формулировки АП привели к тому, что в ряде случаев между антропным и антропоцентрическим принципом ставится, по существу, знак равенства. На мой взгляд, это явилось одной из причин довольно острой полемики, которая возникла вокруг АП. Между тем, содержание этих принципов различно. Антропоцентрический принцип декларирует центральное или, во всяком случае, уникальное, привилегированное положение человека во Вселенной. АП также устанавливает определенное соотношение между фундаментальными свойствами Вселенной в целом и наличием в ней жизни и человека, точнее — между существованием наблюдателя и наблюдаемыми свойствами Вселенной. Однако характер этого отношения иной — он не требует и не утверждает исключительности человеческого рода.

АП и принцип Коперника-Бруно

Один из авторов антропного принципа Б. Картер считает основанный на нем подход определенной реакцией против чрезмерно слепого следования «принципу Коперника». По Копернику, замечает он, «мы не должны, не имея на то оснований, предполагать, что занимаем привилегированное центральное положение во Вселенной». Заметим, что этот тезис, строго говоря, правильнее было бы связывать с именем Бруно, а не Коперника. Последний лишил Землю выделенного положения во Вселенной, однако наделил этим статусом Солнце. В рассуждении Картера речь идет о равноправии, эквивалентности всех точек или мест во Вселенной. Такое миропонимание, нашедшее отражение и в современном космологическом принципе, непосредственно восходит к учению Бруно о «множественности миров». Несомненно, впрочем, что Коперник стоит у истоков этой идейной эволюции, точнее — революции.

Физическое содержание АП

Космологов и физиков-теоретиков, занимающихся космологией, интересовали проблемы: почему тот или иной космологический параметр имеет вполне определенное значение? Почему мир устроен так, а не иначе? Почему Вселенная такова, как мы ее наблюдаем? Подход, который использовался при решении этой проблемы, соответствует обычной, принятой физике методологии. Если нас интересуют значения каких-то параметров, попробуем проварьировать эти значения и посмотрим, как изменятся при этом условия в изучаемой системе (в данном случае во Вселенной). Этот естественный и вполне разумный подход неожиданно (как мне кажется — для самих исследователей) привел к установлению связи между существованием наблюдателя и наблюдаемыми свойствами Вселенной.

>1. Размерность физического пространства N. Это одна из важнейших фундаментальных характеристик нашего Мира.

F3 = a3/R3-1

FN = aN/RN-1

>где Tо — современный возраст Вселенной (т.е. возраст в момент существования наблюдателя), а Ts — время жизни звезды на главной последовательности. >Эти и подобные им примеры (которые можно увеличить) исчерпывают физическое содержание АП. Все остальное относится к его интерпретации.

Сильный и слабый антропный принцип

To ~ Ts

где To — современный возраст Вселенной.

Возраст Вселенной T не является ее постоянной характеристикой, он меняется с течением времени, может быть больше и меньше. Если возраст T Є Ts , Вселенная остается безжизненной; если T є T , жизнь во Вселенной также невозможна. Значит наблюдатель может существовать только в период времени, когда возраст Вселенной To ~ Ts . Это накладывает ограничение на положение наблюдателя во временной шкале — ограничение, которое является следствием естественных законов природы. Никакой привилегии для наблюдателя здесь нет. Просто он может появиться лишь тогда, когда созреют необходимые условия, и существует до тех пор, пока условия допускают его существование. Вне этого контекста, формулировка, утверждающая, что наше положение является привилегированным (да еще с необходимостью привилегированным) — дает повод воспринимать ее, как некую дань антропоцентризму.

Конечно, если понимать приведенные высказывания буквально, то следует признать, что здесь причина и следствие поменялись местами. В действительности не Вселенная такова, потому что в ней существует человек, а человек существует во Вселенной потому, что в ней реализовались именно те условия из множества возможных, которые оказались допустимыми для существования в ней жизни (и наблюдателя). Но раз уж это произошло, и мы существуем, то наблюдаемые свойства Вселенной не могут быть иными чем те, которые требуются для того, чтобы жизнь в ней стала возможной. Разумеется, можно по следствию судить о причине. Но при этом не следует выдавать следствие за причину.

Можно сформулировать два крайних предположения обосновывающих АП: 1) разум в нашей Метагалактике явление абсолютно случайное, которое стало возможным лишь благодаря маловероятному, но реализованному совпадению многих независимых физических параметров; 2) наличие биологической и социальной форм движения закономерное следствие развития Вселенной, а все ее физические характеристики взаимосвязаны и взаимообусловлены таким образом, что с необходимостью вызывают появление разума.

Во-вторых, очень важной является установленная с помощью АП связь между глобальными характеристиками Вселенной в целом и фундаментальными параметрами материального мира, с одной стороны, и жизненно-важными параметрами — с другой. Иными словами — обнаружение того, что самые существенные свойства Вселенной являются необходимыми для жизни. Тривиален вывод о том, что во Вселенной существует комплекс необходимых и достаточных условий, ибо он, по определению, существует в системе, где есть жизнь. Нетривиально, что самые существенные черты Вселенной оказались необходимыми для жизни (они могли бы быть просто допустимыми). Нетривиально то, что предпосылки для существования разумной жизни уходят своими корнями глубоко в фундаментальные структуры материи.

В-третьих, применение антропного принципа показало, что пределы изменения параметров, определяющие необходимые условия, очень узки: достаточно небольшого изменения параметров — и жизнь во Вселенной становится невозможной. Вот эта исключительно тонкая подстройка глобальных свойств нашей Вселенной к условиям, в которых становится возможным существование жизни (и человека) является, пожалуй, наиболее впечатляющим и, несомненно, очень важным результатом применения АП. Более того, при этом обнаружилась поразительная взаимосогласованность фундаментальных констант и астрономических свойств Вселенной, демонстрирующая глубокую целесообразность и гармонию физических законов. Это послужило дополнительным поводом для интерпретации АП в духе антропоцентризма, для отождествления его с антропоцентрическим принципом. Между тем, ни тонкая подстройка, ни взаимосогласованность параметров не декларируются антропным принципом. Они объективно присущи миру, АП только помогает вскрыть эту объективную реальность.

Наконец, можно отметить эстетическую роль антропного принципа. Ю.В.Линник видит эстетическую роль АП в том, что он «утверждает гармонию космоса и человека. Древняя идея о связи между человеком и миром получает здесь качественно новое осмысление»29. Сходную мысль высказывает В.В.Казютинский: «Выявляется глубочайшая связь человека и Вселенной и снова, еще в одном аспекте, подчеркивается «человекомерность» объектов астрономического исследования»

Антропный принцип

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *