Это значит, согласно современным ученым, что вселенной, способной поддерживать органическую жизнь, должно быть как минимум 10 миллиардов световых лет, и наша вселенная как раз такого возраста, что подтверждают последние вычисления (Barrow, Tipler. 1996. P. 3). Я не могу ничего сказать относительно точного размера и возраста нашей вселенной, только хочу заметить, что эти оценки в современной космологии постоянно меняются.
В некоторых версиях антропного принципа говорится, что люди могут жить не только во вселенной определенного возраста и размера, но также только при условии, что значения физических постоянных и соотношений физических сил выверены настолько, что позволяют вселенной пребывать именно в таком виде и допускают в ней человеческую жизнь. Вот именно эта «точная настройка» вселенной интересует меня больше всего остального. Мои рассуждения об этой настройке основаны на двух источниках: книге «Just Six Numbers» сэра Мартина Риса, королевского астронома Великобритании, и «The Cosmological Anthropic Principle» астронома Джона Д. Барроу и физика Франка Д. Типлера.
Точная настройка
Физик Джон Уилер, известный своими исследованиями квантовой механики, писал (Barrow, Tipler 1986. P. vii): «Дело не только в том, как человек адаптировался к жизни в этой вселенной. Дело еще и в том, что вся вселенная создана так, чтобы он мог в ней жить. Представьте себе вселенную, где одна из фундаментальных физических постоянных была бы немного другой по любому показателю. Человек мог никогда не появиться в такой вселенной. В этом заключается основная идея антропного принципа. Согласно ему, фактор, допускающий человеческое существование, лежит в сути целого механизма мироустройства». Давайте посмотрим, что будет, если лишь слегка изменить числовые значения некоторых фундаментальных постоянных и соотношений природных сил.
Число N и гравитация
Согласно современным космологическим концепциям, размер вселенной и размер населяющих ее существ и существующих в ней объектов зависят от соотношения между силами электромагнетизма и гравитации (Rees. 2000. Pp. 27–31). Атомы состоят из мельчайших частиц с разным электрическим зарядом. Среди этих частиц есть электроны и протоны. Электроны заряжены отрицательно, а протоны – положительно. Частицы атома с разными зарядами притягиваются друг к другу, и поэтому атом не распадается. Сила земного притяжения также играет определенную роль в создании атома, но она значительно слабее, чем электромагнитное притяжение. Соотношение этих двух сил определяется следующим образом: нужно разделить силу электромагнитного притяжения на силу притяжения земли. Получившееся число (N) равно 10**36, то есть сила гравитации в 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз меньше, чем сила электромагнитного притяжения.
На уровне атомов гравитация почти не чувствуется. Но в больших масштабах эта сила оказывается весьма значительной, несмотря на то, что она во много раз меньше электромагнетизма. Отрицательные и положительные заряды нейтрализуют друг другу. Это значит, что в крупных масштабах мы не чувствуем электромагнитного притяжения (за исключением тех случаев, когда заряды совмещаются, как в магнитах или при электрическом токе). Земное притяжение всегда положительно. Чем больше весит предмет, тем больше будет его притяжение. Сила притяжения возрастает пропорционально весу объекта. Общая сила притяжения всех атомов земли удерживает нас на ее поверхности. Именно сила притяжения определяет, насколько большие существа могут жить на планете. Если бы притяжение было чуть больше, максимально возможный вес населяющих ее существ был бы меньше. Давайте представим, что число N было бы 10**30 вместо 10**36. Тогда гравитация была бы «только» в 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз меньше электромагнитного притяжения. В результате такого совсем небольшого изменения сила земного притяжения настолько возрастет, что никто тяжелее насекомых не сможет выдержать давление. И даже таким маленьким созданиям как насекомые понадобятся мощные лапы. И это еще не все.
Все во вселенной стало бы значительно меньше. Например, понадобилось бы в миллиард раз меньше атомов для появления звезды. Сейчас принято считать, что звезды появляются, когда гравитационная сила атомов водорода и гелия заставляет газы конденсироваться. Когда газ конденсируется, он нагревается, когда он становится достаточно горячим и достаточно плотным, он вызывает реакцию синтеза. При этом жар выталкивает материю наружу, а сила притяжения удерживает ее. Баланс между движением наружу и внутрь определяет размер звезды. Звезда должна быть достаточно большой, чтобы молекул газа хватило для формирования сердцевины, и чтобы давление газа было достаточным для начала реакции.
