Борисов Сергей Сергеевич: другие произведения.

Антропный принцип, тонкая настройка Вселенной и совпадения, наблюдаемые наблюдателем, а также несколько не совсем случайных мыслей

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:
Конкурс "Мир боевых искусств. Wuxia" Переводы на Amazon!
Конкурсы романов на Author.Today
Конкурс Наследница на ПродаМан

Устали от серых будней?
[Создай аудиокнигу за 15 минут]
Диктор озвучит книги за 42 рубля
Peклaмa
Оценка: 3.52*6  Ваша оценка:

  "Средневековый теолог, смотревший в ночное небо глазами Аристотеля и видевший ангелов, двигающих в гармонии сферы, стал современным космологом, который смотрит в то же небо глазами Эйнштейна и видит десницу Божью не в ангелах, а в константах природы..."
  Тони Ротман, американский физик-теоретик
  "Вселенная, похоже, заранее знала, что мы появимся"
  Фримен Дайсон, американский физик-теоретик
  "Любое утверждение, которое не может быть фальсифицировано, не является научным"
  Карл Поппер, австрийский и британский философ
  Антропный принцип - "Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек".
  Слабый антропный принцип: во Вселенной встречаются разные значения мировых констант, но наблюдение некоторых их значений более вероятно, поскольку в регионах, где величины принимают эти значения, выше вероятность возникновения наблюдателя. Другими словами, значения мировых констант, резко отличные от наших, не наблюдаются, потому что там, где они есть, нет наблюдателей.
  Сильный антропный принцип: Вселенная должна иметь свойства, позволяющие развиться разумной жизни.
  Формулировка антропного принципа опирается на предположение, что наблюдаемые в наше время законы природы не являются единственными реально существующими (или существовавшими), то есть должны быть реальны Вселенные с иными законами.
  Одна Вселенная, разбитая на множество невзаимодействующих пространственных областей с разными физическими законами. В тех областях, где имеется благоприятное сочетание фундаментальных констант, возникает разумный наблюдатель.
  Множество параллельных миров (Мультивселенная), реализующих разнообразные законы природы.
  К тому же, оказывается, что численные значения многих безразмерных (то есть не зависящих от системы единиц) фундаментальных физических параметров, таких как отношения масс элементарных частиц, безразмерные константы фундаментальных взаимодействий, кажутся не подчинёнными никакой закономерности. Однако выясняется, что если бы эти параметры отличались от своих наблюдаемых значений лишь на небольшую величину, разумная жизнь (в привычном нам понимании) не могла бы образоваться.
  Размерность пространства - Прежде всего, бросается в глаза тот факт, что только в трёхмерном пространстве может возникнуть то разнообразие явлений, которое мы наблюдаем. Так, для размерности пространства более трёх при принятии ньютоноподобного закона тяготения невозможны устойчивые орбиты планет в гравитационном поле звёзд. Более того, в этом случае невозможна была бы и атомная структура вещества (электроны падали бы на ядра даже в рамках квантовой механики). Именно при числе измерений больше трёх квантовая механика предсказывает бесконечный спектр энергий электрона в атоме водорода, допускающий как положительные, так и отрицательные значения энергии. В случае размерностей меньше трёх движение всегда происходило бы в ограниченной области.
  Отмечено также, что в пространствах с чётным числом измерений не могут распространяться "чистые" волны. Поскольку за волной обязательно возникают возмущения, вызывающие реверберацию, чётко сформированные сигналы нельзя передавать по, в частности, двухмерной поверхности. И, высшие формы жизни были бы невозможны в пространствах чётной размерности, поскольку живым организмам для согласованных действий необходимы эффективная передача и обработка информации.
  Значения масс электрона, протона и нейтрона - Свободный нейтрон тяжелее, чем система протон+электрон, и именно поэтому атом водорода стабилен. Если бы нейтрон был легче хотя бы на десятую долю процента, атом водорода быстро превращался бы в нейтрон. В результате материя имела бы лишь один уровень организации - ядерный, а атомов и молекул не существовало бы вовсе.
