Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

время жизни Солнца слишком коротким для завершения других известных процессов – эволюционных и геологических. Аналогичным образом, модели стационарной Вселенной были разработаны для устранения затруднений, порождаемых короткой временной шкалой, когда возраст всей Вселенной оказывался меньше, чем возраст ее составных частей. Однако если в последней четверти XX в. и было что-то по-настоящему новое, так это осознание того, насколько совершенным хранилищем жизни является наша Вселенная.

Истоки этой новой дискуссии восходят к 1930‐м гг., когда Эддингтон, Дирак и другие авторы попытались найти взаимосвязь между фундаментальными космическими константами и Дирак высказал несколько предположений о том, что некоторые «константы» Природы могут медленно меняться с течением времени. Роберт Дикке потратил несколько лет на проверку астрономических и геологических признаков подобных изменений. В 1957 г. он заявил, что количество частиц в наблюдаемой части Вселенной и числовые совпадения Дирака не случайны, но обусловлены биологическими факторами. Если бы Вселенная оказалась старше, то все звезды успели бы остыть, и в таких условиях человечество не имело бы возможности оглядеться вокруг, поскольку оно просто бы не возникло. Мы живем в весьма особое время; но если бы оно не было особым, мы не смогли бы об этом узнать, поскольку нас бы не существовало.

В 1961 г. и в последующие годы Дикке презентовал свои идеи, сопровождая их более подробными расчетами и выдвигая принцип, согласно которому условия, необходимые для возникновения жизни, включают в себя определенные соотношения между фундаментальными физическими константами. (Вопрос о том, подпадает ли это под категорию «слабого антропного принципа», является спорным. Как мы увидим далее, это словосочетание возникло позже.) Например, малейшее изменение заряда электрона при сохранении всех остальных физических констант сделало бы неосуществимым механизм ядерного синтеза внутри звезд, а значит сделало бы невозможным существование нашей формы жизни. Мартин Рис – кембриджский астроном с богатым опытом, что позволило ему в итоге получить должность Королевского астронома, потратил начиная с 1970‐х гг. много времени на исследование детальных и весьма драматичных последствий эволюции Вселенной в случае, если бы изменению подверглась одна только гравитационная постоянная. Жизнь смогла бы появиться, но совсем не в том виде, какой мы ее знаем. Можно провести параллели с эволюцией Вселенной, как она описана в поздних теориях Большого взрыва: они требуют тщательно подобранного состава исходных условий, чтобы сделать возможным продолжение расширения, возникновение звезд, галактик и пр. То или иное изменение исходных состояний и законов может помешать состояться нашей современной ситуации тем способом, каким, как мы полагаем, она состоялась; но не могло ли современное положение вещей возникнуть каким-нибудь другим способом? Игра заключается в том, чтобы отбросить все возможности, кроме единственной. Мы почти вернулись в дебаты XIX в., ведущиеся по поводу объяснения движения планет.

В 1974 г. Брэндон Картер предложил формулировку «антропный принцип» для описания того, что равнозначно простому логическому критерию: разумные существа не могут оказаться в областях, непригодных для жизни разумных существ. Никто не будет оспаривать эту логику. За этим принципом, как можно предположить, скрывается рекомендация астрофизикам и другим специалистам остерегаться игнорировать его, когда речь заходит о безупречной пригодности нашего мира для появления в нем жизни. Но так ли это на самом деле? Картер, можно сказать, устранил причины нашего изумления посредством нашей же везучести. Его принцип был таковым, что при желании его можно распространить на любое другое обстоятельство, требующее принимать во внимание физические условия жизни или разумной жизни, и если он и вызвал небольшие прения, то только по причине явной самоочевидности.

