Место человека во Вселенной в науке 20 в. часто рассматривается на основе антропного принципа (от греч. antropos - человек), который утверждает, что существование и развитие человека обусловлено закономерностями Вселенной, что он занимает во Вселенной привилегированное положение, т.е. Вселенная – дом человека. Истоки этого принципа связывают с идеями К.Э.Циолковского. По его мнению, материя породила человека в ходе эволюции, чтобы двигаться к высшему уровню своего развития и при помощи человека познать себя. Согласно Циолковскому, социально организованное человечество, накопив большой запас знаний, вступит в космическую эру. Циолковский выделяет в ней 4 эпохи. В результате развития по повторяющимся космическим циклам, человек достигнет высочайшего уровня (абсолютного знания), а космос будет представлять собой великое совершенство.
Идея о сверхразуме развивалась французским палеонтологом и философом П. Тейяром де Шарденом в его книге «Феномен человека». Он также исходил из принципа антропоцентризма (человек – центр мира) и писал о «концентрации сознания» отдельных индивидов в коллективный разум – точку Омега. Он считал, что человек, как ось и вершина эволюции раскрывает все, что заложено в материи, он «микрокосм», содержащий в себе все возможности космоса. Жизнь и человек неразрывно связаны с космическими процессами. Неживая материя только кажется на «мертвой», но, по Шардену, она лишь «дожизненна», в ней имеются потенции стать живой.
Само понятие «антропный принцип» появилось уже во второй половине 20-го века. По современным представлениям этот принцип вытекаетиз взаимосвязи мировых констант (скорость света, гравитационная постоянная, постоянная Планка, масса электрона и др.). Он был сформулирован в 1961 г. Антропный принцип утверждает, что мир таков, каков он есть, потому что в противном случае некому было бы спрашивать, почему он таков .
Действительно, свойства окружающего нас мира явились результатом определенной согласованности соответствующих фундаментальных констант, и надо отметить, что интервал возможных значений этих фундаментальных констант, обеспечивающих нам мир, пригодный для жизни, очень мал.
Так, например, ослабление на несколько порядков константы сильных взаимодействий привело бы к тому, что на ранних стадиях расширения Вселенной образовывались, в основном, только тяжелые элементы, и в мире не было бы источников энергии (водорода и его соединений).
Если бы гравитационная постоянная была бы на несколько порядков меньше, то не возникло бы условий (достаточного сжатия протозвезды) для начала ядерных реакций в звездах.
Усиление слабых взаимодействий превратило бы на ранних этапах эволюции Вселенной все вещество в гелий, а значит, отсутствовали бы реакции термоядерного синтеза в звездах.
Усиление электромагнитного взаимодействия на несколько порядков привело бы к заключению электронов внутри атомных ядер и невозможности вследствие этого химических реакций и превращений.
Наконец, если бы первоначальная скорость расширения Вселенной была хотя бы на 0,1% меньше критической скорости расширения, то Вселенная расширилась бы лишь до трех миллионных долей своего нынешнего радиуса, после чего начала бы сжиматься.
В настоящее время говорят о слабой и сильной версии антропного принципа. В слабой версии утверждается о благоприятных локальных условиях для жизни человека. Суть слабой версии можно выразить так: то, что мы ожидаем наблюдать, должно быть ограничено условиями, необходимыми для нашего существования как наблюдателей. Или, другими словами, свойства Вселенной таковы, что в ней могла появиться жизнь и разум («наблюдатели»). По сильной версии считается, «что человек не просто наблюдает Вселенную, а придает ей смысл существования. Человек не просто является мерой всех вещей, но и их творцом».