При этом должна сохраняться масса для поддержания высокой температуры, которая появляется как результат реакции при попытке вытолкнуть всю материю в открытый космос. То есть звезды должны быть довольно большими. Если бы сила притяжения была выше, понадобилось бы меньше атомов. Если бы число N было равно 10**30 вместо 10**36, понадобилось бы в миллиарды раз меньше атомов, чтобы преодолеть силу выталкивания. Звезды были бы во много раз меньше и ядерные реакции проходили бы гораздо быстрее. Если верить Рису (Rees. 2000. P. 31), средний срок жизни звезды был бы 9 тысяч лет вместо 10 миллиардов. Это бы негативно сказалось на возможности биологической эволюции в таком виде, какой мы наблюдаем сейчас. Галактики также будут значительно меньше, а звезды в них будут располагаться гораздо плотнее. Из-за этого орбиты планет пересекались бы со звездами. Стоит напомнить, что существование жизни возможно только при стабильном движении планеты по орбите. Если бы орбита нашей планеты была нестабильной, резкие перепады температур сделали бы жизнь здесь невозможной. Так почему же у числа N задано именно такое значение? Рис (Rees. 2000. P. 31) говорит: «у нас никаких предположений о том, почему значение числа N такое, какое есть. Мы лишь знаем, что такая сложнейшая система как человек не могла появиться, если бы значение числа N было меньше, чем 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000».
Энергия связи E (эпсилон)
Энергия связи – еще один фактор, который ощутимо влияет на характеристики нашей вселенной (Rees. 2000. Pp. 43–49). Она определяет формирование атомов и то, как проходят ядерные реакции. Безусловно, все это влияет на существующие формы жизни.
В атомах разных уровней разная энергия связи. Для нас самое большое значение имеет энергия связи молекул гелия. Согласно исследованиям астрофизиков, первое поколение звезд превращает водород в гелий. Ядра атома водорода содержат один протон. Ядра дейтерия, изотопа водорода, содержат один протон и один нейтрон. Когда соединяются два атома дейтерия, образуется один атом гелия с двумя протонами и двумя нейтронами.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204
В некоторых версиях антропного принципа говорится, что люди могут жить не только во вселенной определенного возраста и размера, но также только при условии, что значения физических постоянных и соотношений физических сил выверены настолько, что позволяют вселенной пребывать именно в таком виде и допускают в ней человеческую жизнь. Вот именно эта «точная настройка» вселенной интересует меня больше всего остального. Мои рассуждения об этой настройке основаны на двух источниках: книге «Just Six Numbers» сэра Мартина Риса, королевского астронома Великобритании, и «The Cosmological Anthropic Principle» астронома Джона Д. Барроу и физика Франка Д. Типлера.
Точная настройка
Физик Джон Уилер, известный своими исследованиями квантовой механики, писал (Barrow, Tipler 1986. P. vii): «Дело не только в том, как человек адаптировался к жизни в этой вселенной. Дело еще и в том, что вся вселенная создана так, чтобы он мог в ней жить. Представьте себе вселенную, где одна из фундаментальных физических постоянных была бы немного другой по любому показателю. Человек мог никогда не появиться в такой вселенной. В этом заключается основная идея антропного принципа. Согласно ему, фактор, допускающий человеческое существование, лежит в сути целого механизма мироустройства». Давайте посмотрим, что будет, если лишь слегка изменить числовые значения некоторых фундаментальных постоянных и соотношений природных сил.
Число N и гравитация
Согласно современным космологическим концепциям, размер вселенной и размер населяющих ее существ и существующих в ней объектов зависят от соотношения между силами электромагнетизма и гравитации (Rees. 2000. Pp. 27–31). Атомы состоят из мельчайших частиц с разным электрическим зарядом. Среди этих частиц есть электроны и протоны. Электроны заряжены отрицательно, а протоны – положительно. Частицы атома с разными зарядами притягиваются друг к другу, и поэтому атом не распадается. Сила земного притяжения также играет определенную роль в создании атома, но она значительно слабее, чем электромагнитное притяжение. Соотношение этих двух сил определяется следующим образом: нужно разделить силу электромагнитного притяжения на силу притяжения земли. Получившееся число (N) равно 10**36, то есть сила гравитации в 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз меньше, чем сила электромагнитного притяжения.
