В предыдущей статье в качестве одного из аргументов в защиту теории искусственного создания Вселенной были приведены некоторые примеры ее, так называемой, «тонкой настройки».
Эта особенность была названа как некая «странность» Вселенной. В данной статье хотелось бы поговорить более подробно об этой и других странностях, которые служат косвенными доказательствами того, что ни сама Вселенная, ни материя в ней не могли создаться случайно.
Итак, так называемая «тонкая настройка» это концепция в теоретической физике, согласно которой в основе Вселенной и ряда её составляющих лежат не произвольные, а строго определённые значения фундаментальных констант, входящих в физические законы. В состав минимального списка этих фундаментальных мировых констант обычно включают:
- скорость света (c);
- гравитационную постоянную (постоянная Ньютона) (G);
- массы электрона (mе);
- массы протона (mp);
- заряд электрона (e);
- постоянную Планка (ℎ) - коэффициент, связывающий величину энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой, так же как и вообще величину кванта энергии любой линейной колебательной физической системы с её частотой.
Замечено, что изменение значения констант в пределах порядка ведёт к невозможности существования атомов, звёзд, галактик и возникновение биологической жизни.
Концепция тонкой настройки Вселенной известна учёным, философам и теологам с первой половины 1970-х годов. Главное в ней то, что причины тонкой настройки неизвестны.
Мы привыкли к тому,что в мире нет ничего постоянного и что все изменяется. Вселенная расширяется, звезды и целые галактики движутся каждая в своем направлении, отдаляясь друг от друга или скапливаясь. Одно время было мнение, что в процессе расширения Вселенной константы также изменялись и постепенно достраивались до актуальных значений и что сейчас мы наблюдаем их величины такими, какие они имеют на данный момент. Но их значения как это ни странно действительно постоянны. Многочисленные экспериментальные исследования с большой точностью показали, что признаки изменения какой-либо из констанМы привыкли к тому,что в мире нет ничего постоянного и что все изменяется. Вселенная расширяется, звезды и целые галактики движутся каждая в своем направлении, отдаляясь друг от друга или скапливаясь. Одно время было мнение, что в процессе расширения Вселенной константы также изменялись и постепенно достраивались до актуальных значений и что сейчас мы наблюдаем их величины такими, какие они имеют на данный момент. Но их значения как это ни странно действительно постоянны. Многочисленные экспериментальные исследования с большой точностью показали, что признаки изменения какой-либо из констант на протяжении цикла расширения Вселенной отсутствуют. Например, наблюдения спектральных линий поглощения в спектре галактики, находящейся на расстоянии 7 млрд. световых лет от Земли, показали, что отношение масс протона и электрона 7 млрд. лет назад отличалось от сегодняшнего не более, чем на 0,00001%. То есть это отклонение несущественное.
Почему эти «постоянные» так важны?
В том то и дело, что если бы ряд параметров (как констант, так и исходных характеристик в моделях Большого Взрыва) был бы слегка иным, то не только биологическая жизнь не могла бы возникнуть, но и звезды не могли бы существовать, создавая необходимые химические элементы и излучая энергию.
Возмем, к примеру, структуру атома и элементарные частицы - протон, нейтрон и электрон.
Их массы настолько точно «подогнаны», что изменение их сооношений хотя бы на пару процентов делает невозможным стабильность атома. К примеру, протон примерно в 1836 раз массивнее, чем электрон, что влияет на орбиту электронов вокруг атомного ядра. Если это соотношение было бы чуть большим или чуть меньшим, это исключило бы возможность образования молекул. Из молекул, как мы знаем, состоят все биологические организмы. Необходимо учесть, что эти соотношения в структуре атома одинаковы и стабильны во всех уголках нашей Вселенной.
Это то, что касается, соотношения между массами протона и электрона. А, к примеру, изменение массы протона или нейтрона всего то хотя бы на 0,001 исходной величины приведет к нестабильности атома водорода, наиболее распространённого элемента во Вселенной. На его долю приходится около 88,6 % всех атомов.
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 опять же исключило бы возможность зарождения известных нам биологических форм жизни.
