Антропный принцип
В результате развития модели “горячей Вселенной” выяснилось, что в какой-то момент (когда первичные процессы нуклеосинтеза уже закончились) Вселенная представляла собой однородную горячую плазму, состоящую (приблизительно) на 75% из водорода и на 25% из гелия. Потом (очень пунктирно) – остывание… рекомбинация протонов и электронов с образованием атомарного водорода… отделение излучения от вещества (потому что газ атомарного водорода практически прозрачен для излучения, в противоположность водородной плазме)… формирование, в результате цепочки гравитационных неустойчивостей, скоплений галактик, отдельных галактик, звёзд…
Звёзды первого поколения состояли, естественно, из водорода и гелия. Когда в процессе гравитационного сжатия протозвезд температура повысилась в достаточной мере, начались термоядерные реакции, в результате которых водород превращался в гелий. И здесь мы приходим к первому узлу этой удивительной истории. Когда весь водород выгорает, должен, по идее, вступать в термоядерные реакции гелий. При слиянии двух альфа-частиц (ядер гелия) должно возникать ядро изотопа бериллия с атомным весом 8. Но штука в том, что оно нестабильно! Дорога к синтезу тяжелых элементов перекрыта. В принципе, не исключены процессы столкновения _трёх_ альфа-частиц, но, естественно, их вероятность, в норме, очень мала. И вот, Хойл и Салпитер предположили (а впоследствии это подтвердилось экспериментально), что этот процесс имеет резонансный характер. У образующегося при этом ядра углерода-12 есть энергетический уровень, близкий к энергии трех альфа-частиц. Это усиливает вероятность процесса до приемлемых значений и открывает путь к синтезу элементов тяжелее углерода. Так это всё и идет, вплоть до образования самого стабильного изотопа – железа-56. При определённых условиях железная звезда превращается в Сверхновую (всё очень, очень пунктиром…), при этом (и только при этом) синтезируются элементы тяжелее железа (вплоть до трансурановых). Взрыв выбрасывает их в межзвёздное пространство, так что звезды следующего поколения (и формирующиеся вокруг них планетные системы!) уже содержат тяжёлые элементы.
Итак, первый звоночек. Если бы по случайным причинам реакция синтеза углерода из трех ядер гелия не была резонансной, элементы, составляющие живое вещество (углерод, азот, кислород, фосфор…), равно как и формирующие планеты земного типа (железо, кремний…) просто-напросто не возникли бы. Но ядро углерода – сложнейшая многочастичная система; оно состоит из 6 нейтронов и 6 протонов, в свою очередь, состоящих из кварков… Чуть пошевели “мировые константы” – резонанс пропадёт.
Дальше. В нашем мире нейтрон несколько тяжелее, чем атом водорода (электрон плюс протон). Поэтому водород стабилен. Если было бы по-другому, произошла бы нейтронизация всего вещества во вселенной (сейчас такой процесс идёт только внутри некоторых звёзд). Ни химия, ни, понятно, биохимия в такой вселенной были бы невозможны.
Дальше. Гравитационная постоянная определяет скорость звездной эволюции. Вместе с другой, так называемой, космологической, постоянной, она определяет время жизни вселенной. Пошевели эти константы – и у звёзд не будет времени доэволюционировать до второго поколения, всё преждевременно сгорит в пламени апокалиптического пожара.
И так далее. В общем, получается, что физические постоянные в нашей вселенной таковы, что обеспечивают существование тяжелых элементов, планет земного типа, органических веществ, и т.д. Что это значит?
До сравнительно недавнего времени, господствовало убеждение, что все безразмерные физические постоянные должны однозначно выводиться из какой-то Единой Теории Всего (выражаясь через какие-то математические постоянные, типа нулей Бесселевых функций). Тогда, естественно, вопрос о том, подходят они для жизни или нет, бессмыслен – они таковы, каковы они есть. По современным же представлениям, вселенные рождаются во множестве из пространственно-временной пены “планковского масштаба” (время – 10^{-43} секунд, длины – 10^{-33} сантиметров, т.е. на двадцать порядков меньше диаметра атомного ядра) – и характеризуются _разными_ наборами мировых констант. (При больших энергиях всё это, возможно, более-менее унифицировано, но мир, как он есть, возникает при остывании Первичной Капли через цепочку “фазовых переходов” с “нарушением симметрии” – в принципе случайном! – так что тут мы сразу имеем огромное разнообразие возможностей). Подавляющее большинство этих вселенных живёт время порядка планковского и снова исчезает. Исключительно в поэтических целях – цитата:
“Сосуды стеклянные и сосуды глиняные появляются с помощью огня. Но сосуды стеклянные, если они разбиваются, создаются снова, ибо они появляются от дуновения. Сосуды же глиняные, если они разбиваются, уничтожаются, ибо появляются они без дуновения” (Евангелие Филиппа 51).
Некоторые вселенные, возможно, даже имеют другое число пространственных и временных измерений. Интересно, что тройка – выделена: в пространстве размерности больше трёх нет связанных состояний (от атомов до Солнечных систем), в одномерном и двумерном пространстве – _все_ системы связаны. Опять же, жизнь в нашем понимании в таких вселенных невозможна.
Итак, вывод: там, где физические константы имеют “неподходящие” для появления жизни значения, просто некому хлопать глазками и спрашивать, почему они такие. «Мы являемся свидетелями процессов определенного типа, потому что процессы другого типа протекают без свидетелей» (А.Зельманов).
01.09.2006