Существует аргумент с иной отправной точкой: физическая природа Вселенной такова, что в ней на каком-то этапе обязательно возникают живые существа и человечество в частности. Картер присвоил ему название «сильный антропный принцип», согласно которому Вселенная должна быть познаваема и на каком-то этапе должна «позволить появиться внутри себя наблюдателю». Название выбрано неудачно, поскольку это вовсе не более строгая форма какого-либо простого принципа. Его можно формулировать различными способами. В 1986 г. Джон Барроу и Франк Типлер решительным образом выступили в защиту строгого телеологического принципа, утверждая, что Вселенная обитаема просто в силу возможности развития в ней разумной жизни. Обитаемость является конечной целью Вселенной, поэтому она должна быть обитаемой, и в данном случае слово «должна» нагружено смыслом, внесенным в него Аристотелем, а не тем, что предполагает обычная логика. Нужно много книг, а не пара строк для всестороннего обсуждения допустимости телеологического обоснования, которое легче поддается пониманию, если развитием событий движет божественная десница. Посюсторонние предпочтения уже не в моде. Барроу и Типлер пошли еще дальше в своих намеках на «окончательный антропный принцип», согласно которому жизнь никогда не исчезнет. (Во всех этих дебатах слово «антропный» использовалось очень вольно. Оно должно применяться для обозначения только человеческой жизни, но нет никаких оснований полагать, что человеческая жизнь сохранится до конца времен.)

Нашлись сторонники сильного принципа, приступившие к попыткам описания в очень широких, но приемлемых физических категориях всех возможных миров, одна часть которых была абсолютно непригодна для жизни, а другая – пригодна. Затем последовали попытки определения структурных качеств, необходимых для зарождения наблюдателя. Однако вероятность успеха этой программы может оказаться близкой к нулю, поскольку большая часть работы, проведенной в космологии и астрофизике во второй половине XX в., не ставила перед собой задачи разработать строгую аргументацию для решения этой общей проблемы. Например, Фред Хойл рассматривал антропные принципы как нечто совершенно естественно вытекающее из открытой им серии совпадений в отношениях между определенными свойствами («резонансными уровнями ядер»), важными для биологии химических элементов. В наиболее известном его примере рассматриваются свойства ядра атома углерода, будто специально устроенного таким образом, чтобы иметь возможность собираться из гелия внутри звезд. Если бы расчетные свойства углерода отличались даже на очень малую величину, этот процесс не мог бы происходить, и во Вселенной не существовало бы ни углерода, ни других элементов тяжелее углерода. Понятно, что живые создания построены в значительной степени из молекул, содержащих атомы углерода. Если бы они не были так хорошо отлажены, то и жизнь тоже не возникла бы.

Этот тип доказательства может быть применен ко всем рассматриваемым здесь аргументам, даже к религиозным, поддерживать которые Хойл не имел никакого желания. Из рассмотренных здесь принципов трудно понять, каким образом они, не являясь логически верными, могут функционировать в науке. Они могут информировать нас (или, скорее, понуждать нас информировать других) об определенных характеристиках того мира, в котором мы живем, они могут быть даже полезны при конструировании гипотез, помогая отклонять отдельные варианты. Но поддаются ли они сами подтверждению или опровержению? Способы такой проверки предлагались, начиная с идеи, что наша Вселенная является привилегированной среди множества других вселенных. Существует несколько способов введения в обиход последней концепции. Некоторые люди говорят о том, что другие вселенные действительно существуют, и, возможно, они как-то связаны с черными дырами, в то время как другие говорят о них как о чем-то потенциально возможном. Механизм отбора для отделения группы гипотез с наилучшим потенциалом сталкивается с очевидными проблемами, которые не будут здесь затронуты, но идея, выдвинутая американским космологом Ли Смолиным, заслуживает нескольких слов. Это возвращает нас на круги своя в том смысле, что заставляет обратиться к старому вопросу об эволюции животных и растений. Согласно его предположению, в ходе коллапса черной дыры из ее содержимого может прорасти нечто подчиняющееся физическим законам, отличающимся от тех,