11223 (Антропный принцип и мега-история Вселенной), страница 3

Еще более удивительно, что углерод, по только что указанной схеме, не преобразуется тотчас же в кислород, в результате чего углерода вообще не было бы. Кислород-16 (точнее, его ядро) имеет в действительности один резонансно подозрительный (поскольку здесь идет охота за чудесами) энергетический уровень, но для эффективного протекания реакции он лежит всего лишь на 1% ниже, чем это было бы необходимо. Дисбаланс энергий, которой переизбыток, не может быть в этом случае скомпенсирован за счет кинетической энергии, так как кинетическая энергия всегда положительна. Фред Хойл позже сознался: «Ничто не поколебало мой атеизм сильнее, чем это открытие». Ему вторит и известнейший популяризатор науки, физик Поль Девис, заявивший, что здесь мы встречаемся с элементами космического плана (или, если угодно, Божьего промысла — это уже заявление от нас). Сегодня известно большое число тонких согласований:

в стандартной космологической модели скорость расширения Вселенной и силы тяжести согласованы друг с другом с точностью до соотношения 10-55, т. е. чудовищно точно. Если бы расширение Вселенной происходило быстрее, то галактики и звезды не образовались бы; не создались бы и благоприятные условия для жизни. Если бы этот процесс протекал медленнее, то Вселенная пережила бы коллапс (схло-пывание) еще до образования хотя бы одной звезды;

если бы физические константы сильного взаимодействия были всего лишь на 0,3% больше или на 2% меньше, то не было бы никакой жизни, так как они либо не смогли бы образоваться, либо образовались бы только они, и не смогли бы образоваться атомы;

то же относится к постоянной тонкой структуры, введенной в начале квантовой эры немецким физиком Арнольдом Зоммерфельдом и равной 1/137. В этой мировой постоянной воедино связаны заряд электрона, скорость света и постоянная Планка, т. е. все три мировые константы. Все это говорит о ее исключительной важности в природе. И действительно, ее отклонение в ту или иную сторону на несколько процентов от существующей не позволило бы возникнуть большинству звезд с критическими параметрами для производства элементов. Была бы она несколько меньше — не было бы звезд с массой меньшей, чем 0,7 массы Солнца, была бы эта постоянная несколько больше — не было бы звезд с массой меньшей, чем 1,8 массы Солнца. Отклонение перечисленных параметров и величин на несколько процентов воспрепятствовало бы возникновению и самой жизни. Важно отметить, что обсуждаемые тонкие согласованности законов Вселенной не являются продуктом приспособляемости, как они трактуются в эволюционной биологии. Это не целесообразный результат «космической эволюции», а выявленные и глубже пока не обоснованные предпосылки жизни.

Магия (мистика) больших чисел

В проблеме обоснования и истолкования антропного принципа некоторых исследователей завораживает магия или мистика чисел. Исторически вера в числа пошла от Пифагора, в основе натурфилософского учения о Вселенной у которого лежало натуральное число («самое мудрое в мире — число», «числу же все подобно» и «все вещи суть числа» или другой вариант: «все сущее — есть число». — утверждал Пифагор (устами Аристотеля), отдавая дань математической сущности природы). Сам же Аристотель критиковал пифагорейцев за принятие в качестве начал (первоэлементов) чистых математических сущностей, не признавая основополагающим пифагорейский конструктивный и умозрительный мир чисел и геометрических фигур. Но последователем Пифагора был непревзойденный Платон, ценящий математику настолько, что на воротах его Академии были начертано изречение: «Пусть не входит никто, не знающий геометрии» (это изречение было взято в качестве афоризма Николаем Коперником к его великой книге «О вращениях небесных сфер» и, конечно, неспроста). Сам же Платон особенно почитал пять правильных выпуклых многогранника, которые связывал с элементами природы и самим космосом (Вселенной), получивших в науке название Платоновых тел: тетраэдр связывал с огнем, гексаэдр — с землей, октаэдр — с водой, икосаэдр — с воздухом и додекаэр — с космосом.

Но самого отца магии чисел ждало жесточайшее разочарование, когда им была открыта несоразмерность отрезков, что исключало возможность использования только целых (натуральных) чисел. (Кстати, в XIX веке немецкий математик, специализировавшийся в области теории чисел, Леопольд Кронекер, сказал: «Господь Бог создал целые числа, все остальное — дело рук человеческих».) Легенда гласит, что это открытие Пифагора содержалось в строжайшей тайне, а пифагореец Гиппас, который пытался раскрыть эту тайну, трагически поплатился за это жизнью. По-видимому, в основу легенды (и это далеко небезынтересно в нашем исследовании) положен факт раскола пифагорейцев на две взаимно исключающие друг друга ветви: научную и религиозно-мистическую. Это разделение среди ученых (и простых людей) осталось навсегда.

