Антропный принцип в современной картине мира. Сильный и слабый антропный принцип

В самом широком плане интересующий ученых вопрос звучит так: почему наша Вселенная такова, какова она есть? Какую роль в существовании- этой Вселенной играет или должен играть человек? Более строго этот вопрос формулируется иначе: почему физические постоянные – гравитационная, Планка, скорость света, заряд электрона и протона – имеют такие, а не иные значения, и что случилось бы со Вселенной, если бы эти значения оказались другими? Правомерность этого вопроса определяется тем, что численные значения физических констант никак не обоснованы теоретически, они получены экспериментально и независимо друг от друга.

Неопределенная ситуация с физическими постоянными вызвала желание проверить, какими окажутся для Вселенной последствия изменения значений отдельных физических констант или целой их группы. Проведенный анализ привел к ошеломляющему выводу. Оказалось, что достаточно совсем небольших, в пределах 10–30%, отклонений значений констант в ту или другую сторону, и наша Вселенная окажется настолько упрощенной системой, что ни о каком направленном ее развитии не сможет быть и речи. Не смогут существовать основные устойчивые состояния – ядра, атомы, звезды и галактики.

Например, увеличение постоянной Планка более чем на 15% лишает протон возможности объединяться с нейтроном, то есть делает невозможным протекание первичного нуклеосинтеза. Тот же результат получится, если увеличить массу протона на 30%. Изменение значений этих физических констант в меньшую сторону открыло бы возможность образования устойчивого ядра гелия, следствием чего явилось бы выгорание всего водорода на ранних стадиях расширения Вселенной. Таким образом, приходится признать, что существуют очень узкие «ворота» подходящих значений физических констант, в границах которых возможно существование знакомой нам Вселенной.

Но на этом «случайные» совпадения не заканчиваются. Напомним о других случайностях, с которыми мы уже встречались выше, когда говорили об эволюции Вселенной:

· небольшая асимметрия между веществом и антивеществом позволила на ранней стадии образоваться барионной Вселенной, без чего она выродилась бы в фотонно-лептонную пустыню;

· остановка первичного нуклеосинтеза на стадии образования ядер гелия, благодаря чему смогла возникнуть водородно-гелиевая Вселенная;

· наличие у ядра углерода возбужденного электронного уровня с энергией, почти точно равной суммарной энергии трех ядер гелия, открыло возможность для протекания звездного нуклеосинтеза. В ходе этого процесса образовались все элементы таблицы Менделеева, более тяжелые, чем водород и гелий;

· расположение энергетических уровней у ядра кислорода опять же случайно оказалось таким, что не позволяет в процессах звездного нуклеосинтеза превратиться всем ядрам углерода в кислород, а ведь углерод – это основа органической химии и, следовательно, жизни.

Таким образом, наука столкнулась с большой группой фактов, раздельное рассмотрение которых создает впечатление о необъяснимых случайных совпадениях, граничащих с чудом. Вероятность каждого подобного совпадения очень мала, а уж их совместное существование и вовсе невероятно. Тогда вполне обоснованной представляется постановка вопроса о существовании пока непознанных закономерностей, со следствиями которых мы столкнулись, способных организовать Вселенную определенным образом.

Итак, наличие «тонкой подстройки», определенных физических законов, свойств элементов и характера взаимодействий между ними определяют устройство нашей Вселенной. В ходе ее развития появились структурные элементы нарастающей сложности, а на одном из этапов развития – наблюдатель (разумное существо, человек), способный обнаружить существование «тонкой подстройки» и задуматься о породивших ее причинах.

У наблюдателя, обладающего нашей системой восприятия мира и нашей логикой, неизбежно возникнет вопрос: случайна ли обнаруженная им «тонкая подстройка» Вселенной или она предопределена каким-то глобальным процессом самоорганиза-;ии? А это означает, что всплывает старая проблема, волновавшая человечество на протяжении всей его сознательной истории: занимаем ли мы особое место в этом мире, или же это положение является результатом случайного развития. Признание «тонкой подстройки» закономерным природным явлением приводит к заключению, что с самого начала во Вселенной потенциально заложено появление «наблюдателя» на определенном этапе ее развития. Принятие такого вывода равносильно признанию существования у природы определенных целей. Иными словами, мы вновь возвращаемся к телеологизму, бывшему основой средневекового мировоззрения, а в Новое время отброшенному, как тогда казалось, навсегда.

