В естественнонаучной картине мира земля и человек занимают особое положение, выраженное в антропном принципе. Сам принцип, несомненно, настолько общий, что рассматривается во многих науках, но базируется он именно на серьёзных физических обоснованиях.
Термин «антропный принцип» впервые предложил в 1973 году английский физик Брэндон Картер, но сама идея неоднократно высказывалась и ранее. Еще древнегреческий философ Сократ (Σωκράτης; ок. 469-399 гг. до р.Х.) говорил о Космосе как разумно устроенном бытии ради блага человека. Брэндон Картер в 1973 г. сформулировал также сильный и слабый варианты антропного принципа и эта статья Картера привлекла к данной теме всеобщее внимание, свои мнения высказывали не только физики. В дальнейшем антропный принцип постоянно затрагивался как на специализированных форумах, так и при обсуждении фундаментальных вопросов физики, космологии, философии и теологии.
Известно более десяти разных формулировок антропного принципа, из них выделяют сильный и слабый антропный принципы. Сущность антропного принципа заключается в том, что для существования жизни во Вселенной физические законы и начальные условия жизни должны быть именно такими, какие они есть, с большой степенью точности. Параметры ранней вселенной находятся в такой тонкой гармонии, что самое малое отклонение от неё привело бы к невозможности появления жизни.
Антропный принцип известен в двух формулировках: слабой и сильной.
Слабый антропный принцип: «То, что человек способен наблюдать, ограничено условиями его существования». Иными словами: «Вселенная устроена таким образом, что в ней возможна разумная жизнь».
Слабая формулировка антропного принципа признается всеми учеными. Она фактически никак не объясняет наличие множества благоприятных для существования жизни «совпадений», а лишь констатирует сам факт приспособленности Вселенной к бытию «разумного наблюдателя» - человека. Если бы такового не возникло, некому было бы задаваться вопросом о первопричинах Вселенной.
Сильный антропный принцип: «Доступная нам Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей». Или: «Вселенная необходимо должна иметь свойства, позволяющие развиться разумной жизни».
Основные свойства Вселенной объясняются значениями нескольких фундаментальных констант (гравитационная постоянная, массы протона и электрона, заряд электрона, постоянная слабого взаимодействия и др.).
Приведем некоторые подтверждения этого принципа.
1. Существование атомов в нашей Вселенной возможно благодаря тому, что масса электрона me»0,5 МэВ меньше разности масс нейтрона и протона: mе< mn - mp (»1,3 МэВ). (В ядерной физике принято выражать массы в единицах энергии, умножая на скорость света в квадрате).
2. Только атомы водорода наполняли бы нашу Вселенную, если бы mn - mp превышала значение 2,9 МэВ.
3. Вселенная состояла бы только из гелия, если бы сила взаимодействия между нуклонами была на несколько процентов больше.
Таких примеров из физики микромира достаточно много.
4. Число измерений нашего пространства не определяется никакими основополагающими физическими принципами. Однако анализ решения обобщенного уравнения, описывающего гравитационное и электрическое поле точечного источника, показал, что устойчивые орбиты небесных тел (в том числе и нашей планеты) отсутствуют в пространстве с числом измерений, большим трех, а при меньшей размерности движение может происходить лишь в замкнутой области.
5. Если бы скорость расширения через одну секунду после Большого взрыва была бы меньше хоть на одну стомиллиардную, Вселенная сжалась бы в бесструктурную массу раньше, чем достигла своих настоящих размеров. Напротив, если бы она была на одну миллионную больше, то Вселенная расширялась бы слишком быстро, что исключает возможность формирования звезд и планет. В свою очередь сама скорость расширения зависит от группы факторов: начальной взрывной энергии, массы, силы гравитации.
6. Для того, чтобы высокоорганизованная разумная жизнь стала возможной, необходимы также и «правильные» значения сотен параметров как самой планеты, так и звездной системы в целом. Солнечная система обращается по круговой орбите вокруг центра галактики: вытянутая орбита привела бы к тому, что чрезмерно приблизившись к энергетически насыщенному ядру галактики, солнечная система и, соответственно, наша планета оказались бы в зоне мощного радиационного облучения. Это так называемая коротационная орбита. На этой орбите звезда с планетами редко оказывается в зоне высокого облучения.
7. Земля должна была образоваться около богатой металлами звезды. Бедные металлом звезды не способны породить что-либо кроме газовых гигантов - на создание планет земного типа в газовой туманности просто-напросто не хватит «материала». Напротив, при избытке металла, формирующиеся планеты окажутся слишком тяжелыми, с мощной гравитацией, что также влечет образование газовых гигантов. Для существования жизни важны и другие многочисленные параметры звезды. В целом, согласно спектральной классификации, «правильный» по ряду показателей тип ограничивается очень узким промежутком.