Математической сущности природы придерживались и великий открыватель законов космоса Иоганн Кеплер и основатель экспериментальной европейской науки итальянский гений Галилео Галилей, когда он писал, как завещание, в 600-страничной книге «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению»: «Философия написана в величайшей книге, которая постоянно открыта нашим глазам (я говорю о Вселенной); но нельзя ее понять, не научившись прежде понимать ее язык и различать знаки, которыми она написана. Написана же она языком математическим».

С давних времен люди почитали и по сию пору, почитают так называемое «золотое сечение», оно же «золотая пропорция», «золотое деление» (его изложение есть в «Началах» Евклида), которое приближенно (с возрастающей точностью) выражается через отношения ряда чисел Фибоначчи 5/3, 8/5, 13/8, 21/13 и т. д., т. е. ряда чисел, открытого итальянским математиком Фибоначчи (его имя Леонардо Пизанский) в 1202 году (!), ряда, в котором каждый последующий член равен сумме двух предыдущих — 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, .... В пределе число золотой пропорции иррационально - 1,6280338.... Сейчас стало ясно, что восхищались этим числом не безосновательно. В 1957 году американский математик Бергман показал, что это число 1,6280338... может быть эффективным основанием компьютерных вычислений, превосходящим по эффективности принятую в настоящее время двоичную систему счисления. Возможно, что когда-нибудь это найдет применение. Термин золотое сечение ввел Леонардо да Винчи, некоторые авторы называли эту пропорцию божественной.

В Новейшее время комбинаторикой чисел занимался открыватель квантов немецкий физик Макс Планк, а, в связи с проблемами космологии, великий английский физик Поль Дирак. Это ему принадлежит открытие новых безразмерных постоянных, численно приблизительно выражающихся единицей, либо с тридцати девятью, либо с сорока нулями — 1039 — 1040 Дирак писал в одной из статей: «Как и другие безразмерные физические постоянные, это число (составленное из квадрата электрического заряда, масс электрона и протона и гравитационной постоянной. — Авт.) должно быть объяснено. Можно ли хотя бы надеяться придумать теорию, которая объяснит такое огромное число? Его нельзя разумно построить, например, из 4x и других простых чисел, которыми оперирует математика! Единственная возможность объяснить это число — связать его с возрастом Вселенной». Вот так закладывается современная магия, магия больших чисел. Через эту магию и П. Дирак, Р. Дикке и др. пытаются дать научное обоснование антропного принципа, но не как физического принципа, а какого-то более общего, еще более фундаментального, чем любой физический принцип. Класс принципа, к которому должен быть отнесен антропный принцип, таким образом, не ясен. Но это вовсе не значит, что эта проблема не должна исследоваться ни естественными науками, ни философией. Это вызов и философии и естествознанию, вызов всей науке, всей цивилизации. Возможно, что решение этой проблемы выведет человечество на новый виток познания, создаст принципиально новую науку.

Слабая формулировка антропного принципа

Рассмотренные выше закономерности Вселенной и предпосылки возникновения в ней жизни можно свести к единому принципу, называемому антропным принципом.

Сейчас различают три варианта формулировок принципа: слабую, сильную и сверхсильную. Кратко в слабой формулировке он гласит: физическая Вселенная, которую мы наблюдаем, представляет собой структуру, допускающую нагие присутствие как наблюдателей. Расширенно и подробно эту формулировку раскрыли американские физики Берроу и Типлер (последнему, кстати, принадлежит одно из новых нетривиальных определений жизни «как информации»). Их формулировка слабого варианта антропного принципа такова: «Наблюдаемые значения всех физических и космических величин не произвольны. 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». В какой-то степени приведенные формулировки представляется тавтологией, вроде этой: наблюдатель наблюдает Вселенную, допускающую наблюдение. Есть ли в этом какой-то смысл? Вроде бы и есть, и даже не совсем простой.

Во-первых, слабый вариант принципа напоминает о том, что в теориях надо учитывать наблюдателя. В классической науке, благодаря картезианско-ныотоновской формулировке, наблюдателю места нет, а вот в неклассической (через посредство принципа относительности к средствам наблюдения) и в постнеклассической науке (синергетике Германа Хакена, теории диссипативных структур Ильи Пригожина, теории автопоэза Матураны — Варелы и др.) наблюдатель уже учитывается. В таком случае принцип играет роль «фильтра» для отбора теорий, причем фильтра чрезвычайной плотности, из-за отмечавшейся выше тонкой согласованности законов и констант.

