В книге Б. Картера «Совпадение больших чисел и антропологический принцип в космологии» сказано: «То, что мы ожидаем наблюдать, должно быть ограничено условиями, необходимыми для нашего существования как наблюдателя. Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей». При других параметрах нашего Мира не возможны были бы сложные структуры и существование разумных наблюдателей. Эта гипотеза не лишена, с одной стороны, оригинальности и, с другой стороны, серьезной логической натяжки. Действительно, во-первых, наблюдателей всегда является активным элементом процесса. Во-вторых, всякое случайное распределение функций для физической достоверности и устойчивости процесса требует нормального распределения основных параметров.
Как уже подробно говорилось в других разделах, многие современные ученые допускают существование вселенных с отличными от наших наборами параметров и фундаментальных законов, в которых существует жизнь, не похожая на нашу. В этом смысле, даже можно предположить, что некоторая вселенная может быть лишь проекцией или параметрическим срезом некоторой другой вселенной. Тогда вся бесконечная система вселенных может быть организована в единую упорядоченную структуру.
С. Вайнберг, Нобелевский лауреат и один из создателей единой теории электрослабых взаимодействий, в своей книге «Мечты об окончательной теории» пишет: «Возможно, существуют различные логически допустимые вселенные, причем, каждая со своим набором фундаментальных законов».
В толковании антропного принципа пока нет единого мнения, как и в научном диспуте о существовании других вселенных. Голоса при этом разделяются на категории. Во-первых, полное отрицание, как не научного подхода; во-вторых, полное равнодушье, поскольку изучают конкретные физические процессы; в-третьих, восторженное, о возможных взаимосвязях бесконечного множества вселенных.
В научных статьях, посвященных рождению и развитию различного рода вселенных, обычно не обсуждается вопрос о том, где все эти вселенные находятся, как они сосуществуют и могут ли взаимодействовать между собой. Авторы многих научных работ основное внимание уделяют допустимым свойствам гипотетических Миров. Возможно, вселенные расположены на колоссальных расстояниях друг от друга, которые многократно превышают размеры видимой нами части нашей Вселенной. Весь Мир, скорее всего, существенно превышает размеры, регистрируемые с помощью телескопов. Это расстояние составляет всего 1028 см, тогда как вся вселенная к настоящему моменту составляет величину порядка 101 000 000 000 000 см., которую она приобрела благодаря Большому Взрыву и затем последующему инфляционному расширению. Это то минимальное расстояние, на котором могут находиться соседние, в смысле геометрии, вселенные.
Такой подход к мироустройству соответствует научным взглядам А. Линде, который посвятил свои работы хаотической инфляции. Но существует и иной взгляд на устройство нашего Мира, который согласуется с Общей Теорией Относительности А. Эйнштейна. Согласно с этой парадигмой различные вселенные находятся как бы внутри друг друга, и наша Вселенная входит в состав других, объемлющих ее, вселенных. Кроме того, вполне возможно, что наша Вселенная представляет собой лишь краткую вспышку и небольшую квантовую флуктуацию в какой то другой вселенной. По теории относительности Эйнштейна почти все относительно, и, то, что для нас длится миллиарды лет, для другого наблюдателя может закончиться за микросекунды. Хотя в данной ситуации непонятно даже то, как сравнить секунды и метры разных миров. Ведь если в нашем Мире есть атомы и колебания электронов, то в том, где наша жизнь одно мгновение, может быть все по другому. И в нем нет ни атомов, ни электронов, ни протонов.
Есть парадигма, предложенная в 1983 году В.А. Рубаковым и М.Е. Шапошниковым, по которой наш четырехмерный Мир включен в мир большего числа измерений в виде четырехмерной поверхности, и которая разрабатывается и сейчас в виде модели «Мира на броне». Следует отметить, что современная наука не может ответить на вопросы: где находятся все эти смоделированные вселенные, что было до того, когда благодаря квантовой флуктуации возник наш Мир.
Сложно ли создать вселенную с условиями, достаточными для зарождения белковой жизни? Для возникновения такой жизни необходимо как минимум звезды, планеты, атомы. Интересно отметить, что другой конструкции мира мы не можем даже вообразить, поскольку подобное познается подобным, и это как замкнутая система ограничивает наш творческий замысел. Для нашего мира природа выбрала трехмерное пространство. И, хотя физики говорят, что наше пространство одиннадцати мерное, но большая часть этих измерений свернута в компактную структуру, тогда как система, в которой возможно движение, трехмерная.