Антропный принцип по сей день является предметом дискуссий. Креационисты, т.е. сторонники божественного сотворения мира, используют его в своих целях. Это обстоятельство повлияло на то, что многие ученые порой настороженно, порой иронично относятся к антропному принципу, рассматривая его как ненаучный. Наиболее разумно антропный принцип может быть истолкован следующим образом:
Инфляционные сценарии (т.е. сценарии «раздувания», расширения Вселенной) не исключают возможности разделения Вселенной в процессе своего рождения на неограниченно большое число мини-вселенных. Приставка «мини», разумеется, всего лишь условность, на самом деле речь идет об огромных областях, внутри которых реализуются свои типы физических вакуумов и размерностей пространства-времени. Тогда можно говорить о вероятности (отличной от нуля!) возникновения в числе этих вселенных и таких, которые подобны нашей. Т.е. можно сказать, что мы живем во вселенной с определенными свойствами пространства-времени и материи не потому, что другие вселенные невозможны, а потому, что вселенные подобно нашей существуют. В других же вселенных жизнь нашего типа невозможна.
Итак, развитие Вселенной, согласно современным представлениям, характеризуется некоторой направленностью. В результате происходит рост и разнообразия и сложности материальных образований и на определенном этапе происходит образование живого вещества. Оно служит основой для появления разумной жизни, человека. С появлением человека Вселенная стала познавать себя и благодаря разуму целенаправленно развиваться. Период от Большого Взрыва до целенаправленного развития Вселенной является одним из этапов ее эволюции. Из принципов эволюционной теории (принцип потенциальной многонаправленности) следует, что во Вселенной могут быть различные формы жизни и разума, различные внеземные цивилизации. Тем не менее, продолжающиеся эксперименты по прослушиванию Вселенной с целью поиска внеземных цивилизаций пока не дали положительных результатов. Эта ситуация получила название «феномена молчания Вселенной».
Подводя итог, можно сказать, что современное естествознание, используя антропный принцип, рассматривает человека как уникальный и вместе с тем естественный результат эволюции Вселенной.
Контрольные вопросы
1. Назовите специальные единицы, использующиеся для оценки расстояний в мегамире.
2. Кратко опишите строение Солнечной системы.
3. Назовите особенности планет земной группы?
4. Назовите особенности планет-гигантов?
5. Дайте краткую характеристику Солнцу.
6. Что подразумевается под понятием «солнечная активность»?
7. Чему равен период солнечной активности?
8. Чем обусловлено появление солнечных пятен, что они представляют из себя?
9. Как можно визуально отличить на небосводе планету Солнечной системы от звезды?
10. Перечислите важнейшие характеристики звезд.
11. Что характеризует диаграмма Герцшпрунга-Рессела?
12. К какому спектральному классу относится Солнце?
13. Что такое галактика? Что означает это слово в переводе с греческого?
14. Какую форму имеет наша галактика?
15. Что такое Метагалактика?
16. В каком созвездии можно увидеть ближайшую к нам галактику?
17. Поясните термин «красное смещение».
18. Что такое «эффект Доплера»?
19. Запишите и объясните закон Хаббла.
20. Можно ли говорить о том, что вещество во Вселенной распределено равномерно …
a. а) на уровне сверхскоплений галактик,
b. б) в масштабах всей Вселенной?
21. В чем состоит суть нестационарных моделей Вселенной?
22. Какая физическая величина определяет судьбу нестационарной Вселенной?
24. Какой элемент является самым распространенным во Вселенной?
25. Опишите процесс образования звезды.
26. От чего зависит эволюционный путь звезды?
27. Что является источником энергии звезд?
28. Как проходит эволюция звезды с массой, не превышающей 1,4М С?
29. Как проходит эволюция звезды с массой более 1,4М С?
30. Опишите финальные этапы развития звезды с массой 2…10 М C .
31. При каких условиях образуется нейтронная звезда?
32. При каких условиях образуется «черная дыра»?
33. Может ли Солнце вспыхнуть как сверхновая? Поясните свой ответ.
34. Опишите основные свойства «черной дыры».
35. Опишите суть теории Большого Взрыва.
36. Перечислите аргументы в пользу теории Большого Взрыва.
37. В чем состоит суть антропного принципа?
38. Поясните «сильную» и «слабую» версию антропного принципа.