Во-вторых, слабый вариант принципа обращает внимание на то, что возможности для жизни тесно связаны с законами природы и с общекосмическим (вселенским) развитием (космогенезом), и их не следует воспринимать и рассматривать независимо друг от друга. Если, как оказалось, жизнь все же возникла, то, может быть, она была изначально преднамеренна, заранее запланирована? Но тогда мы вправе задать вопрос: Кто или Что за всем этим стоит? Пока мы не будем пытаться дать ответ на этот естественный вопрос.

В-третьих, слабый вариант принципа указывает на случайное появление наблюдающего разума, отрицает жесткий классический детерминизм необходимости в произошедшем, в случившемся в этом мире. Это представляется как будто наиболее естественным, но вряд ли научным, так как мы знаем сейчас почти безграничные возможности науки, и был бы грех все списать на счастливый случай.

Анализируя этот вариант антропного принципа, академик Никита Моисеев сформулировал ряд постулатов. Эти постулаты таковы (выделены курсивом):

Вселенная представляет собой единую саморазвивающуюся систему. По нашему убеждению, Вселенная столь стара, что «забыла» о своем начале, а поэтому никак не может быть единой, представляя собой, скорее, несвязанное, несчетное множество метагалактик, в одной из которых нам привелось жить.

Во всех процессах, имеющих место во Вселенной, неизбежно присутствуют случайные факторы, влияющие на их развитие. В обзорной статье Дмитрия Чернавского о проблеме возникновения жизни, показывается безнадежность случайных факторов для возникновения не то что самой жизни, а даже элементов жизни (ДНК, РНК и т. д.) за какое-либо разумное время, превосходящее время существования нашей метагалактики на 100, 1000 и более порядков.

Во Вселенной властвует наследственность.

В мире властвуют законы, являющиеся принципами отбора. Весьма сомнительное утверждение, практически не подтверждение так называемой эволюцией жизни по Дарвину.

В противовес этому можно найти определение, относящееся к понятию информация в науках о живой природе, данное Г. Кастлером: «Информация есть запомненный выбор одного варианта из нескольких возможных и равноправных». В проблемах жизни и антропного принципа речь должна идти не об отборе, а о выборе. 5. Принципы отбора допускают существование бифуркационных состояний, в которых дальнейшая эволюция оказывается принципиально непредсказуемой. О роли отбора сказано только что выше, а вот о бифуркационных состояниях и последующей непредсказуемости можно сказать следующее. Каждая новая грандиозная проблема в науке вызывала к жизни новую математику. Так было с исчислением бесконечно малых Ньютона и Лейбница в механике, с векторным анализом и теорией поля в электродинамике Максвелла, с римановой геометрией для теории тяготения Эйнштейна, с теорией бесконечномерных пространств Гильберта для квантовой механики, теорией групп Эвариста Галуа и Софуса Ли для унитарных теорий физики элементарных частиц; примеры можно множить. Проблема антропного принципа непременно потребует, уже требует новой математики, в которой должна будет отразиться безмерная неопределенность выбора (полифуркационность) в каждом состоянии, в каком оказывается весь совокупный мир. Но есть и другая точка зрения — вообще отказаться от математики, что породит новую философию науки. Эта точка зрения, скорее, мечта, была высказана как-то выдающимся американским физиком-теоретиком Ричардом Фейнманом в одной из аспирантских аудиторий: «Меня всегда беспокоило, что, согласно физическим законам, как мы понимаем их сегодня, требуется бесконечное число логических операций в вычислительной машине, чтобы определить, какие процессы происходят в сколь угодно малой области пространства за сколь угодно малый промежуток времени. Как может все это уложиться в крохотном пространстве?

Почему необходима бесконечная работа логики для понимания того, что произойдет на крохотном участке пространства-времени? Поэтому я часто высказывал предположение, что в конце концов физика не будет требовать математической формулировки. Ее механизм раскроется перед нами, и законы станут простыми, как шахматная доска, при всей ее видимой сложности». Последний вариант, вариант отказа от использования математики в познании мира, был бы для многих весьма предпочтителен. Но он требует глубинного понимания происходящих явлений в этом мире, понимания на уровне не раскрытого пока антропного принципа.

Сильная и сверхсильная формулировки антропного принципа

В слабой формулировке нет ответа на вопрос: почему порождается наблюдатель? Это декларируется как необходимое свойство Вселенной в сильной формулировке принципа, например, так; законы построения Вселенной должны быть таковы, что она непременно когда-нибудь должна породить наблюдателя.