Екологія: біологія взаємодії. II-17. (доповнення) Антропний парадокс

II-17. (доповнення) Антропний парадокс

Коли на плато пустому стоїш ти самотньо під
бездонним куполом Азії, де в голубий небозвід 
пілот або янгол зрідка свого додає крохмалю,
і ти мимохіть здригаєшся, свою відчуваючи малість,
знай же, що простір, якому, здається, не треба більше 
нічого, насправді так потребує іншого
погляду з боку, оцінки, критерію порожнечі. 
І тільки один лиш ти здатен на ці безумовні речі.

Йосиф Бродський. «Повчання» (1987)

Вивчаючи особливості стосунків людства із середовищем свого перебування, ми сприймаємо наше існування як факт, що відбувся. Чи могло бути інакше? Проте, згідно з сучасними поглядами, існування людства, як і в цілому життя на Землі – результат збігу цілої низки сприятливих умов. Це:
— велика маса Землі, достатня для утримання біля неї потужного шару атмосфери, але не настільки велика, щоб ця атмосфера густішала, як на планетах-гігантах;
— потужне магнітне поле, яке відхиляє космічні частинки високих енергій;
— наявність великої кількості води у трьох різних агрегатних станах, що стабілізує клімат;
— оптимально підібрана орбіта (якби вона була на 5% менше або на 1% більше, життя було б неможливе);
— активна літосфера, яка забезпечує протікання БГХ-циклів;
— наявність виключно крупного супутника — Місяця, що забезпечує припливи-відпливи тощо.

Співвідношення діаметрів Землі та Місяця — 4 : 1, тоді як діаметр Юпітера перевершує діаметр Калісто у 20 разів, Сатурн більше Титана за діаметром у 30 разів, Марс більший за Фобос і Деймос у 200 та 400 разів. Швидше за все, Місяць був вибитий із Землі внаслідок так званого Великого удару. З'ясовується, що для того, щоб удар вирвав із Землі шматок істотних розмірів, тіло, яке завдає цього удару, повинно мати суворо конкретні параметри та завдати удару під певним конкретним кутом.

Дивна особливість системи Сонце–Земля–Місяць полягає в тому, що при погляді із земної поверхні Сонце й Місяць здаються небесними тілами однакового розміру. Це наслідок випадкової (а чи точно «випадкової»?) відповідності їх дійсних розмірів і відстані від них до нашої планети.

Функції Місяця: забезпечення припливів-відпливів, завдяки чому утворюються припливні зони, необхідні для виходу життя на сушу. Припливна тяга Місяця сповільнила обертання Землі з 4 до 24 годин на добу, причому обертання поверхні сповільнилося більшою мірою, ніж обертання металевого розплавленого ядра. Це призвело до того, що Земля володіє потужним магнітним полем, яке захищає живі організми від космічних променів. Турбулентні процеси в ядрі призводять до періодичного повороту магнітного поля на 180°, що, вочевидь, відіграло суттєву роль у зміні та розвитку біоти (і виникненні, зрештою, людини).

Нарешті, треба відзначити, що необхідною умовою нашої появи є величезна передісторія. Мали змінитися покоління зірок, щоб матеріал, із якого утворена Сонячна система, отримав достатню елементну різноманітність. Мала проминути колосальна за своєю тривалістю історія біосфери, щоб у ній виник наш вид. Щоб сформувати нашу здатність до осмислення космологічних проблем, повинна була пройти велична історія розвитку людської культури.

Окрім того, треба згадати величезну кількість дивовижних збігів, які можна виявити у співвідношеннях основних фізичних констант, що характеризують наш Всесвіт.