Литература
1. Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания. - М.: Изд. ИЭМПЭ, 1998.
2. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. – Новосибирск: ЮКЭА, 1997.
3. Маров М.Я. Планеты солнечной системы. – М.: Наука, 1986.
4. Зигель Ф.Ю. Астрономическая мозаика. - М.: Наука, 1987.
5. Дж.Мэрион. Физика и физический мир. - М.:Мир, 1975. – 623 с.
6. Шкловский И.С. Вселенная, Жизнь, Разум. М.: Наука, 1980. – 285 с.
7. Волков А.В. Впишите в хронологии слово «вечность». - Знание-Сила, 2000г., №1.
Корона – самый обширный и разреженный слой атмосферы Солнца
Хромосфера – самый близкий к видимой поверхности Солнца – фотосфере, плотный и тонкий слой атмосферы Солнца
Протосолнце (<греч. prōtоs первый) – «первичное» солнце, звезда в начальной стадии развития.
Как известно, существует понятие второй космической скорости. Эта скорость равна (для Земли) 11,2 км/с. Такую скорость должен приобрести космический летательный аппарат, чтобы отправиться с поверхности Земли в космической путешествие. Представим, что радиус Земли уменьшается, а ее масса остается неизменной. Тогда отлет в космос по мере уменьшения Земли становится все труднее и труднее – ведь ускорение силы тяжести g и вторая космическая скорость при этом возрастают. Когда, наконец, радиус Земли станет равным 0,44 см (т.е. земной шар уменьшится до размеров вишни, вторая космическая скорость станет равной скорости света. Это означает, что не только ракета, но и что угодно, в том числе свет не смогут оторваться от поверхности Земли. Радиус r = 0,44 см и будет гравитационным радиусом Земли. Для разных тел гравитационный радиус различен. Например, для Солнца он равен 3 км. Если бы Солнце приобрело такой радиус, оно перестало бы излучать и превратилось бы в черную дыру. Это, однако, невозможно: звезда должна быть как минимум в два раза массивнее Солнца, чтобы оказался возможным гравитационный коллапс.
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:
1. Barrow J.D., Tipler F.J. The Anthropic Cosmological Principle. Oxf., 1986;
2. Астрономия и современная картина мира. M., 1996.
В.В.Казютинский
Антропный принцип в последние десятилетия занимает все больше внимания в такой науке, как космология, которая отличается своей склонностью задавать вопросы, выходящие далеко за рамки самой этой науки. Фундаментальная монография Барроу и Типлера зафиксировала интерес к подобного рода теориям и была опубликована в ряде ведущих биологических, физических, философских, религиозных, теологических и научно-популярных изданий. В чем же причина такого повышенного внимания?
Почему все устроено именно так
Это первая причина популярности такого явления, как антропный принцип в космологии. Многие видят в нем ответ на вечный вопрос: почему все (природа в частности) устроено вот так, как сейчас, а не как-то иначе? Антропный принцип утверждает, что Вселенная по умолчанию обладает всеми свойствами, которые мы наблюдаем. Это происходит по той причине, что в другой Вселенной с другими свойствами наблюдаемого не было бы самого наблюдателя, поэтому просто никто бы не мог задавать такие вопросы про устройство мироздания. Это ведет к заключению, что существует некий «скрытый принцип», который и организует наш Универсум определенным образом. Антропный принцип рассматривается как основная попытка объяснить научно-таинственную структуру мира.
Философский мотив космологии
Существует ли единство человека и природы (Вселенной)? Антропный принцип затрагивает эту вечную философскую тему, а также задает вопрос о природе подобного единства (если оно существует). Ответы на этот вопрос всегда были диаметрально противоположны и часто выражены в парадоксальной и эпатирующей окружающих форме. Многие авторы вообще обходят антропный принцип стороной, а некоторые и вовсе критикуют и высказываются в негативном духе.
