Как показали исследования и расчеты, проведенные физиками и астрофизиками в последние годы, если бы фактические свойства и фундаментальные параметры нашей Вселенной, а также числовые значения так называемых фундаментальных физических констант – таких как скорость света в пустоте, заряд и масса электрона, заряд и масса протона, гравитационная постоянная, а также константы основных физических взаимодействий были хотя бы чуть-чуть иными, то такая Вселенная оказалась бы абсолютно непригодной для жизни.
В своей книге «Пространство и время в современной картине мира», вышедшей в переводе на русский язык в 1979 году, английский астрофизик П. Девис высказывает мысль о том, что наличие жизни накладывает известные ограничения на свойства Вселенной – они должны быть в той или иной мере определенными. Другими словами, во Вселенной, обладающей иными свойствами, мы просто не могли бы существовать. «…Если бы все было не таким, какое оно есть, нас здесь просто бы не было и мы не могли бы выражать свое удивление», – пишет П. Девис.
В другой своей книге «Случайная Вселенная», изданной на русском языке в 1985 году под редакцией доктора физико-математических наук А.Г. Дорошкевича, П. Девис приводит и высказывания некоторых других современных ученых, отражающие взаимосвязь нашего существования и свойств Вселенной.
Например, известный физик-теоретик, ученик А. Эйнштейна Дж. Уилер писал: «Вот человек, следовательно, какой же должна быть Вселенная?» Но, пожалуй, в наиболее простой, хотя и в несколько парадоксальной форме выразил эту связь Б. Де Витт: «Мир, в котором мы живем, есть мир, в котором живем мы» (П. Девис. Случайная Вселенная. М., Мир. С. 135).
В итоге всех подобных соображений и был сформулирован «антропный принцип», затрагивающий наиболее глубокие проблемы, относящиеся к свойствам Вселенной и к их взаимосвязи с существованием человечества. Коротко его можно сформулировать так: «Мы существуем потому, что Вселенная такая, какая она есть». Иными словами, если бы Вселенная была иной, то человек – наблюдатель в такой Вселенной – не мог бы существовать.
О каких же именно свойствах нашей Вселенной или – что в данном случае то же самое – Метагалактики, обеспечивающих возможность возникновения и развития жизни и сложных систем вообще – атомов, звезд, галактик и т. д. – идет речь? Оказывается, о самых фундаментальных ее свойствах, таких как величина массы протона – ядра атома водорода, нейтрона и электрона, трехмерность пространства и наличие четырех типов физических взаимодействий: слабого, которое происходит с участием элементарных частиц нейтрино, электромагнитного – взаимодействия между заряженными частицами, сильного или ядерного, удерживающего частицы внутри атомных ядер, и гравитационного. Характер каждого из этих взаимодействий определяется числовыми значениями соответствующих физических констант.
Состоит Метагалактика в основном из атомных ядер, атомов звезд и галактик. Многолетняя практика астрономических и астрофизических исследований приучила нас к мысли, что подобная картина строения окружающего нас мира является как бы сама собой разумеющейся и единственно возможной. Что иначе и быть не может!
Однако в действительности это не так. Как показали теоретические исследования, структура Метагалактики весьма неустойчива по отношению к ее основным свойствам. Как отмечает в брошюре «Проблемы начала и конца Метагалактики» доктор физико-математических наук И.Л. Розенталь, даже при очень небольших изменениях этих свойств Метагалактика должна была бы кардинальным образом изменить свой лик. Ее структура существенно упростилась бы, исчезли бы один или несколько ее основных структурных элементов.
Так, например, известно, что главными кирпичиками мироздания служат атомы водорода, самого распространенного в природе элемента. Водород – абсолютно устойчив, и этим обеспечивается стабильность всех остальных элементов таблицы Менделеева, за исключением радиоактивных.