В такой ситуации был выдвинут и в настоящее время широко обсуждается антропный принцип. В 1970-е годы его в двух вариантах (слабом и сильном) сформулировал английский ученый Б. Картер. Он основывался на работах своих предшественников и современников.

Так, еще в конце XIX в. в работах А. Уоллеса была сформулирована основная идея антропного принципа. Он писал, что человек – это венец сознательной органической жизни, который мог развиться на Земле только при наличии обширной материальной Вселенной вокруг него. Чуть позже на ту же тему размышлял наш соотечественник К. Э. Циолковский. Он считал, что человеческое существование не случайно, а имманентно космосу, и тот космос, который мы знаем, не может быть иным. Конечно, размышления Уоллеса и Циолковского довольно абстрактны по сравнению с современными исследованиями, но они, бесспорно, вошли в современную научную картину мира, подтолкнув работу ученых в середине XX века.

В 50–60-е годы XX в. изучением этих вопросов занимались российские ученые А. Л. Зельманов и Г. М. Идлис. В ходе исследований ими были выделены те макроскопические свойства Вселенной, без которых появление человека в ней было бы невозможным. В работе Зельманова было сказано, что возможность существования наблюдателя, изучающего Вселенную, определяется свойствами самой Вселенной. Мы являемся свидетелями процессов определенного типа потому, что процессы другого типа протекают без свидетелей.

Таким образом, к началу 1960-х годов был создан тот фундамент, на котором благодаря работам Р. Дике, Б. Картера, А. Уилера, С. Хокинга и других физиков и космологов появился современный антропный принцип, который не является строгим однозначным утверждением, а представляет собой широкий спектр формулировок, интерпретаций, установок и позиций. Тем не менее, считается, что основные формулировки антропного принципа принадлежат Картеру.

Его слабый антропный принцип говорит: то, что мы предполагаем наблюдать во Вселенной, должно удовлетворять условиям, необходимым для присутствия человека в качестве наблюдателя. Этот принцип интерпретируется так, что в ходе эволюции Вселенной могли существовать самые разные условия, но человек-наблюдатель видит мир только на том этапе, на котором реализовались условия, необходимые для его существования. В частности, для появления человека понадобилось, чтобы в ходе расширения вещества Вселенная прошла все те стадии, о которых говорилось выше. Понятно, что человек не мог наблюдать их, так как физические условия тогда не обеспечивали его появления. Но, с другой стороны, все эти стадии могли протекать только в мире, где существовала «тонкая подстройка». Поэтому сам факт появления человека уже предопределяет то, что он должен увидеть – и современную Вселенную, и наличие в ней «тонкой подстройки». Короче говоря, раз человек есть, то он увидит вполне определенным образом устроенный мир, ибо ничего другого ему увидеть не дано.

Итак, слабый антропный принцип претендует на объяснение привилегированности той космологической эпохи, в которую мы живем (в которой во Вселенной существуют разумные существа). Правда, он в качестве условия предполагает, что появление разумных существ в принципе возможно в ту или иную эпоху, то есть не противоречит законам природы и общему характеру космологической эволюции.

Более серьезное содержание заложено в сильном антропном принципе – Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некоторой стадии эволюции мог существовать наблюдатель. По существу, в нем идет речь о случайном или закономерном происхождении «тонкой подстройки» Вселенной. Признание закономерного устройства Вселенной влечет за собой признание принципа, организующего ее. Если же считать «тонкую подстройку» случайной, то приходится постулировать множественное рождение вселенных, в каждой из которых случайным образом реализуются случайные значения физических постоянных, физические законы и т.п. В какой-то из них случайно возникнет «тонкая подстройка», обеспечивающая появление на определенном этапе развития наблюдателя, и он увидит вполне благоустроенный мир, о случайном возникновении которого первоначально не будет подозревать. Иными словами, в ансамбле вселенных реализуются все логически представимые типы физического устройства, а значит, существование хотя бы одного мира с благоприятным для эволюции жизни и разума набором параметров становится вполне тривиальным. Наше появление в любом другом мире просто исключено.

Интересно отметить, что данная интерпретация сильного ан-тропного принципа напоминает слабый антропный принцип. Действительно, в слабом принципе идет «отбор» эпохи и места во Вселенной, пригодных для жизни. А в сильном случае из ансамбля миров «отбирается» подходящая для жизни Вселенная.