Влияние Коперника и Бруно
Антропный принцип, как считает один из его авторов - Картер, основан на реакции против слепого чрезмерного следования Копернику. Этот ученый в свое время утверждал, что мы не должны полагать, что занимает центральное и привилегированное положение в мире, не имея для этого веских оснований. Строго говоря, более правильно следовало бы называть этот принцип именем Джордано Бруно. Коперник лишил право Земли на особенное положение во Вселенной, но наделил Солнце таким статусом. Миропонимание, основанное на эквивалентности всех точек и мест в мире, пришло к нам от идей Бруно, например о «множественности Вселенных». Коперник же расширил данный идейный принцип до догмы, которая весьма сомнительна и заключается в том, что наше положение априори не привилегированно. Антропный космологический принцип считает эту теорию несостоятельной, так как Вселенная развивается и не является однородной в пространстве, а также потому, что благоприятные условия - прямая предпосылка к нашему появлению (температура, давление и так далее). Отсюда следует, что наше положение хоть и не привилегированное, но обязательно центральное. В чем это заключается? Антропный принцип Вселенной гласит, что именно сложные процессы организации разумных структур (человека) не что иное, как связь со свойствами расширения и эволюции нашей Вселенной.
Развитие теории
Антропный принцип имеет длинную мировоззренческую историю, истоки которой теряются в глубинах истории и культуры. Идея единства Вселенной и человека разрабатывалась во многих религиозных и философских учениях. В философии Востока, например, эта идея приняла форму «растворения» индивида в окружающем мире. В других направлениях, наоборот, был популярнее принцип антропоцентризма (например, у Аристотеля) или же «предустановленная гармония» Лейбница. В двадцатом веке проблематика единства Вселенной и человека стала привлекать внимание ученых все больше. Изначально антропный принцип разработан благодаря исследованиям Уоллеса, в которых можно найти попытку возродить телеологию и антропоцентризм. Также из его трудов можно вынести важнейший момент и основную идею о том, что человек - это венец органической сознательной жизни и не мог развиться просто так, по случайности. Уоллес писал о том, что огромное количество Вселенных вполне может существовать в бесконечном пространстве.
Современное становление
Антропный принцип семимильными шагами развивался на рубеже шестидесятых. Именно в это время выяснилось макроскопическое и микроскопическое строение Вселенной, без понимания которых сложно было бы детально говорить о том, как появился человек и почему. Отмечалась связь между длительным и быстрым расширением Универсума и условий, которые допускают развитие разума и цивилизации. Такой известный астроном, как Идлис, проанализировал проблемы, касающиеся возникновения жизни, с астрономической точки зрения. Были сделаны выводы, что расширение Вселенной благоприятствует протекающим в ней эволюционным процессам, что в конечном счете привело к заключению, что мы наблюдаем не произвольные области Мегагалактики, а только те, чья особая структура стала пригодной для развития и возникновения в ней жизни. Антропный космологический принцип, несомненно, впитал в себя все эти выводы.
Теория о слабом принципе
Сильный и слабый антропный принцип - фундаментальные и классические формулировки, выведенные ученым Картером в 1973 году благодаря полемике с его коллегой Дикке. Что это такое? Слабый принцип гласит, что наше положение в Мультиверсуме привилегированно, так как является совместным с нашим существованием в качестве непосредственных наблюдателей. Речь идет об объяснении выделенности эпохи, в которой живут разумные существа, существование которых не противоречит фундаментальным законам природы, а также характеру эволюции. Слабый антропный принцип в космологии утверждает, что если бы мы жили в другую эпоху, то просто отсутствовали бы по ряду физических причин, которые бы не совпали и, как следствие, не могли бы быть зафиксированы. Таким образом, этот фундаментальный закон признает природу как данность и все ее свойства, констатируя наше привилегированное положение во Вселенной.