Если пространство имеет всего два измерения или только одно, то в нем, по современным представлениям, нельзя обеспечить жизнеспособность сложных структур, и, соответственно, жизнь в нем не возможна. Трехмерное пространство обеспечивает устойчивость орбитам планет, звезд в галактиках, а так же галактик в метагалактиках. Если число измерений больше трех, то, как показал физик Пауль Эренфест в начале прошлого столетия, планеты не смогут удержаться возле звезд. Даже малое возмущение орбиты планеты приведет к неустойчивости движения. Аналогичная ситуация будет и в атомной структуре, что определит всеобщую неустойчивость такого Мира. Таким образом, трех мерность пространства есть необходимое условие для возникновения нашего устойчивого эволюционирующего белкового Мира. Но эволюция любой системы требует так же четвертой координаты, называемой временем, как свойства материи.
Согласно современным представлениям одной из парадигм, пространство и время возникают вместе с материей в процессе сверх быстрого, так называемого, инфляционного расширения и Большого Взрыва, что представляет собой довольно стройную стандартную космологическую модель. Однако, хорошо представляя развитие событий в космических масштабах, ученые не могут объяснить, какие процессы протекают на микро уровне. Особая неясность возникает при рассмотрении вопросов, связанных с антиматерией, с аннигиляцией.
Однако есть версия, по которой античастицы представляют собой обычную физическую сущность, которая отличается от обычных частиц величиной энергетического барьера. И, как подробно сказано в разделе (2-7), частицы возникли на самом раннем этапе формирования Вселенной, когда ее температура равнялась 1012К, возраст - 10-5 секунды. Хотя в других источниках указанные цифры существенно отличаются от этих, что связано, видимо, с большими различиями в используемых при расчетах моделях. Ведь все они носят чисто гипотетический характер.
Для жизни белковых существ нужны тяжелые элементы типа углерода, который содержит 12 протонов в ядре. Однако, протоны, имея одинаковый положительный заряд, отталкиваются, такое ядро моментально распадется. Для обеспечения стабильности ядер нужны сильные взаимодействия и нейтроны. Но нейтрон распадается на протон, электрон и нейтрино. Получается, что все нейтроны, рожденные в тот момент, когда Вселенная была горячей, должны в дальнейшем распасться. Но нейтроны нужны для образования ядер гелия еще до появления первых звезд. Дело в том, что ядерные реакции в звездах чувствительны к начальному составу вещества, и, если гелий будет отсутствовать в момент рождения звезд, то темп термоядерных процессов в звездах изменится. В таком случае углерода, водорода и других элементов окажется слишком мало.
Благодаря сильному взаимодействию при столкновении протон и нейтрон объединяются, образуя дейтерий, внутри которого нейтрон может существовать сколь угодно долго. Но, когда Вселенная была горячей с температурой 1010К, имелось много высокоэнергетических фотонов, которые разрушали ядра дейтерия, освобождая при этом нейтроны, что способствовало дальнейшему строительству элементов. Время жизни нейтрона составляет 15 минут. Этого времени оказалось достаточно, чтобы понизилась температура Вселенной, и средняя энергия фотона стала достаточной для разрушения ядер дейтерия.
Вероятно, именно в результате нуклеинового синтеза появляется стабильный гелий. Ядерные реакции могли бы и далее постепенно увеличивать массы ядер, но утяжеление ядер прерывается по нескольким причинам. Во-первых, уменьшается вероятность столкновения частиц, поскольку Вселенная продолжает расширяться, и увеличивается эффективное расстояние между частицами. Во-вторых, уменьшается энергия частиц, что затрудняет их слияние.
Скорость расширения Вселенной - это очень серьезный фактор, который влияет не только на содержание химических элементов в нашем мире. Вселенная должна расширяться не слишком быстро, чтобы успели образоваться галактики, но и не очень медленно, чтобы не допустить высокой плотности вещества в ней, когда благодаря гравитационной энергии все обратиться в черные дыры.
Звезды призваны выполнять две функции. Формирования тяжелых элементов и обогрев планет с белковыми сущностями. В цепочке ядерных преобразований переход водорода в гелий происходит очень редко. В условиях Солнца время такой реакции составляет 6 млрд. лет. Однако, протонов в недрах Солнца очень много (1057 частиц). Тепловая энергия нашего светила составляет 3,88*1026 Вт.
Известно, что массивные звезды живут не очень долго и взрываются в конце своего жизненного цикла. Образовавшиеся в звездах углерод и другие тяжелые элементы попадают в окружающий космос вместе с несгоревшим водородом, образуя газовые облака и создавая основу для последующего формирования новых звезд. Так происходит непрерывное умирание старых и нарождение новых космических объектов.