Такая интерпретация сильного антропного принципа выглядит очень привлекательно, но в ее основе лежит гипотеза множественности миров, которая не подтверждена современной наукой. Таким образом, если эта гипотеза неверна, то есть существует только одна Вселенная, то сильный антропный принцип не будет работать.

Есть еще одна интерпретация сильного антропного принципа, предложенная Дж. Уилером и получившая название «принципа участия. В нем противопоставляется реальная Вселенная и возможный ансамбль миров. Реальной является лишь такая Вселенная, в которой значения физических констант обеспечивают появление жизни и разума. Все другие возможные миры реально не существуют. Роль наблюдателя в возникновении Вселенной становится сопоставимой с ролью Вселенной в возникновении наблюдателя.

Если же мы признаем «тонкую подстройку» изначально заложенной во Вселенной, то линия ее последующего развития предопределена, а появление наблюдателя на соответствующем этапе неизбежно. Из этого следует, что в родившейся Вселенной потенциально было заложено ее будущее, а процесс развития приобретает целенаправленный характер. Появление разума не только заранее «запланировано», но и имеет определенное предназначение, которое проявит себя в последующем процессе развития. Это телеологическая интерпретация сильного антропного принципа, возрождающая старые теологические споры о божественном замысле.

Существует финалистский антропный принцип, предложенный Ф. Типлером: во Вселенной должна возникнуть разумная обработка информации, и, раз возникнув, она никогда не прекратится. Это очень необычное для физика предсказание, основанное на идее, что природе небезразлична судьба разума. В таком случае можно допустить, что существуют некие, неизвестные нам пока природные механизмы, обеспечивающие успешное прохождение Вселенной через все ключевые пункты эволюции вплоть до образования в ней Сознания. Этот принцип является еще более жестким, чем сильный антропный принцип. Ведь в соответствии с ним устройство Вселенной должно обеспечивать необходимые условия не только для возникновения жизни и разума, но и для их вечного существования. А ведь мы помним, что все существующие космологические модели говорят о неизбежности гибели жизни и разума или в конечной сингулярности (закрытая модель), или в холоде почти пустого пространства (открытая модель).

Пока мы еще слишком мало знаем о Вселенной, ведь земная жизнь – это только малая часть гигантского целого. Но мы имеем право строить любые догадки, если они не противоречат познанным законам природы. И вполне возможно, если человечество продолжит свое существование, решив современные глобальные проблемы, если его способность познавать себя и окружающий мир сохранится, то одной из главных задач будущего научного поиска станет осознание своего предназначения во Вселенной.

Два этих условия, которые впервые высказал физик Брэндон Картер в 1973 году, известны как слабый и сильный антропные принципы соответственно. Они просто говорят, что мы существует во Вселенной, у которой есть фундаментальные константы, законы и тому подобное. И наше существование доказывает, что Вселенная позволяет существовать существам вроде нас внутри нее (простите за тавтологию, но как есть).


Эти простые, само собой очевидные факты, на самом деле, несут в себе много груза. Они говорят нам о том, что Вселенная существует с такими свойствами, что в ней мог эволюционировать разумный наблюдатель. Это противоположно свойствам, несовместимым с разумной жизнью, которая не может описать нашу Вселенную на земле, которую никто никогда не наблюдал. Мы здесь, чтобы наблюдать Вселенную, и наш активный акт наблюдения означает, что Вселенная устроена таким образом, чтобы обеспечить наше существование. В этом суть антропного принципа.


И он позволяет нам сделать ряд вполне уместных научных утверждений и прогнозов о Вселенной. Тот факт, что мы являемся наблюдателями из углерода, говорит нам, что Вселенная должна была в некотором роде создать углерод. На основе этого Фред Хойл предсказал, что возбужденное состояние ядра углерода-12 должно существовать при определенной энергии, чтобы три ядра гелия-4 могли сливаться в углерод-12 в недрах звезд. Пятью годами позже открытие теоретического состояния Хойла и механизма его появления - тройной альфа-процесс - был открыт и подтвержден физиком-ядерщиком Вилли Фаулером и привел нас к пониманию того, как выстраивались тяжелые элементы в ранней истории Вселенной.