Теория о сильном принципе
Сильный антропный принцип гласит, что фундаментальные параметры Вселенной должны быть таковы, чтобы на определенном этапе эволюции могли существовать наблюдатели. Специфичность Мультиверсума заключается в очень тонкой «подгонке» целого ряда чисел и физических констант для того, чтобы образовались и устойчиво существовали основные элементы высокоорганизованного мира (ядра, атомы, галактики, звезды и так далее). Даже минимальное отклонение привело бы к потере устойчивости и выпадению звена эволюции, которое могло бы быть критическим. Сильный и слабый антропный принцип взаимосвязаны друг с другом, нельзя рассматривать один в отрыве от другого. При таком подходе можно утверждать, что, так как «наблюдатель» существует, то Вселенная априори есть такая, какой она есть. В противном случае ее некому было бы наблюдать, и поэтому она не существовала бы вовсе ввиду отсутствия наблюдателя и свидетеля ее существования.
«Ансамбль» Вселенных
Антропный принцип в современной космологии связан с такой концепцией, как «ансамбль» Вселенных. В нем постулируется множество вариаций универсумов, в которых (в результате схоластических процессов) реализуются без исключения все комбинации параметров (как переменных, так и фундаментальных констант). Антропный принцип утверждает, что в этом всем множестве будут Вселенные, у которых развились благоприятные обстоятельства для рождения разумной жизни на определенном этапе эволюции. И наш Универсум как раз принадлежит к такому типу. Подобный взгляд на антропный принцип в философии приводит к здравому объяснению эффекта тончайшей «подгонки» всех параметров в нашем мире и в космосе в целом. Уже в 1957 году ученый-физик Эверетт разработал свою «многомировую» концепцию в квантовой механике, где утверждается, что в каждый момент времени существуют и реализуются все возможные варианты развития состояния той или иной системы. Унтропный принцип в космологии утверждает, что физическая Вселенная имеет бесконечное количество так называемых «ветвей» - копии изолированных миров. В то же время наблюдатель может находится только в одном и не знает о существовании других миров. Устойчивость Вселенной и антропный принцип становятся гораздо более объяснимы с научно-физической точки зрения, если к ним применить концепцию Эверетта.
Уникальная Вселенная
Если антропный принцип верен, то самоотбора быть не может, так как «выбора» у природы как такового нет. Именно поэтому данной теорией заинтересовались теологи, религиозно настроенные ученые и философы. Антропный принцип имеет много параллелей с «аргументом замысла»: тонкая и сложная «подогнанность» всех частей Вселенной вполне может свидетельствовать о существовании некого разумного творца. Разработанный не так давно ученым Дж. Уилером «принцип участия» говорит о том, что наблюдатель так же необходим для появления Вселенной, как и наоборот. Универсум существует посредством наличия наблюдений, которые осуществляются разумными существами на определенной стадии эволюции.
Физические вопросы
Но почему природа из всего возможного массива решений выбрала именно такое, которое привело к созданию нас? Почему начальные условия были таковы? Согласно «антропной констатации», теория о которой появилась в начале восьмидесятых, существует этап «раздувания» Вселенной - ее быстрого расширения, инфляции. В это время происходят процессы сглаживания любых начальных однородностей и, как следствие, обесценивание этих предварительных условий. Антропный космологический принцип утверждает, что нынешнее состояние Универсума не зависит от первоначальных условий и является «аттрактором» для эволюционных траекторий. Таким образом с помощью такой теории, как антропный принцип в космологии, стало возможным описать субстратные параметры - плотность вещества, наличие спина элементарных частиц, характер распределения веществ во Вселенной и так далее.
В самом широком плане интересующий ученых вопрос звучит так: почему наша Вселенная такова, какова она есть? Какую роль в существовании- этой Вселенной играет или должен играть человек? Более строго этот вопрос формулируется иначе: почему физические постоянные – гравитационная, Планка, скорость света, заряд электрона и протона – имеют такие, а не иные значения, и 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 развитии не сможет 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, то есть делает невозможным протекание первичного нуклеосинтеза. Тот же результат получится, если увеличить массу протона на 30%. Изменение значений этих физических констант в меньшую сторону открыло бы возможность образования устойчивого ядра гелия, следствием чего явилось бы выгорание всего водорода на ранних стадиях расширения Вселенной. Таким образом, приходится признать, что существуют очень узкие «ворота» подходящих значений физических констант, в границах которых возможно существование знакомой нам Вселенной.