Что же касается появления белковой жизни и разумных существ, то такой процесс требует очень четкого и точного соблюдения физических параметров среды обитания. При возникновении бесконечного числа космических объектов и разнообразных вселенных, вероятность появления цивилизаций отлична от нуля. Допустим, условия для возникновения разумной жизни созданы и возник Разум, не всеобъемлющий мировой Разум, а рожденный белковой формой жизни. Каковы дальнейшие перспективы цивилизации, каков путь ее эволюции?
Ответов на эти вопросы нет. Тем не менее, наиболее любознательная часть человечества крайне заинтересована в решении проблем существования соседей по космосу и ведет интенсивную деятельность по их поиску. материя мироустройство эволюция космологический
5. Соотношение сил в Мире, эволюция белковых форм и космологический сценарий
Сегодня человечеству известны четыре вида сил: гравитационные, электромагнитные, слабые и сильные, о чем подробнее говорится в другом разделе. Каждое из названных взаимодействий отвечает за свой участок явлений нашего Мира, но оказывается, малейшее изменение их величины существенно трансформирует нашу Вселенную. Впечатляющие результаты были получены М. Тагнарком, проанализировавшим возможные последствия от изменения величины констант сильного и электромагнитного взаимодействий. Эти константы в нашей Вселенной равны 0,1 и 1/137, и даже небольшое их изменение приводит к неустойчивости атомных ядер и короткой жизни звезд. По мнению В. Картера, аналогичные ограничения имеются и по части отношения массы электрона к массе протона. Причем в этом случае страдают стабильность звезд и стабильность атомарных структур. Во всех такого рода исследованиях обнаруживаются некоторые области возможных значений разного рода констант, то есть наш Мир хоть и уникален, не вполне устойчив, и иногда небольшие изменения законов, правящих Вселенной, не совсем катастрофичны для разумной жизни.
Допустим, условия для возникновения разумной жизни созданы, и возник разум. Каковы дальнейшие перспективы у эволюции цивилизации. Сколько их у цивилизаций? Сколько их в наблюдаемой части Вселенной? С научной точки зрения, здесь мы вступаем в наиболее спекулятивную область с удивительно бедным экспериментальным материалом. По большому счету, существует всего три тривиальных факта:
во-первых, во Вселенной существует, по крайней мере, одна цивилизация - земная;
во-вторых, хотя свойства Вселенной, как предполагают ученые, одинаковы во всех ее частях, следов других цивилизаций пока не обнаружено;
в-третьих, число вселенных, существующих в нашем Мире, видимо, бесконечно.
За 10млрд. лет своего существования Галактика могла быть полностью заселена колониями всего одной цивилизации. Это справедливо в том случае, если уровень ее развития был бы таков, взаимоотношения с пространством и временем принципиально отличался от наших представлений. И где же они, колонисты, цивилизация которых насчитывает миллиарды лет? Почему поиски следов их жизнедеятельности пока безуспешны? Возможно, виной этому является совершенно примитивная логика нашего мышления. Возможно наше одиночество во Вселенной лишь кажущееся, и более развитые цивилизации просто не вмешиваются в нашу жизнь, стараются не задевать нашу пространственно временную сущность. Нам не знакома цивилизация, развивавшаяся 3 или 5 миллиардов лет, ведь ее полевая и энергетическая сущность может нами просто быть не воспринимаема. Нам неизвестны отношения ее обитателей к своему будущему и к нам. Мы по-разному относимся к бабочкам и к комарам. Кем мы можем быть для древней цивилизации.
Мы о ней ничего не знаем, хотя, возможно, ее обитатели заняты более важными проблемами, чем контактами с землянами, которые вообще могут существовать в другом пространственно временном срезе, например, поиском способов выживания в охлаждающейся Вселенной. Последнее может быть подтверждено тем фактом, что в расширяющейся Вселенной неизбежно должна падать плотность энергии в космическом пространстве.
Современные модели эволюции Вселенной предоставляют на выбор несколько сценариев будущего, и все они не дают оснований для особого оптимизма.
Во-первых, один из основных сценариев заключается в том, что, если космологические константы не меняются со временем, то вселенная будет вечно расширяться и охлаждаться. В конечном итоге останутся только нейтрино, фотоны, и, возможно, электроны с протонами. Никаких звезд и планет. И лишь случайно блуждающие частицы, разделенные огромными расстояниями. Плотность частиц и сейчас очень мала - всего 1 протон на кубический метр пространства Вселенной, а в дальнейшем эта плотность будет и дальше падать, поскольку происходит расширения пространства.