Расчет значения энергии вакуума нашей Вселенной - энергии, присущей пустому пространству - в рамках квантовой теории поля дает абсурдное значение, слишком высокое. Энергия пустого пространства определяет, насколько быстро увеличивается скорость расширения Вселенной (или скорость сжатия); если бы она была слишком высокой, жизнь, планеты, звезды, атомы и молекулы никогда бы не сформировались. Но поскольку во Вселенной присутствуют галактики, звезды, планеты и люди, значение энергии вакуума Вселенной, как подсчитал Стивен Вайнберг в 1987 году, не должно превышать 10 -118 -кратного значения той величины, которую мы вывели в своих наивных исчислениях. Когда в 1998 году мы нашли темную энергию, нам удалось измерить это число в первый раз, и оно оказалось равным 10 -120 от наших прогнозов. Антропный принцип показал нам, что наши расчеты оказались некорректными.


Тем не менее два удивительно простых заявления, слабый и сильный антропные принципы, умудрились так сильно исказить, что теперь их привязывают к нелогичным и антинаучным заявлениям. Люди утверждают, что антропный принцип поддерживает теорию множественных вселенных; что антропный принцип говорит в пользу струнной картины мира; что антропный принцип требует для нас гигантский газовый гигант, который будет защищать нас от астероидов; что антропный принцип объясняет, почему мы находимся на таком расстоянии от галактического центра, на каком находимся. Другими словами, люди используют антропный принцип, чтобы заявить, что Вселенная является в точности такой, какой является, потому что мы существуем. Но это не только неверно, это еще и никак не относится к антропному принципу.


Антропный принцип просто гласит, что мы - наблюдатели - существуем. И что мы существуем в этой Вселенной, а значит Вселенная существует так, чтобы позволить наблюдателям существовать. Если вы установите законы физики, не позволяющие существовать наблюдателям, вы получите что угодно, только не нашу Вселенную. Наше существование означает, что Вселенная позволяет нам существовать, но это не означает, что Вселенная должна была сложиться именно таким образом. Это не означает, что наше существование обязательно. И это не означает, что Вселенная должна была взрастить нас именно такими, какие мы есть. Другими словами, нельзя сказать, что «Вселенная такая, как есть, потому что мы здесь». Это не антропный принцип - это логическая ошибка.

В 1986 году Джон Барроу и Франк Типлер написали интереснейшую книгу «Антропный космологический принцип», в которой пересмотрели эти принципы. Они писали:

Наблюдаемые значения всех физических и космологических величин не являются в равной степени вероятными, но они принимают значения, ограниченные требованием существования мест, где может развиваться жизнь на основе углерода, и требованием, чтобы Вселенная была достаточной старой, чтобы это уже сделать.

Вселенная должна иметь такие свойства, которые позволяют жизни развиться в ней на определенном этапе в истории.


Так что вместо того, что «наше существование в роли наблюдателей означает, что законы Вселенной должны быть такими, чтобы было возможно существование наблюдателей», мы получаем «Вселенная должна позволить существовать разумной жизни на основе углерода, а Вселенные, в которых жизнь не развивается, не допускаются». Барроу и Типлер идут дальше и предлагают альтернативные интерпретации, включая следующее:

• Вселенная, в том виде, в котором она существует, была спроектирована с целью создания и поддержания наблюдателей.
• Наблюдатели необходимы для того, чтобы Вселенная была.
• Ансамбль Вселенных с разными фундаментальными законами и константами необходим для существования нашей Вселенной.

Если последний пункт звучит как плохая интерпретация множественных вселенных, это потому, что все сценарии Барроу и Типлера основаны на плохих интерпретациях принципа самоочевидности.

Да, мы существуем во Вселенной и наблюдаем законы природы такими, какими они являются. Наблюдая за тем, какие неизвестные могут быть ограничены фактом нашего существования, мы можем узнать что-то о нашей Вселенной. В этом смысле антропный принцип имеет научную ценность. Но если мы начнем вертеть антропным принципом как нам захочется, мы превратим его в плохой инструмент.

В широком смысле интересующий ученых вопрос звучит так: почему наша Вселенная такова, какова она есть? Какую роль в ее существовании играет или должен играть человек? Эти вопросы можно сформулировать иначе: почему физические постоянные - гравитационная, Планка, скорость света, заряд электрона и протона - имеют такие, а не иные значения, что случилось бы со Вселенной, если бы эти значения оказались другими? Правомерность этого вопроса определяется тем, что численные значения физических констант никак не обоснованы теоретически, они получены экспериментально и независимо друг от друга.