Но на этом «случайные» совпадения не заканчиваются. Напомним о других случайностях, с которыми мы уже встречались выше, когда говорили об эволюции Вселенной:
· 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 точно 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 – это 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 очень мала, а уж их совместное существование и вовсе невероятно. 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 – 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 возникнет вопрос: случайна ли обнаруженная им «тонкая подстройка» Вселенной или она предопределена каким-то глобальным процессом самоорганиза-;ии? А это означает, что 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, бывшему 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. Он основывался на работах своих предшественников и современников.
Так, еще в конце XIX в. в работах А. Уоллеса была сформулирована основная идея антропного принципа. Он писал, что человек – это венец сознательной органической жизни, который мог развиться на Земле только при наличии обширной материальной Вселенной вокруг него. Чуть позже на ту же тему размышлял наш соотечественник К. Э. Циолковский. Он считал, что человеческое существование не случайно, а имманентно космосу, и тот космос, который мы знаем, не может быть иным. Конечно, размышления Уоллеса и Циолковского довольно абстрактны по сравнению с современными исследованиями, но они, бесспорно, вошли в современную научную картину мира, подтолкнув работу ученых в середине XX века.
В 50–60-е годы XX в. изучением этих вопросов занимались российские ученые А. Л. Зельманов и Г. М. Идлис. В ходе исследований ими были выделены те макроскопические свойства Вселенной, без которых появление человека в ней было бы невозможным. В работе Зельманова было сказано, что возможность существования наблюдателя, изучающего Вселенную, определяется свойствами самой Вселенной. Мы являемся свидетелями процессов определенного типа потому, что процессы другого типа протекают без свидетелей.
Таким образом, к началу 1960-х годов был создан тот фундамент, на котором благодаря работам Р. Дике, Б. Картера, А. Уилера, С. Хокинга и других физиков и космологов появился современный антропный принцип, который не является строгим однозначным утверждением, а представляет собой широкий спектр формулировок, интерпретаций, установок и позиций. Тем не менее, считается, что основные формулировки антропного принципа принадлежат Картеру.
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». Короче говоря, 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, он в качестве условия предполагает, что появление разумных существ в принципе возможно в ту или иную эпоху, то есть 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, в нем 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 развития 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.
Интересно отметить, что данная интерпретация сильного ан-тропного принципа напоминает слабый антропный принцип. Действительно, в слабом принципе идет «отбор» эпохи и места во Вселенной, пригодных для жизни. А в сильном случае из ансамбля миров «отбирается» подходящая для жизни Вселенная.
Такая интерпретация сильного антропного принципа выглядит очень привлекательно, но в ее основе лежит гипотеза множественности миров, которая не подтверждена современной наукой. Таким образом, если эта гипотеза неверна, то есть существует только одна Вселенная, то сильный антропный принцип не будет работать.
Есть еще одна интерпретация сильного антропного принципа, предложенная Дж. Уилером и получившая название «принципа участия. В нем противопоставляется реальная Вселенная и возможный ансамбль миров. Реальной является лишь такая Вселенная, в которой значения физических констант обеспечивают появление жизни и разума. Все другие возможные миры реально не существуют. Роль наблюдателя в возникновении Вселенной становится сопоставимой с ролью Вселенной в возникновении наблюдателя.
Если же 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 очень 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 – это 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.
Астрономический словарь
Антропный принцип
принцип в космологии, согласно которому разумная жизнь во Вселенной является необходимым следствием фундаментальных ее свойств.