У цілій низці космічних сталих величин на диво часто зустрічається число, яким є величина 1×10⁴⁰. Наприклад, у стільки разів сила гравітації менша за силу електричної взаємодії, час Хаббла більший за час Комптона, а час Комптона — за час Планка. Приблизно стільки протонів в області Хаббла (спостереженій частині Всесвіту), а число усіх часток у типовій зірці приблизно дорівнює цьому числу в ступені ³/₂. Важливо, що зміна цих характеристик могла призвести до суттєвої зміни Всесвіту. Якби гравітаційна стала була трохи більшою, Всесвіт колапсував би, а якби меншою – розлетівся б. Якби число протонів було б не 10⁸⁰, а, наприклад, 10⁸⁶, на Всесвіт очікував би колапс, а 10⁷⁷ — не відбулося б утворення галактик. Вдало підібране співвідношення числа протонів до числа електронів — приблизно 10⁹ (ця величина може служити також мірою ентропії Всесвіту), адже існування Всесвіту можливе тільки у проміжку значень від 10³ до 10¹¹. Обмеження ще жорсткіші — невеликі зміни ентропії Всесвіту вплинули б на наявне співвідношення кількості ядер водню і гелію (та всіх інших ядер), що завадило б створенню складних систем, які складаються із різнорідних атомів. Спостережене співвідношення протонів та електронів — результат співвідношення між матерією й антиматерією в момент утворення Всесвіту (електрони розглядаються як сліди анігіляції протонів і антипротонів). Симетрії в утворенні речовини та антиречовини не було, речовини утворилося на мільйонну частку більше, причому розмір цього перевищення був дуже вдалий з точки зору створення світу зі спостереженими властивостями. Чудово підібрані співвідношення кількості та ваги нейтрино; важливо, що різниця мас протона і нейтрона близька до маси електрона. Вдале співвідношення числа протонів і нейтронів розглядається як результат «магії чисел» в співвідношеннях головних фізичних констант: сталої Больцмана, швидкості світла тощо (Викладено по П. Девісу, 1985).

Імовірність випадкового збігу всіх цих космологічних параметрів, що забезпечили існування простору-часу, матерії, атомів, галактик і зірок за сучасними уявленнями взагалі незначна (багато з таких обговорюваних відповідностей тут не названі). Мабуть, є чинники, не враховані у звичайних космогонічних моделях. Чи не будуть ці фактори проявляти себе і в майбутньому, якось впливаючи на потенційну придатність Землі для існування на ній людства?

Викладені парадокси призвели до формування так званого антропного парадоксу (інші назви – принципу антропності, антропологічного принципу). Цей принцип має достатньо довгу історію. Вперше його сформулювали у 1955 р. казахський астроном Григорій Ідліс і російський фізик Абрам Зельманов. Широке поширення ця ідея отримала після того, як була висунута в 1973 році англійським фізиком Брендоном Картером. Картер запропонував антропний парадокс у двох формах: «сильній» і «слабкій».

«Сильне» формулювання: «Властивості Всесвіту є такими, якими вони мають бути, щоб забезпечити існування людини». Альтернативний варіант: «Ось людина. Яким має бути Всесвіт?»

«Слабкі» формулювання: «Те, що ми можемо спостерігати, обмежено умовами, необхідними для нашого існування як спостерігачів». «Ми — свідки процесів певного типу тому, що інші процеси протікають без свідків». Цей підхід базується на неявному припущенні про існування інших Всесвітів, в яких не існує спостерігачів. Чи знімає припущення про існування інших Всесвітів парадоксальність буття нашого Всесвіту?

Особливим варіантом «сильного» формулювання є антропний принцип участі, сформульований у 1983 році американським фізиком Джоном Уілером «Спостерігачі необхідні для набуття Всесвітом буття». Квантова невизначеність призводить до того, що одночасно можуть бути реалізовані різні варіанти розвитку подій, і тільки в результаті взаємодії зі спостерігачем один із цих варіантів виявляється таким, що відбувся, набув буття (як, наприклад, у відомому феномені «кота Шредінгера»: кіт, який загине в результаті одного результату квантової події й залишиться живим в результаті іншої, може бути одночасно і мертвим, і живим, поки спостерігач не «зафіксує» один із цих станів).

За аналогією з цими формулюваннями можна запропонувати «дуже сильний принцип антропності», одним з можливих варіантів якого є й антропний принцип участі: «Існування Всесвіту, людства і кожної людини — взаємопов'язані частини одного процесу». На теперішньому етапі довести це твердження неможливо. Воно зовсім не передбачає (хоча і не виключає) апеляції до Бога. Як мінімум, воно відбиває тісний зв'язок між власним буттям і можливістю пізнання Всесвіту, відбитий у психіці кожної людини («Cogito, ergo sum», «Мислю — отже існую» — Рене Декарт). Парадоксальність запропонованого «дуже сильного» формулювання є не більше парадоксальності нашого буття.