Неопределенная ситуация с физическими постоянными вызвала желание проверить, какими окажутся для Вселенной последствия изменения значений отдельных физических констант или целой их группы. Проведенный анализ привел к ошеломляющему выводу. Оказалось, что достаточно совсем небольших (в пределах 10-30%) отклонений значений констант в ту или другую сторону, и наша Вселенная окажется настолько упрощенной системой, что ни о каком направленном ее развития не может быть и речи. Не смогут существовать основные устойчивые состояния - ядра, атомы, звезды и галактики.

Например, увеличение постоянной Планка более чем на 15% лишает протон возможности объединяться с нейтроном, т.е. делает невозможным протекание первичного нуклеосинтеза. Тот же результат получится, если увеличить массу протона на 30%. Изменение значений этих физических констант в меньшую сторону открывает возможность для образования устойчивого ядра гелия, следствием чего явилось бы выгорание всего водорода на ранних стадиях расширения Вселенной. Таким образом, надо признать, что существуют очень узкие «ворота» подходящих значений физических констант, в границах которых возможно существование Вселенной.

Но на этом случайные совпадения не заканчиваются. Напомним о других случайностях, с которыми мы уже встречались раньше:

• ? небольшая асимметрия между веществом и антивеществом позволила на ранней стадии образоваться барионной Вселенной, без чего она выродилась бы в фотонно-лептонную пустыню;
• ? остановка первичного нуклеосинтеза на стадии образования ядер гелия, благодаря чему смогла возникнуть водородно-гелиевая Вселенная;
• ? наличие у ядра углерода возбужденного электронного уровня с энергией, почти равной суммарной энергии трех ядер гелия, открыло возможность для протекания звездного нуклеосинтеза (в ходе этого процесса образовались все элементы таблицы Менделеева, более тяжелые, чем водород и гелий);
• ? расположение энергетических уровней у ядра кислорода опять же случайно оказалось таким, что не позволяет в процессах звездного нуклеосинтеза превратиться всем ядрам углерода в кислород, а ведь углерод - основа органической химии и, следовательно, жизни.

Таким образом, наука столкнулась с большой группой фактов, раздельное рассмотрение которых создает впечатление о необъяснимых, случайных совпадениях, граничащих с чудом. Вероятность каждого подобного совпадения мала, а их совместное существование вовсе не вероятно. Тогда вполне обоснованной представляется постановка вопроса о существовании пока непознанных закономерностей (со следствиями которых мы столкнулись), способных организовать Вселенную определенным образом.

Итак, наличие «тонкой подстройки», определенных физических законов, свойств элементов и характера взаимодействий между ними определяют устройство нашей Вселенной. В ходе ее развития появились структурные элементы нарастающей сложности, а на одном из этапов развития появился наблюдатель (разумное существо, человек), способный обнаружить существование «тонкой подстройки» и задуматься о породивших ее причинах.

У наблюдателя, обладающего нашей системой восприятия мира и нашей логикой, неизбежно возникнут вопросы, случайна ли обнаруженная им «тонкая подстройка» Вселенной, предопределена ли она каким-то глобальным процессом самоорганизации. Всплывает старая проблема, волновавшая человечество на протяжении всей его сознательной истории: занимаем ли мы особое место в этом мире, или же это положение является результатом случайного развития? Признание «тонкой подстройки» закономерным природным явлением приводит к заключению, что с самого начала во Вселенной потенциально заложено появление «наблюдателя» на определенном этапе ее развития. Принятие такого вывода равносильно признанию существования у природы определенных целей. Иными словами, мы вновь возвращаемся к телеологизму, служившему основой средневекового мировоззрения, а в Новое время отброшенному, как тогда казалось, навсегда.

В такой ситуации был выдвинут и в настоящее время широко обсуждается антропный принцип. В 1970-е годы его в двух вариантах (слабом и сильном) сформулировал английский ученый Б. Картер.

Его слабый антропный принцип говорит: то, что мы предполагаем наблюдать во Вселенной, должно удовлетворять условиям, необходимым для присутствия человека в качестве наблюдателя. Этот принцип интерпретируется так, что в ходе эволюции Вселенной могли существовать самые разные условия, но человек-наблюдатель видит мир только на том этапе, на котором реализовались условия, необходимые для его существования. В частности, для появления человека понадобилось, чтобы в ходе расширения вещества Вселенная прошла все те стадии, о которых говорилось выше. Понятно, что человек не мог наблюдать их, так как физические условия тогда не обеспечивали его появления. Но с другой стороны, все эти стадии могли протекать только в мире, где существовала «тонкая подстройка». Поэтому сам факт появления человека уже предопределяет то, что он должен увидеть: и современную Вселенную, и наличие в ней «тонкой подстройки». Раз человек есть, то он увидит вполне определенным образом устроенный мир, ибо ничего другого ему увидеть не дано.