  Протон в 1836 раз массивнее, чем электрон, что влияет на орбиту электронов вокруг атомного ядра. Если это соотношение было бы больше или меньше, это исключило бы возможность образования молекул.
  Было также подсчитано, что в случае существования распада протона звёзды растратят своё горючее в течение ста лет, что будет недостаточно для образования жизни.
  Изменение массы протона или нейтрона всего примерно на одну тысячную исходной величины привело бы к нестабильности атома водорода, наиболее распространённого элемента во Вселенной.
  При этом уменьшение массы нейтрона на 0,2% приведёт к тому, что протоны в одиночном состоянии превращались бы в нейтроны, позитроны и нейтрино. Позитроны при этом аннигилировали бы с электронами, рождая жёсткое гамма-излучение и космическое пространство оказалось бы заполненным изолированными нейтронами, нейтрино, гамма-квантами и, возможно, небольшим числом стабильных лёгких ядер, что исключило бы возможность зарождения известных форм жизни.
  С другой стороны, увеличение массы нейтронов на доли процента привело бы к их превращениям в протоны даже внутри тех ядер, которые в нашем мире стабильны. Такие ядра разрывались бы электрическими силами, производя множество свободных протонов. Присоединяя электроны, они бы стали образовывать атомы водорода, что в итоге создало бы безжизненную водородную среду без комплексной химии.
  По другим подсчётам, для объекта размером с человека изменение величины заряда электрона или протона на одну миллиардную долю привело бы к разрыву объекта силой электростатического отталкивания.
  Существование дейтрона и несуществование дипротона - Известно, что для образования связанного состояния двух частиц (в обычном, трёхмерном пространстве) необходимо не только чтобы они притягивались, но и чтобы это притяжение было достаточно сильным. Притяжение между протоном и нейтроном оказывается почти "на грани": их связанное состояние (дейтрон) существует, однако оно слабо связано и потому имеет довольно большие геометрические размеры. Это приводит к тому, что реакция горения водорода в звёздах идёт очень эффективно. Если бы сила протон-нейтронного взаимодействия была бы меньше, дейтрон был бы нестабилен, и вся цепочка горения водорода оборвалась. Если бы константа связи была заметно сильнее, то размеры дейтрона были бы меньше, и реакция горения шла бы не столь интенсивно. И в том, и в другом случае оказалось бы, что звёзды горели бы менее интенсивно, что не могло бы не сказаться на жизни.
  С другой стороны, известно, что два протона не способны образовать связанного состояния: сильное взаимодействие хоть и превышает кулоновский барьер, но всё же недостаточно сильно. Если бы константа сильного взаимодействия была бы немного сильнее, то дипротоны (ядра гелия с массой 2) были бы стабильными частицами. Это имело бы катастрофические последствия для эволюции Вселенной: впервые же её дни весь водород выгорел бы в гелий, и дальнейшее существование звёзд оказалось бы невозможным.
  Резонанс в ядре углерода-12 - Согласно стандартной космологической модели, сразу после Большого взрыва материя во Вселенной практически полностью находилась в виде водорода и гелия. Ядра гелия сами по себе практически стабильны, и потому совершенно неочевидно, что в процессе горения звёзд должны в больших количествах образовываться более тяжёлые элементы. Действительно, уже на первом этапе имеется препятствие: два ядра гелия не образуют стабильное ядро бериллия-8. Нет сколько-нибудь стабильных ядер и с массовым числом A=5, которые могли бы образоваться при слиянии альфа-частицы с протоном или нейтроном. В принципе, три ядра гелия-4 могут образовать стабильное ядро углерода-12, однако вероятность одновременного столкновения трёх альфа-частиц столь мала, что без "посторонней помощи" скорость такой реакции была бы ничтожна для образования значительного количества углерода даже в астрономических масштабах времени.
