6.6.2. Иерархичность структуры Вселенной

-Заметим также, что фундаментальные константы играют важ­ную роль в построении масштабов нашего мира. Они позволяют дать некую иерархическую картину структуры Вселенной. Это можно пояснить графически представлениями изменения разме­ров тел и расстояний, а также их масс (рис. 6.6 и 6.7). Действи­тельно, наиболее естественными и наглядными квалификацион­ными признаками являются размер объекта и его масса. Выделя­ют микромир с характерными размерами меньше, чем Ю^-8 м (элементарные частицы, ядра, атомы, молекулы), макромир (макромолекулы, кристаллы жидкости, газы, живые организмы, человек, объекты техники, т.е. макротела) и мегамир (планеты, звезды, галактики). Понятно, что границы микро- и макромира подвижны, и не существует отдельного микромира и отдельного макромира. Естественно, что макрообъекты и мегаобъекты, по­строены из микрообъектов и в основе макро- и мегаявлений ле­жат микроявления. Это наглядно видно на примере построения Вселенной из взаимодействующих элементарных частиц в рам­ках космомикрофизики. На самом деле мы должны понимать, что речь идет лишь о различных уровнях рассмотрения вещества. Микро-, макро- и мегаразмеры объектов соотносятся друг с дру­гом как макро/микро ~ мега/макро. В классической физике от­сутствовал объективный критерий отличия макро- от микрообъ­екта. Это отличие ввел М. Планк: если для рассматриваемого объекта минимальным воздействием (квант действия) на него можно пренебречь, то это макрообъекты, если нельзя — это микрообъект.

Кварки «являются» составной частью протонов и нейтронов, затем из них образуются ядра атомов. Атомы объединяются в молекулы. Если двигаться дальше по шкале размеров тел, то да­лее следуют обычные макротела, планеты и их системы, звезд­ные скопления галактик и метагалактик, т.е. можно представить переход от микро-, макро- и мега- как в размерах, так и моделях физических процессов. Фундаментальные мировые константы определяют масштабы иерархической структуры материи нашего мира. Очевидно, что сравнительно небольшое их изменение и должно приводить к формированию качественно иного мира, в котором стало бы невозможным образование ныне существую­щих микро-, макро- и мегаструктур и в целом высокоорганизо-Характерный размер, м

A ^u

н °

К §3

™ S

1 1

, , , , , Наблюдаемая Расстояние до туманности Андромеды , Вселенная

10'

10"

s (И

Н О

^{u 1} S

« ОЙ

g &S о S£

£ «s

та CO

1 св. год

10"

1км

^Луна

Расстояние до а-Центавра

Расстояние от Земли до Солнца

10

,1м 1mm

со

.10"

"1Г"

Человек, объекты -техники -

О

Наша Галактика

Солнечная система

Солнце Земл

я

о u x

IS

Микромир

10"

1мг 1г 1кг1т

Масса, кг

10 Рис. 6.6. Масштабы Вселенной

1 см 1 мм		Рие	Бакте[ осомы>>	К ИИ	леткрг
1 мкм 1 нм	Макрол Молеку Атомы	олекулы/ р-ч	' У' / Вирусы
Электрон <	Л ' У Ядра ( атомов ® Протон 1	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Характерный размер, м

10"

10"

10"

10"

10"

10"¹⁵ 10" Масса, кг

Рис. 6.7. Масштабы микромир

аванных форм живой материи. Имеющая место «подгонка» миро­вых констант, т.е. определенные их значения и взаимоотноше­ния между ними, по существу, и обеспечивает структурную устойчивость нашей Вселенной. Поэтому проблема, казалось бы, абстрактных мировых констант имеет глобальное мировоз­зренческое значение.

Антропный принцип требует также, чтобы средняя плотность вещества Вселенной р_ср была бы близка к критической р_кр, так как при р_ср р_кр следует, что время существования нашего ми­ра было бы настолько мало, что за это время жизнь не могла бы возникнуть.

Однако современная наука не дает однозначного ответа, ка­кое из этих отношений между р_кр и р_ср справедливо, поскольку часть вещества находится в «невидимом» состоянии. Оценка же дает близкие значения р_кр = Ю^-29 г/см³, р_ср = Ю^-30 г/см³, откуда следует, что уже в рамках ньютоновской механики следует воз­можность нестационарной или, как мы уже знаем, пульсирую­щей Вселенной. Из таких вариантов эволюции Вселенной мож­но сделать следующие выводы: из термодинамических соображе­ний следует, что Вселенную в целом можно рассматривать как открытую систему, в которой происходят необратимые и нерав­новесные процессы. Тогда р_кр > р_ср Во всяком случае, р_ср и р_кр близки по своим значениям, и, следовательно, антропный прин­цип выполняется. Заметим также, что радиус R не должен быть больше критического Я_кр = Ют/с², поскольку в нашем миропо­нимании и признании ОТО скорость разбегания Галактик не должна превышать скорость света (v < с). Показано, что при Ркр ~ Рср пространство может считаться псевдоевклидовым и число пространственных измерений опять же сводится к трем. Это вообще не удивительно, так как модель развита в рамках те­ории Ньютона. Заметим еще один интересный результат, полу­ченный в 20-х годах П. Эренфестом (1880—1933): при четном числе пространственных координат не должно существовать замкнутых орбит планет и невозможна передача информации путем волн, что может служить дополнительным свидетельством в пользу трехмерности пространства и правильности антропного принципа.