Итак, слабый антропный принцип претендует на объяснение привилегированности той космологической эпохи, в которую мы живем (в которой во Вселенной существуют разумные существа). Правда, этот принцип в качестве условия предполагает, что появление разумных существ в принципе возможно в ту или иную эпоху, это не противоречит законам природы и общему характеру космологической эволюции.

Более серьезное содержание заложено в сильном антропном принципе - Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некоторой стадии эволюции мог существовать наблюдатель. По существу, идет речь о случайном или закономерном происхождении «тонкой подстройки» Вселенной. Признание закономерного устройства Вселенной влечет за собой признание принципа, организующего ее. Если же считать «тонкую подстройку» случайной, то приходится постулировать множественное рождение вселенных, в каждой из которых случайным образом реализуются случайные значения физических постоянных, физические законы и т.п. В какой-то из них случайно возникнет «тонкая подстройка», обеспечивающая появление на определенном этапе наблюдателя, и он увидит вполне благоустроенный мир, о случайном возникновении которого первоначально не будет подозревать. Иными словами, в ансамбле вселенных реализуются все логически представимые типы физического устройства, а значит, существование хотя бы одного мира с благоприятным для эволюции жизни и разума набором параметров становится вполне тривиальным. Наше появление в любом другом мире просто исключено.

Если мы признаем «тонкую подстройку» изначально заложенной во Вселенной, то линия ее последующего развития предопределена, а появление наблюдателя на соответствующем этапе неизбежно. Из этого следует, что в родившейся Вселенной потенциально было заложено ее будущее, а процесс развития приобретает целенаправленный характер. Появление разума не только заранее «запланировано», но и имеет определенное предназначение, которое проявит себя в последующем процессе развития. Это - телеологическая интерпретация сильного антропного принципа, возрождающая старые теологические споры о божественном замысле.

Существует финалистский антропный принцип, предложенный Ф. Типлером, - во Вселенной должна возникнуть разумная обработка информации, и, раз возникнув, она никогда не прекратится. Это необычное для физика предсказание, основанное на идее, что природе небезразлична судьба разума. В таком случае можно допустить, что существуют некие неизвестные нам пока природные механизмы, обеспечивающие успешное прохождение Вселенной через все ключевые пункты эволюции вплоть до образования в ней сознания. Этот принцип является еще более жестким, чем сильный антропный принцип. Ведь в соответствии с ним устройство Вселенной должно обеспечивать необходимые условия не только для возникновения жизни и разума, но и для их вечного существования. А ведь мы помним, что все существующие космологические модели говорят о неизбежности гибели жизни и разума или в конечной сингулярности (закрытая модель), или в холоде почти пустого пространства (открытая модель).

Пока мы еще слишком мало знаем о Вселенной, ведь земная жизнь только малая часть гигантского целого. Но мы имеем право строить любые догадки, если они не противоречат познанным законам природы. И вполне возможно, если человечество продолжит свое существование, решив современные глобальные проблемы, если его способность познавать себя и окружающий мир сохранится, то одной из главных задач будущего научного поиска станет осознание своего предназначения во Вселенной.

Место человека во Вселенной в науке 20 в. часто рассматривается на основе антропного принципа (от греч. antropos - человек), который утверждает, что существование и развитие человека обусловлено закономерностями Вселенной, что он занимает во Вселенной привилегированное положение, т.е. Вселенная – дом человека. Истоки этого принципа связывают с идеями К.Э.Циолковского. По его мнению, материя породила человека в ходе эволюции, чтобы двигаться к высшему уровню своего развития и при помощи человека познать себя. Согласно Циолковскому, социально организованное человечество, накопив большой запас знаний, вступит в космическую эру. Циолковский выделяет в ней 4 эпохи. В результате развития по повторяющимся космическим циклам, человек достигнет высочайшего уровня (абсолютного знания), а космос будет представлять собой великое совершенство.

Идея о сверхразуме развивалась французским палеонтологом и философом П. Тейяром де Шарденом в его книге «Феномен человека». Он также исходил из принципа антропоцентризма (человек – центр мира) и писал о «концентрации сознания» отдельных индивидов в коллективный разум – точку Омега. Он считал, что человек, как ось и вершина эволюции раскрывает все, что заложено в материи, он «микрокосм», содержащий в себе все возможности космоса. Жизнь и человек неразрывно связаны с космическими процессами. Неживая материя только кажется на «мертвой», но, по Шардену, она лишь «дожизненна», в ней имеются потенции стать живой.

