§31. Людина у Всесвіті

На початку XXI в. можемо вже зробити висновок про те, що життя на Землі не позбавлене певного загальнокосмічного змісту, що умови, завдяки яким воно виникло, не випадковий збіг локальних фізичних обставин, що вони найглибшим образом пов'язані із глобальними космологічними причинами - з історією й розвитком Всесвіту в цілому.

Появі розуму на нашій планеті передувала дуже тривала еволюція фізичних факторів у Всесвіті. І якби еволюція Всесвіту відбувалася по іншому сценарію - могло б з'явитися на ній життя? Тому не позбавлене змісту питання: чому ж Всесвіт, у якому ми живемо, має саме такі властивості, які сприяють розвитку життя й розуму, а не які-небудь інші? Відповіді на це питання протягом довгого часу не було. Лише в другій половині XX в. астрофізик Г. Ідліс звернув увагу на те, що закони фізики, що діють у нашому Всесвіту, «дозволяють» існувати атомам, зіркам, планетам і життю. А незабаром космолог А. Зельманов сформулював дуже важливе положення: «Ми є безпосередніми свідками природних процесів певного типу, тому що процеси іншого типу відбуваються без свідків», тобто ми живемо в цьому Всесвіті, тому що його фізичні властивості це допускають. Англійський астрофізик П. Девіс також висловив думку про те, що наявність життя накладає обмеження на властивості Всесвіту - вони повинні бути тією чи іншою мірою визначеними.

Можливо, в іншому Всесвіті, що має інші властивості, ми просто не змогли б з'явитися, і такий «інший» Всесвіт комусь було б спостерігати й вивчати.

1. Антропний принцип. Антропний принцип (АП, від грецьк. «антропос» - «людина») уперше сформулював фізик Б. Картер в 1974 р.: «Ми існуємо, тому що Всесвіт такий, який він є».

Основна ідея антропного принципу - зв'язок між існуванням людства й фундаментальними властивостями Всесвіту. Сам по собі цей принцип ще нічого не пояснює, але він дає новий напрямок дослідженням, сприяє постановці й вивченню ряду питань, на які раніше не звертали особливої уваги. Одне із цих питань - які саме властивості Всесвіту забезпечують наше існування?

2. Життя й фундаментальні константи. Багаторічна практика астрономічних й астрофізичних спостережень і здоровий глузд привчили нас до думки про те, що картина навколишнього

світу сама по собі зрозуміла і єдино можлива, і інших бути не може.

Однак насправді це не так. Як показують багаторічні дослідження, структура нашого Всесвіту дуже нестійка відносно її основних фундаментальних констант. Навіть при невеликих відхиленнях від їхніх значень Всесвіт міг би повністю змінити свій вигляд. Її будова, починаючи від елементарних часток, закінчуючи надскупченнями галактик, спростилося б, а значні структурні складові зникли. Ці константи забеспечили такий процес еволюції Всесвіту, при якому з'явилася можливість утворення складних систем і складних форм руху матерії, а значить - життя й людину.

Ще недавно передбачалося, що всю структуру Вселеної і її історію визначають чотири фундаментальні взаємодії - гравітаційне, електромагнітне, сильне й слабке, а також співвідношення:

• між масами електрона й протона m_e/ т_p, де т_e - маса електрона, m_р - маса протона;

• між масами нейтрона й протона ∆т = т_п - т_р, де т„ і т_р - маси нейтрона й протона;

• N - розмірністю фізичного простору.

Саме стосовно цієї «магічної сімки» дуже чутливий наш Всесвіт: найменші зміни в їхніх значеннях, привели б до радикальних, катастрофічних змін властивостей Всесвіту не тільки на кількісному, але й на якісному рівнях. От кілька прикладів:

• якби гравітаційна постійна зменшилася в кілька разів, то сила тяжіння була б занадто мала для формування галак­тик і зірок із хмар водню; якби, навпаки, гравітаційна постійна збільшилася в кілька разів, то сила тяжіння стала б більше й розширення Всесвіту швидко змінилося б стиском, і життя в ній не встигло б розвитися до високого рівня;

• якщо б маса електрона була б хоча б удвічі більше існую­чої, то електрон «завалювався» би на протон, і замість атомів водню (і всіх інших елементів) у всього Всесвіту були б лише нейтрони й нейтронні зірки;

• якби різниця між масою протона й нейтрона була б утроє більшої, то не змогли б утворюватися дейтрони, що грають вирішальну роль у реакціях термоядерного синтезу, і тоді весь Всесвіт складався б винятково з водню;

• якщо б сила взаємодії між протонами й нейтронами була б на 5-7% більше, то Всесвіт складався б з одного гелію; якби ця сила була на 5-7% менше, гелій взагалі не зміг би утворюватися.

Так само тісно життя на Землі пов'язане й з іншими фундаментальними властивостями астрономічного світу, зокрема, з розширенням Всесвіту.

