Великая гармония
Великая гармония
С древних времен выдающиеся мыслители человечества поражались удивительной гармонией и целесообразностью окружающего нас мира.
Сторонники религиозного миропонимания рассматривали эту гармонию как результат воплощения божественного плана, проявление «промысла божьего».
«Все, что существует, не только создано Богом, но им движется и направляется к целям, начертанным божественной премудростью еще до творения Вселенной, – утверждает один из современных православных богословов. – Достаточно взглянуть на окружающую нас природу. Везде царит удивительный порядок. Каждое явление, начиная с простейшей былинки и кончая мириадами звезд, устроено целесообразно, разумно и совершенно. Все несет на себе печать постоянного попечения вседержителя-творца».
Вопреки подобным утверждениям, ученые-материалисты стремились доказать, что все явления, происходящие в окружающем нас мире, возникают в результате сугубо естественного течения событий, которое определяется исключительно законами природы, не зависящими ни от человеческого, ни от какого-либо иного разума, в том числе и божественного разума. По их мнению, стройность мировых процессов представляет собой результат природных закономерностей, существования неразрывной цепи причин и следствий.
В эпоху существования СССР, в период господства догматического материализма, считалось, что единственным архитектором и строителем всего существующего является сама природа. Что же касается «высшей целесообразности», «божественного промысла» и вообще какого-либо «сознательного начала», определившего ход природных явлений, то утверждалось, что подобные представления не имеют под собой абсолютно никакой почвы.
Почему так, а не иначе? Ни для кого не секрет, что природа космоса, в сущности, глубоко враждебна человеку. В открытом космическом пространстве без специальных защитных приспособлений он не смог бы просуществовать и нескольких секунд. И дело не только в отсутствии атмосферы – Вселенная буквально насыщена всевозможными катаклизмами, бесчисленными вспышками и взрывами, при которых выделяются чудовищные энергии. И тем не менее в этой кипящей, бурлящей, насквозь пронизанной убийственными излучениями Вселенной, уживаясь удивительным образом с бесчисленными космическими опасностями и катастрофами, все же существует человек.
Совершенно очевидно, что для этого Вселенная должна обладать вполне определенными свойствами, то есть быть именно такой, какая она есть. Но почему это так? Почему наша Вселенная обладает именно такими, а не какими-либо иными свойствами?
Пожалуй, ближе всего к ответу на этот вопрос подошел К.Э. Циолковский. «Если мы скажем, что мир всегда был, есть и будет и на этом остановимся, то мы не объясним, почему мир таков, почему его законы таковы, а ведь они могли быть другими…» И приходил к весьма знаменательному выводу: «Поскольку человеческая жизнь не случайна, а связана с космосом, тот космос, который мы знаем, не мог быть иным…»
Однако в ту эпоху, когда жил Циолковский, его идея намного опередила не только уровень астрофизических знаний, но и господствовавшие в нашем обществе мировоззренческие представления. Представления, согласно которым человек как «носитель духа» рассматривался как «побочный продукт» развития Вселенной, материи, от которого это развитие зависеть никак не могло. И все же, как выяснилось в последние годы, прав был именно Циолковский. Оказалось, что фундаментальные свойства нашей Вселенной определяются… существованием человека.
Во второй половине XX века его идеи получили дальнейшее развитие в трудах ряда советских, а также многих иностранных ученых.
Советский астрофизик Г.М. Идлис обратил внимание на то, что в нашей Вселенной законы физики таковы, что разрешают существование атомов, звезд, планет и жизни. В 1965 году другой советский астрофизик А.Л. Зельманов сформулировал очень важный принцип: человек является непосредственным свидетелем природных процессов определенного типа, потому что процессы иного типа протекают без свидетелей.
В развитие этих идей, наконец, удалось получить ясный и недвусмысленный ответ. Вселенная такова потому, что в ней существует человек.
Пожалуй, наиболее ярко принцип, получивший название «антропного», сформулировал Б. Картер, который воспользовался знаменитым изречением выдающегося французского философа Рэне Декарта: «Я мыслю – значит, я существую». У Картера оно выглядит так: «Я мыслю – поэтому мир такой, какой он есть»…
Если суммировать то общее, что содержится в приведенных высказываниях, то можно сформулировать следующий принцип, получивший в современном естествознании и философии название «антропного»: «Мы существуем потому, что Вселенная такая, какая она есть». Или несколько иначе: «Наша Вселенная такая, потому что есть мы – разумные существа, наблюдатели, способные задавать вопросы о ее свойствах…»
Обе эти формулировки совершенно эквивалентны: главное в них – идея тесной взаимосвязи между существованием человека на Земле и фундаментальными свойствами Вселенной – космической среды нашего обитания.
На первый взгляд может показаться, что антропный принцип необычайно прост и сразу все объясняет. Если бы наша Вселенная была иной, то нас бы просто не существовало и некому было бы ее наблюдать и изучать. Однако простота эта только кажущаяся. В действительности все обстоит намного сложнее.
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.
Чем же объяснить столь удивительную гармонию между свойствами живых организмов и свойствами Вселенной? Чем объяснить, что совокупность свойств нашей Вселенной – именно та почти единственная уникальная совокупность, которая только и может обеспечить условия для образования сложных и живых структур?
Важнейшую роль в формировании свойств Вселенной, по-видимому, играют и все предшествующие эволюции Метагалактики возникновения звезд, в недрах которых в пламени термоядерных реакций происходил синтез более тяжелых элементов вплоть до железа, взрывы массивных звезд, в расширяющихся оболочках которых синтезировались еще более тяжелые элементы, наконец, образование планет… И лишь после этого – формирование живых структур.
Более того, жизнь и человек – это закономерный результат всех предшествующих стадий развития материи. Если хотя бы один из них не осуществился, например, не возникло бы разнообразия химических элементов или не образовались планеты, – нас бы не было. Можно сказать, что человек самим фактом своего существования и строением своего организма как бы отражает всю предысторию Вселенной.
Именно это обстоятельство отметил в свое время известный английский астрофизик Д. Джинс, слова которого приводит в своей книге П. Девис: «Наши тела состоят из пепла давно угасших звезд» (П. Девис. Случайная Вселенная).