Само понятие «антропный принцип» появилось уже во второй половине 20-го века. По современным представлениям этот принцип вытекаетиз взаимосвязи мировых констант (скорость света, гравитационная постоянная, постоянная Планка, масса электрона и др.). Он был сформулирован в 1961 г. Антропный принцип утверждает, что мир таков, каков он есть, потому что в противном случае некому было бы спрашивать, почему он таков .

Действительно, свойства окружающего нас мира явились результатом определенной согласованности соответствующих фундаментальных констант, и надо отметить, что интервал возможных значений этих фундаментальных констант, обеспечивающих нам мир, пригодный для жизни, очень мал.

Так, например, ослабление на несколько порядков константы сильных взаимодействий привело бы к тому, что на ранних стадиях расширения Вселенной образовывались, в основном, только тяжелые элементы, и в мире не было бы источников энергии (водорода и его соединений).

Если бы гравитационная постоянная была бы на несколько порядков меньше, то не возникло бы условий (достаточного сжатия протозвезды) для начала ядерных реакций в звездах.

Усиление слабых взаимодействий превратило бы на ранних этапах эволюции Вселенной все вещество в гелий, а значит, отсутствовали бы реакции термоядерного синтеза в звездах.

Усиление электромагнитного взаимодействия на несколько порядков привело бы к заключению электронов внутри атомных ядер и невозможности вследствие этого химических реакций и превращений.

Наконец, если бы первоначальная скорость расширения Вселенной была хотя бы на 0,1% меньше критической скорости расширения, то Вселенная расширилась бы лишь до трех миллионных долей своего нынешнего радиуса, после чего начала бы сжиматься.

В настоящее время говорят о слабой и сильной версии антропного принципа. В слабой версии утверждается о благоприятных локальных условиях для жизни человека. Суть слабой версии можно выразить так: то, что мы ожидаем наблюдать, должно быть ограничено условиями, необходимыми для нашего существования как наблюдателей. Или, другими словами, свойства Вселенной таковы, что в ней могла появиться жизнь и разум («наблюдатели»). По сильной версии считается, «что человек не просто наблюдает Вселенную, а придает ей смысл существования. Человек не просто является мерой всех вещей, но и их творцом».

Антропный принцип по сей день является предметом дискуссий. Креационисты, т.е. сторонники божественного сотворения мира, используют его в своих целях. Это обстоятельство повлияло на то, что многие ученые порой настороженно, порой иронично относятся к антропному принципу, рассматривая его как ненаучный. Наиболее разумно антропный принцип может быть истолкован следующим образом:

Инфляционные сценарии (т.е. сценарии «раздувания», расширения Вселенной) не исключают возможности разделения Вселенной в процессе своего рождения на неограниченно большое число мини-вселенных. Приставка «мини», разумеется, всего лишь условность, на самом деле речь идет об огромных областях, внутри которых реализуются свои типы физических вакуумов и размерностей пространства-времени. Тогда можно говорить о вероятности (отличной от нуля!) возникновения в числе этих вселенных и таких, которые подобны нашей. Т.е. можно сказать, что мы живем во вселенной с определенными свойствами пространства-времени и материи не потому, что другие вселенные невозможны, а потому, что вселенные подобно нашей существуют. В других же вселенных жизнь нашего типа невозможна.

Итак, развитие Вселенной, согласно современным представлениям, характеризуется некоторой направленностью. В результате происходит рост и разнообразия и сложности материальных образований и на определенном этапе происходит образование живого вещества. Оно служит основой для появления разумной жизни, человека. С появлением человека Вселенная стала познавать себя и благодаря разуму целенаправленно развиваться. Период от Большого Взрыва до целенаправленного развития Вселенной является одним из этапов ее эволюции. Из принципов эволюционной теории (принцип потенциальной многонаправленности) следует, что во Вселенной могут быть различные формы жизни и разума, различные внеземные цивилизации. Тем не менее, продолжающиеся эксперименты по прослушиванию Вселенной с целью поиска внеземных цивилизаций пока не дали положительных результатов. Эта ситуация получила название «феномена молчания Вселенной».