Начала Современного Естествознания. Тезаурус
Антропный принцип
принцип о возникновении человека в наблюдаемой части Вселенной имеет в настоящее время три варианта формулировок:
1) слабая: а) (краткая формулировка) физическая Вселенная, которую мы наблюдаем, представляет собой структуру, допускающую присутствие человека как наблюдателя, б) (расширенная формулировка) наблюдаемые значения всех физических и космических величин непроизвольны. Они в значительной мере принимают значения, которые ограничены требованием наличия региона, в котором могла возникнуть жизнь на базе углерода, и требованием к возрасту Вселенной, достаточным для того, чтобы это уже произошло;
2) сильная: законы построения Вселенной должны быть таковы, чтобы она непременно когда-нибудь должна породить наблюдателя;
3) сверхсильная: постулирует известное равенство между человеком и Богом, но не превосходство Бога над миром и человеком, ибо ни одна из упомянутых сторон не может существовать без другой.
Мир Лема - словарь и путеводитель
Антропный принцип
принцип, гласящий, что Вселенная такова, какова она есть, потому, что мы ее наблюдаем, а если бы она сильно отличалась от того, что есть, ее было бы некому наблюдать; в разной форме высказывался разными авторами, чаще всего приписывается наиболее ясно и детально сформулировавшему его Дж.Б.Картеру; тезис опирается на следующее рассуждение - мир зависит от набора так называемых универсальных констант, например, постоянной Планка, Больцмана и гравитации, размерности пространства и характеристик элементарных частиц, например, массы и заряда электрона; легко показать, что при относительно небольшом их варьировании ход физических процессов изменяется так, что в получившейся Вселенной не будет сложных структур (атомов, молекул) или будут отсутствовать планеты и звезды, и будет невозможно существование разумных, то есть создающих сложные модели окружающего мира, существ; естественным следствием этой идеи является предположение о существовании последовательности Вселенных, лишь в немногих из которых, за счет хорошего сочетания параметров, появляется наблюдатель:
* "Само количество космических черт энергии и материи, создавших понятие "Antropic Principle", тесной связи между тем, какова Вселенная и какова жизнь, было красноречиво" - Фиаско *
* "И едва ли они решатся признать, что мы породили их Космос неизвестно которым по счету, просто так, между делом; что граница между его появленьем на свет и вечным нерождением некогда была крайне текучей; что мы сотворили их в облике, совершенно нам незнакомом... и, наконец, что существует тьма Космосов, пустых навсегда, мертвых и абсолютно бездумных, чей огонь никого не согревает, чьи тайны никто не исследует". - Записки всемогущего *
Философский словарь (Конт-Спонвиль)
Антропный принцип
Антропный принцип
♦ Anthropique, Principe -
Раз уж мы существуем, значит во Вселенной имеется некоторое число характеристик, без которых наше существование стало бы невозможным. Из этого положения и выводится антропный принцип, позволяющий протянуть нить между человеком и Вселенной, между биологией и физикой, наконец, между настоящим и прошлым. Но не нарушаем ли мы при этом причинно-следственный порядок? Ответ на этот вопрос зависит от конкретной интерпретации принципа и даже от его формулировки, ибо он и в самом деле может быть изложен в двух формах. В слабой форме (Дикке (***), 1961) он гласит: «Если во Вселенной есть наблюдатели, значит, Вселенная должна обладать свойствами, делающими возможным существование этих наблюдателей». С этим трудно спорить: если человечество является составной частью реальности, из этого с очевидностью вытекает, что Вселенная такова, что существование человечества в ней возможно. В сильной форме (Картер (***), 1973) антропный принцип, напротив, звучит достаточно спорно: «Вселенная с ее законами и организацией должна быть устроена таким образом, что рано или поздно в ней должен появиться наблюдатель». Эта формулировка отражает ничем не оправданный переход от возможного к необходимому и рассматривает человека как цель, пусть и частичную, существования Вселенной. Это уже не просто антропный, а антропо-телеологический, даже антропо-теологический принцип, намного превосходящий все, что мы можем требовать от физики. Впрочем, кто сказал, что физикам запрещено заниматься метафизикой?