В останні роки в зв’язку з відкриттям прискореного руху найбільш віддалених галактик (§27 й §28) все більше уваги залучає

питання про сутності вже згаданої «темної енергії». Для неї й назва відповідне придумана — квінтесенція, тобто «п'ята сутність». Не виключене, що ця нова фундаментальна взаємодія, обумовлена внутрішніми властивостями фізичного вакууму.

Виявляється, ми не випадково живемо в епоху «червоних зсувів» галактик. Віддалення джерел електромагнітного випромінювання приводить до зрушення їхнього випромінювання в червону сторону спектра, а значить - до зменшення енергії, що воно несе. Якби галактики зближалися, то замість червоного зсуву ми спостерігали б фіолетове, отже - збільшення частот випромінювання убік твердих променів. При цьому на нас обрушився б такий спопеляючий потік електромагнітної енергії, що існування життя було б неможливим. Навіть у тому випадку, якби Всесвіт не розширювався або розширювався повільніше, інтенсивність випромінювання була б досить високою, щоб знищити білкове життя в зародку.

Якби можна було змінити одночасно не одну, а декілька фундаментальних постійних, то виявилося б, що існує деяка область їхніх значень, при яких можуть утворюватися складні структури, однак час їхнього існування невеликий. У такому світі буде занадто мало часу для виникнення чого-небудь досить складного. Ще раз підкреслимо: у Природі існує глибока доцільність і гармонія фізичних законів і значень фундаментальних постійних. У протилежному випадку виникнення складних форм матерії було б неможливим. Тільки при наявності згаданої гармонії структура й історія Всесвіту допускає розвиток життя й появу розуму.

3. Унікальність нашого Всесвіту. Порівняно вузькі кордони можливих змін фундаментальних фізичних постійних, при яких ще можливе існування життя, говорять про унікальності «набору» їхніх значень у нашому Всесвіту. Саме ця їхня винятковість забезпечує існування життя. Оскільки набір фізичних постійних величин у нашому Всесвіті унікальний, а все унікальне малоймовірно, виникає питання: яким чином такий малоймовірний комплекс умов міг виникнути?

Відповідь може бути такою: у матеріальному Космосі існує нескінченна безліч різних всесвітів одночасно, у кожному з яких свій комплекс фізичних констант і властивостей. У нашому Всесвіті, з нашим «набором» фізичних явищ, зв'язків і фундаментальних фізичних констант, її стабільність забезпечується саме тими законами природи, які реалізувалися в навколишньому світі.

Інакше кажучи, ми існуємо в тому Всесвіті, властивості якого дозволяють формувати живі організми. Однак можуть існувати всесвіти, у яких діють інші фундаментальні закони, і можливе існування принципово інших форм життя. І в тому, і в іншому випадку питання про те, як випадково міг реалізуватися унікальний, а тому малоймовірний набір фізичних констант, фактично знімається. Оскільки число можливих різних всесвітів нескінченне, то поява в одній з них сукупності умов, придатних для життя, з позицій теорії імовірності цілком можливо.

4. Проблема існування інших всесвітів. Питання про нескінченну кількість можливих всесвітів у фізику й космології , як будь-яка нова проблема, стикається з безліччю невідомого. Якщо інші всесвіти існують, значить їхнє існування підкоряється законам, що принципово відрізняються від законів, за якими існує наш Всесвіт. А це означає, що ми ніяк не можемо одержати від них інформацію, тому що фізичний зв'язок між різними об'єктами можливий тільки тоді, коли вони живуть за подібними законами.

Як же здійснити зв'язок з тим, що принципово відрізняється від нашого світу? Цього ми сьогодні не знаємо. Не виключено, однак, що бар'єри простору й часу, що відокремлюють наш Всесвіт від інших, не такі вже й неприступні. Можливо, згодом вони будуть переборені наукою й наші подання про Космос вийдуть на якісно новий рівень.

Ще в 1931 р. австрійський учений К. Гедель сформулював теорему про неповноту наших знань, що говорить: «Жодна система не може бути пізнаної до кінця зсередини - поза зв'язком її з іншими системами вищого порядку». Це означає, що неможливо вичерпно описати й пояснити світ, у якому живе людина, зокрема, причину появи й існування Всесвіту, не вийшовши за її межі. Тому є усе більше підстав вважати, що без концепції інших всесвітів, існуючих одночасно в матеріальному Космосі, уже не обійтися. І саме вона буде сприяти розумінню деяких властивостей нашого Всесвіту.

1. Що таке життя й чи випадкове його виникнення на Землі?

2. Які методи пошуку неземних планет Вам відомі?

3. На чому заснована думка про унікальності Сонячної системи й Землі у Всесвіті?

4. Сформулюйте свої думки щодо питання життя у Всесвіті.

5. У чому унікальність нашого Всесвіту?