Подводя итог, можно сказать, что современное естествознание, используя антропный принцип, рассматривает человека как уникальный и вместе с тем естественный результат эволюции Вселенной.

Контрольные вопросы

1. Назовите специальные единицы, использующиеся для оценки расстояний в мегамире.

2. Кратко опишите строение Солнечной системы.

3. Назовите особенности планет земной группы?

4. Назовите особенности планет-гигантов?

5. Дайте краткую характеристику Солнцу.

6. Что подразумевается под понятием «солнечная активность»?

7. Чему равен период солнечной активности?

8. Чем обусловлено появление солнечных пятен, что они представляют из себя?

9. Как можно визуально отличить на небосводе планету Солнечной системы от звезды?

10. Перечислите важнейшие характеристики звезд.

11. Что характеризует диаграмма Герцшпрунга-Рессела?

12. К какому спектральному классу относится Солнце?

13. Что такое галактика? Что означает это слово в переводе с греческого?

14. Какую форму имеет наша галактика?

15. Что такое Метагалактика?

16. В каком созвездии можно увидеть ближайшую к нам галактику?

17. Поясните термин «красное смещение».

18. Что такое «эффект Доплера»?

19. Запишите и объясните закон Хаббла.

20. Можно ли говорить о том, что вещество во Вселенной распределено равномерно …

a. а) на уровне сверхскоплений галактик,

b. б) в масштабах всей Вселенной?

21. В чем состоит суть нестационарных моделей Вселенной?

22. Какая физическая величина определяет судьбу нестационарной Вселенной?

24. Какой элемент является самым распространенным во Вселенной?

25. Опишите процесс образования звезды.

26. От чего зависит эволюционный путь звезды?

27. Что является источником энергии звезд?

28. Как проходит эволюция звезды с массой, не превышающей 1,4М С?

29. Как проходит эволюция звезды с массой более 1,4М С?

30. Опишите финальные этапы развития звезды с массой 2…10 М C .

31. При каких условиях образуется нейтронная звезда?

32. При каких условиях образуется «черная дыра»?

33. Может ли Солнце вспыхнуть как сверхновая? Поясните свой ответ.

34. Опишите основные свойства «черной дыры».

35. Опишите суть теории Большого Взрыва.

36. Перечислите аргументы в пользу теории Большого Взрыва.

37. В чем состоит суть антропного принципа?

38. Поясните «сильную» и «слабую» версию антропного принципа.

Литература

1. Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания. - М.: Изд. ИЭМПЭ, 1998.

2. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. – Новосибирск: ЮКЭА, 1997.

3. Маров М.Я. Планеты солнечной системы. – М.: Наука, 1986.

4. Зигель Ф.Ю. Астрономическая мозаика. - М.: Наука, 1987.

5. Дж.Мэрион. Физика и физический мир. - М.:Мир, 1975. – 623 с.

6. Шкловский И.С. Вселенная, Жизнь, Разум. М.: Наука, 1980. – 285 с.

7. Волков А.В. Впишите в хронологии слово «вечность». - Знание-Сила, 2000г., №1.

Корона – самый обширный и разреженный слой атмосферы Солнца

Хромосфера – самый близкий к видимой поверхности Солнца – фотосфере, плотный и тонкий слой атмосферы Солнца

Протосолнце (<греч. prōtоs первый) – «первичное» солнце, звезда в начальной стадии развития.

Как известно, существует понятие второй космической скорости. Эта скорость равна (для Земли) 11,2 км/с. Такую скорость должен приобрести космический летательный аппарат, чтобы отправиться с поверхности Земли в космической путешествие. Представим, что радиус Земли уменьшается, а ее масса остается неизменной. Тогда отлет в космос по мере уменьшения Земли становится все труднее и труднее – ведь ускорение силы тяжести g и вторая космическая скорость при этом возрастают. Когда, наконец, радиус Земли станет равным 0,44 см (т.е. земной шар уменьшится до размеров вишни, вторая космическая скорость станет равной скорости света. Это означает, что не только ракета, но и что угодно, в том числе свет не смогут оторваться от поверхности Земли. Радиус r = 0,44 см и будет гравитационным радиусом Земли. Для разных тел гравитационный радиус различен. Например, для Солнца он равен 3 км. Если бы Солнце приобрело такой радиус, оно перестало бы излучать и превратилось бы в черную дыру. Это, однако, невозможно: звезда должна быть как минимум в два раза массивнее Солнца, чтобы оказался возможным гравитационный коллапс.