Однако устойчивость атомов водорода определяется тем обстоятельством, что масса электрона намного меньше массы всех остальных элементарных частиц, в том числе и протона. Расчеты показывают, что если бы масса электрона была в два-три раза больше чем реально существующая, то все атомы водорода прекратили бы существование: электроны попадали бы на ядра и превратили их в нейтроны и нейтрино. В этом случае все космические объекты состояли бы из одних только нейтронов, никаких химических элементов не существовало бы. Картина нашего мира изменилась бы самым радикальным образом.
Для иллюстрации этой мысли И.Л. Розенталь приводит любопытную аналогию: допустим, что наша Метагалактика является многоцветной. Тогда в Метагалактике с более тяжелыми электронами господствовал бы унылый серый цвет…
Не менее важное значение для картины Вселенной имеет и трехмерность пространства. Как мы уже отмечали, в пространстве четырех и более измерений, оказывается, не могли бы существовать устойчивые системы из двух тел, связанных силами тяготения, такие, например, как система «Земля – Луна», не говоря уже о более сложных космических образованиях. Иными словами, в таких пространствах не было бы планетных систем.
Исследования показали также, что кардинальные изменения в структуре нашей Вселенной возникли бы и в том случае, если бы произошли даже незначительные изменения численных значений и других физических констант. Вопросом о том, может ли вообще существовать непротиворечивая физика с иным «набором» физических констант, в 1960-е годы интересовался выдающийся английский астрофизик Ф. Хойл. Однако, как отмечает в своей книге «Человек и мироздание» А. Турсунов, в то время мало кто проявил интерес к этой идее. И лишь спустя почти 10 лет ученые вновь к ней вернулись, хотя и с несколько иных позиций.
В частности, английский астрофизик-теоретик Б. Картер, развивая мысль, высказанную А.Л. Зельмановым, обратил внимание на тот факт, что жизнь на Земле могла возникнуть и развиваться лишь при весьма редком сочетании целого ряда астрофизических и космологических обстоятельств.
На одно из таких «совпадений» указывает и П. Девис. Как известно, земная жизнь – это углеродная жизнь. А химический элемент углерод образуется в недрах звезд. Однако для синтеза углерода необходимо одновременное столкновение трех ядер гелия. Как показывают расчеты, подобное событие в ядерной топке звезды чрезвычайно маловероятно. Однако есть и другой путь: при столкновении двух ядер гелия образуется ядро бериллия. А оно, в свою очередь, столкнувшись с еще одним ядром гелия, может образовать ядро углерода. Но для того, чтобы это произошло, ядра бериллия и гелия должны быть «настроены в резонанс». Так вот, оказывается, что величина тепловой энергии в недрах типичной звезды как раз такова, что обеспечивает этот резонанс. Удивительное совпадение!
Столь удивительное, восклицает Ф. Хойл, что кажется «нарочно подстроенным». П. Девис приводит и более распространенное высказывание Хойла по этому поводу: «Если вы хотели образовать углерод и кислород примерно в равных количествах в ходе звездного нуклеосинтеза, то должны были бы задать два уровня (резонансов), причем именно там, где эти уровни и найдены… Здравая интерпретация фактов дает возможность предположить, что в физике, а также в химии и биологии экспериментировал «сверхинтеллект» (П. Девис. Случайная Вселенная).
Чрезвычайно важное значение для существования живых организмов имеет и то обстоятельство, что наша Вселенная расширяется. Благодаря взаимному удалению галактик в их излучении наблюдается так называемое красное смещение, то есть сдвиг электромагнитного излучения в сторону более низких частот и больших длин волн. А чем длиннее волна электромагнитного излучения, тем меньшую энергию она переносит. Поэтому в любую точку пространства общая, суммарная энергия всех галактик приходит значительно ослабленной.
А если бы галактики сближались, то вместо красного смещения происходило бы фиолетовое, то есть сдвиг в сторону более коротковолновых высокочастотных «жестких» излучений. И тогда плотность радиации в любой точке Вселенной, а значит и температура, были бы так велики, что в такой Вселенной не могла бы существовать не только жизнь, но и атомы, и планеты. Таким образом, именно расширяющаяся Вселенная в наибольшей степени обеспечивает возможность возникновения и развития жизни.