  Роль такой посторонней помощи играет резонанс (возбуждённое состояние) углерода-12 с энергией 7,65 МэВ. Будучи практически вырожденным по энергии с состоянием трёх альфа-частиц, он кардинально увеличивает сечение реакции и убыстряет процесс горения гелия. Именно благодаря ему на конечной стадии звёздной эволюции образуются тяжёлые элементы, которые после взрыва сверхновых разлетаются в пространстве и впоследствии образуют планеты.
  Замечено также, что если бы у элементарных частиц отсутствовал спин, не было бы, в частности, электромагнитного и гравитационного взаимодействий.
  Отсутствие изоспина у адронов привело бы к отсутствию сложных стабильных ядер.
  Изменение массовой доли преобразующихся в энергию атомов водорода (с 0,007 до 0,006 или 0,008%) также приведёт к неблагоприятным для жизни последствиям.
  Другие параметры - Определённая величина тёмной энергии также является одним из свойств, "подогнанных" для существования звёзд и галактик: по мнению Стивена Вайнберга, проблема космологической константы - "чрезвычайно точная настройка, более того, её нельзя рассматривать как простую случайность".
  Существование белковой жизни зависит также от процессов образования углерода, который в настоящее время является единственным природным элементом, способным формировать из цепочек атомов молекулы почти неограниченной длины , что необходимо для образования ДНК, РНК и белков.
  Весь углерод во Вселенной, как считается, сформировался внутри звёзд и был распылён по пространству их взрывами.
  Тонкая настройка Вселенной
  Для иллюстрации "подгонки" исходного значения плотности вещества во Вселенной (с точностью до одной стотриллионной) Митио Каку привёл пример карандаша, стоящего на острие грифеля несколько лет.
  Следствия изменения некоторых физических параметров
  Параметр: Сильное взаимодействие.
  При увеличении: Невозможность образования водорода, нестабильность атомных ядер у многих жизненно важных химических элементов.
  При уменьшении: Невозможность образования химических элементов тяжелее водорода.
  Параметр: Слабое взаимодействие
  При увеличении: Излишек гелия во время Большого взрыва, звёзды начнут преобразовывать слишком много вещества в тяжёлые элементы, невозможность взрывов сверхновых, невозможность жизни.
  При уменьшении: Недостаток гелия при Большом взрыве, невозможность взрывов сверхновых, невозможность жизни.
  Параметр: Гравитационная постоянная
  При увеличении: Слишком горячие звёзды и их нестабильность
  При уменьшении: Слишком холодные звёзды, исключающие возможность термоядерной реакции
  Параметр: Постоянная электромагнитного взаимодействия
  При увеличении: Недостаточно прочные химические связи, нестабильность элементов тяжелее бора
  При уменьшении: Недостаточно прочные химические связи
  Параметр: Период полураспада бериллия-8
  При увеличении: Слишком быстрый синтез тяжёлых элементов, ведущий к недостаточному их образованию для жизни
  При уменьшении: Невозможность образования некоторых важных химических элементов, таких как углерод
  Параметр: Уровень энтропии во Вселенной
  При увеличении: Невозможность звёздообразования в галактиках
  При уменьшении: Невозможность образования протогалактик
  Однако, оказывается, что, если переместиться из микромира в макромир и мегамир, то такого рода "странности" и "следы" чьего-то влияния присутствуют повсеместно и в этих мирах.
  Солнечная система - В обычном физическом пространстве Солнечная система также занимает достаточно специальное положение - её орбита в Галактике находится на так называемой коротационной окружности, где период обращения звезды вокруг ядра Галактики совпадает с периодом обращения спиральных рукавов - мест активного звездообразования. Таким образом, Солнце (в отличие от большинства звёзд Галактики) очень редко проходит сквозь рукава, где вероятны близкие вспышки сверхновых с возможными фатальными последствиями для жизни на Земле. Наша планета и Солнечная система, таким образом, находится на оптимальном расстоянии от центра Галактики. Если бы мы располагались слишком близко от центра Галактики, то нас убило бы излучение, а если бы мы находились слишком далеко от центра Галактики, то не нашлось бы достаточного количества тяжелых элементов для возникновения молекул ДНК и протеинов.