На уровне атомов гравитация почти не чувствуется. Но в больших масштабах эта сила оказывается весьма значительной, несмотря на то, что она во много раз меньше электромагнетизма. Отрицательные и положительные заряды нейтрализуют друг другу. Это значит, что в крупных масштабах мы не чувствуем электромагнитного притяжения (за исключением тех случаев, когда заряды совмещаются, как в магнитах или при электрическом токе). Земное притяжение всегда положительно. Чем больше весит предмет, тем больше будет его притяжение. Сила притяжения возрастает пропорционально весу объекта. Общая сила притяжения всех атомов земли удерживает нас на ее поверхности. Именно сила притяжения определяет, насколько большие существа могут жить на планете. Если бы притяжение было чуть больше, максимально возможный вес населяющих ее существ был бы меньше. Давайте представим, что число N было бы 10**30 вместо 10**36. Тогда гравитация была бы «только» в 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз меньше электромагнитного притяжения. В результате такого совсем небольшого изменения сила земного притяжения настолько возрастет, что никто тяжелее насекомых не сможет выдержать давление. И даже таким маленьким созданиям как насекомые понадобятся мощные лапы. И это еще не все.
Все во вселенной стало бы значительно меньше. Например, понадобилось бы в миллиард раз меньше атомов для появления звезды. Сейчас принято считать, что звезды появляются, когда гравитационная сила атомов водорода и гелия заставляет газы конденсироваться. Когда газ конденсируется, он нагревается, когда он становится достаточно горячим и достаточно плотным, он вызывает реакцию синтеза. При этом жар выталкивает материю наружу, а сила притяжения удерживает ее. Баланс между движением наружу и внутрь определяет размер звезды. Звезда должна быть достаточно большой, чтобы молекул газа хватило для формирования сердцевины, и чтобы давление газа было достаточным для начала реакции.
При этом должна сохраняться масса для поддержания высокой температуры, которая появляется как результат реакции при попытке вытолкнуть всю материю в открытый космос. То есть звезды должны быть довольно большими. Если бы сила притяжения была выше, понадобилось бы меньше атомов. Если бы число N было равно 10**30 вместо 10**36, понадобилось бы в миллиарды раз меньше атомов, чтобы преодолеть силу выталкивания. Звезды были бы во много раз меньше и ядерные реакции проходили бы гораздо быстрее. Если верить Рису (Rees. 2000. P. 31), средний срок жизни звезды был бы 9 тысяч лет вместо 10 миллиардов. Это бы негативно сказалось на возможности биологической эволюции в таком виде, какой мы наблюдаем сейчас. Галактики также будут значительно меньше, а звезды в них будут располагаться гораздо плотнее. Из-за этого орбиты планет пересекались бы со звездами. Стоит напомнить, что существование жизни возможно только при стабильном движении планеты по орбите. Если бы орбита нашей планеты была нестабильной, резкие перепады температур сделали бы жизнь здесь невозможной. Так почему же у числа N задано именно такое значение? Рис (Rees. 2000. P. 31) говорит: «у нас никаких предположений о том, почему значение числа N такое, какое есть. Мы лишь знаем, что такая сложнейшая система как человек не могла появиться, если бы значение числа N было меньше, чем 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000».
Энергия связи E (эпсилон)
Энергия связи – еще один фактор, который ощутимо влияет на характеристики нашей вселенной (Rees. 2000. Pp. 43–49). Она определяет формирование атомов и то, как проходят ядерные реакции. Безусловно, все это влияет на существующие формы жизни.
В атомах разных уровней разная энергия связи. Для нас самое большое значение имеет энергия связи молекул гелия. Согласно исследованиям астрофизиков, первое поколение звезд превращает водород в гелий. Ядра атома водорода содержат один протон. Ядра дейтерия, изотопа водорода, содержат один протон и один нейтрон. Когда соединяются два атома дейтерия, образуется один атом гелия с двумя протонами и двумя нейтронами.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204