  Также необходимым условием для защиты, возможной разумной жизни от гибели, вследствие падения астероида, является наличие в звёздной системе большого газового гиганта, такого как Юпитер, благодаря которому "мусор", остающийся на орбите после формирования планет, выбрасывается в образования, подобные поясу Койпера и облаку Оорта.
  Звезда - Создать планету земного типа и довести её до правильного состояния через 4,5 миллиардов лет - сложная задача. Во-первых, она должна образоваться около богатой металлами звезды (в астрофизике металлами называют все химические элементы тяжелее гелия. Бедные металлами звёзды не способны создать что-либо, кроме газовых гигантов: на создание планет земного типа в газовой туманности просто-напросто не хватит материала. Таким образом исключается внешняя часть Галактики. С другой стороны, если звезда содержит слишком много металлов, планеты будут слишком тяжёлыми, будут накапливать газовые оболочки, которые будет удерживать их огромная гравитация, обусловленная большой массой, и, опять же, станут газовыми гигантами.
  Звезда также должна обращаться по круговой орбите около центра галактики: вытянутая орбита приведет к тому, что звезда слишком приблизится к энергетически насыщенному ядру галактики и попадёт под жёсткое радиационное облучение. Образно говоря, звезда должна жить в предместье галактики, но не в центре и не за окраиной.
  Получив звезду с правильной металличностью, следует убедиться, что она может иметь пригодные для жизни планеты. Горячая звезда, например, Сириус или Вега, имеют широкую обитаемую зону (область, где температура поверхности планеты будет близка к земной), но существуют две проблемы: во-первых, эта зона слишком удалена от звезды, потому планеты с твёрдым ядром, вероятно, будут формироваться вблизи звезды и за пределами жилой зоны. Это не исключает, однако, возможности зарождения жизни на спутниках газовых гигантов: горячие звёзды излучают достаточно ультрафиолета, который может в достаточной мере ионизировать атмосферу любой планеты. Другая проблема, связанная с горячими звёздами, - это то, что они не живут достаточно долго. Через примерно один миллиард лет (или менее) они становятся красными гигантами, что может не оставить достаточно времени для эволюции высокоразвитой жизни.
  Холодные звёзды пребывают не в лучшем положении. Обитаемая зона, пригодная для жизни, будет узкой и будет расположена близко к звезде, существенно уменьшая шансы получить планету в правильном месте. Вблизи холодной звезды солнечные вспышки зальют планету радиацией и ионизируют её атмосферу в не меньшей степени, чем около горячей звезды. Жёсткое рентгеновское излучение также будет более интенсивным.
  Таким образом, выясняется, что "правильный" тип звёзд ограничивается промежутком от F7 до K1 (см. спектральные классы звёзд). Звезды этих типов редки: звезды типа G, такие как Солнце, составляют лишь 5 % звёзд в нашей галактике.
  Планета - После того как планета сформировалась в пределах жилой зоны, небесное тело размерами приблизительно как Марс должно с ней столкнуться (согласно Теории гигантского столкновения). Без такого столкновения на планете не образуются тектонические плиты, поскольку континентальная кора покрывает всю планету и не оставляет места для океанической коры. Столкновение также может привести к появлению большого спутника, который стабилизирует ось вращения планеты, и к слиянию ядер планеты и небесного тела, необходимому для формирования сверхмассивного планетного ядра, которое будет генерировать мощную магнитосферу, защищающую поверхность планеты от солнечной радиации.
  Спутник относительно больших размеров также увеличивает шансы выживания высокоорганизованных организмов, исполняя функции астероидного щита.
  Кроме этого необходима умеренная скорость вращения. Если бы Земля вращалась слишком медленно, обращенная к Солнцу сторона успевала бы выгореть, тогда как другая сторона надолго бы замерзала. Если бы Земля вращалась слишком быстро, погода была бы чрезвычайно неустойчивой, постоянно бы дули чудовищные ветры и бушевали бури.
  Спутник - Спутник относительно больших размеров также увеличивает шансы выживания высокоорганизованных организмов, исполняя функции астероидного щита. Шансы столкновения астероида с массивнейшим объектом бинарной системы, такой как Земля и Луна, довольно незначительные. Большинство астероидов будут или полностью отброшены, или поразят менее массивный объект: чтобы попасть в более массивное тело, нужна правильная комбинация скорости и угла падения. Таким образом, планета с большим спутником будет лучше защищена от столкновений (хотя случайные столкновения могут быть необходимыми, поскольку эволюционная теория допускает, что массовое вымирание может ускорить развитие сложных организмов).
  Кроме этого: Считается, что ископаемые остатки демонстрируют, что экологическое равновесие достигалось на Земле несколько раз, впервые после кембрийского взрыва. Несколько катастроф, приведших к массовому вымиранию организмов, возможно, необходимы, чтобы в процессе эволюции возникали радикально новые пути развития, и чтобы жизнь избежала ситуации, когда её развитие бы остановилось на полпути к разумной жизни. Массовое вымирание динозавров, например, позволило млекопитающим занять их экологические ниши, после чего эволюция направилась по новому пути.
  В целом, учитывая изложенные аргументы, возникает ощущение, что во Вселенной всё "настроено" для того, чтобы жизнь смогла образоваться, стать разумной и просуществовать достаточно долго, чтобы смогла изучать сама себя.
  Вывод: Все существующие на данный момент доказательства неслучайно случайного появления и развития разумной жизни в нашей Вселенной, могут свидетельствовать в пользу того, что, если бы на самом деле существовало некое всесильное божество или божества, в том виде, как их представляют люди, то в силу своего могущества и открытости (люди все равно о них знают и верят в них), они сделали бы все намного проще, хоть мир плоский, как блин или висящий в безвоздушном пространстве в виде куба, для них это не играло бы ровным счетом никакого значения, так как не вызывало бы никаких трудностей, в конструировании такого мира.
   Однако, если бы сама жизнь и мы, были созданы "просто" иной цивилизацией, желающей при этом скрыть и замаскировать следы своей деятельности, но при этом, оперируя в мире, с уже заданным количеством измерений, то тогда были бы понятны и объяснимы, присутствие, всех тех дополнительных мер защиты, которые были обнаружены на данный момент и то, как человечество, находящееся уже несколько раз на грани вымирания и самоуничтожения, все же сумело сохранить себя и продолжить эволюционировать. Как будто кто-то или что-то держа ребенка за руку, ведет его безопасной дорогой, к уже намеченной цели.
Оценка: 3.52*6  Ваша оценка:

Популярное на LitNet.com О.Бард "Разрушитель Небес и Миров. Арена"(Уся (Wuxia)) Н.Самсонова "Отбор не приговор"(Любовное фэнтези) П.Роман "Ветер бури"(ЛитРПГ) А.Григорьев "Биомусор 2"(Боевая фантастика) А.Завадская "Архи-Vr"(Киберпанк) Б.Ту "10.000 реинкарнаций спустя"(Уся (Wuxia)) Л.Джейн "Чертоги разума. Книга 1. Изгнанник "(Антиутопия) Е.Кариди "Черный король"(Любовное фэнтези) М.Атаманов "Искажающие реальность"(Боевая фантастика) М.Ртуть "Попала, или Муж под кроватью"(Любовное фэнтези)
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
И.Мартин "Время.Ветер.Вода" А.Кейн, И.Саган "Дотянуться до престола" Э.Бланк "Атрионка.Сердце хамелеона" Д.Гельфер "Серые будни богов.Синтетические миры"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"