С другой стороны, увеличение массы нейтронов на доли процента привет к их превращениям в протоны. Такие ядра будут разрываться электрическими силами, производя множество свободных протонов.
Было также подсчитано, что в случае существования распада протона (гипотетическая форма радиоактивного распада, в результате которой протон распадается на более лёгкие субатомные частицы), звёзды растратят своё горючее в течение ста лет. Понятно, что такой срок недостаточен для образования жизни.
Существование белковой жизни, как мы знаем, зависит 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.
Но если мы посмотрим на процесс возникновения углерода, то увидим, что углерод тоже является результатом удивительно «странного» процесса.
Углерод образуется в ядрах звезд в результате так называемой тройной гелиевой реакции. В результате столкновения двух ядер атома гелия — то есть двух альфа-частиц — образуется ядро бериллия. Затем в ядро бериллия попадает следующая альфа-частица и образуется углерод. Проблема в том, что если бы не особый температурный режим в звезде, то эти два ядра при столкновении разлетелись бы в разные стороны, не образуя ничего нового. Но они соединяются в процессе ядерного резонанса внутри звезды, в которой возникает температурный интервал, соответствующий необходимому диапазону, позволяющему соединяться ядрам гелия и создавать этот новый элемент.
Фред Хойл, который исследовал этот процесс, писал, что если бы резонансный уровень углерода — то есть этот диапазон — был всего на четыре процента ниже или резонансный уровень для кислорода был всего на один процент выше, то углерод или не образовывался вообще, или тут же переходил в кислород. Поэтому он в свое время сказал, что если бы мы хотели образовать углерод и кислород примерно в равных количествах в ходе звездного нуклеосинтеза — то есть термоядерной реакции, то мы должны бы были задать два уровня резонанса именно там, где эти уровни находятся. Интересная "случайность", не так ли?
Ниже в таблице представлены возможные последствия изменений некоторых физических параметров, но прежде следует обратить внимание на т.н. «сильное» и «слабое» взаимодействия. Сильное взаимодействие действует в масштабах порядка размера атомного ядра и менее, отвечая за связь между кварками в адронах и за притяжение между нуклонами (разновидность барионов — протоны и нейтроны) в ядрах. Это силы, с помощью которых атомные ядра могут образовывать стабильные системы. Поэтому их и называют сильными. Ядерные реакции обычно протекают быстро.
Малая величина слабого взаимодействия позволяет резко замедлить ядерные процессы в звёздах до порядка 5 миллиардов лет (в частности, в звёздах типа Солнца) и тем самым, как считается, создать необходимый срок для возникновения разумной жизни земного типа (посредством замедления протон-протонного цикла, чья скорость обеспечивает долгую жизнь звёзд). При этом величина слабого взаимодействия должна быть действительно малой для обеспечения стабильности нейтрона, но не слишком малой — в противном случае число образовывающихся в звезде нейтрино будет очень маленьким, а внешние слои взрывающихся звёзд не получили бы от нейтрино достаточной энергии для разлёта в космосе.
Теперь об иной особенности нашего мира – о трехмерном пространстве. Оно для нас настолько естественно, что мы даже не можем себе представить какого-то иного.
Вообще, когда говорится о пространственно-временном континууме, время часто воспринимается как некое дополнительное четвертое измерение. Тем не менее необходимо учитывать то, что мы все же живем в трехмерном пространстве. Время само по себе не существует. Оно учитывается как физическая величина в расчетах и физических процессах, но по сути оно является лишь мерой протяженности протекания этих процессов в пространстве. Оно может «ускоряться» или «замедляться», но это зависит от самого процесса и главное от восприятия наблюдающего за этим процессом.
Кстати, необходимо также учесть одну очень важную деталь. Пространство и время возникли одновременно в точке космологической сингулярности. До момента Большого взрыва не было ни нашего физического пространства, ни тем более времени. Это трудно себе представить, но тем не менее это так.
Возвращаясь к вопросу трехмерного пространства следует отметить, что еще в 1917 году Пауль Эренфест, решая уравнение Пуассона для потенциала электромагнитных сил в n-мерном пространстве, подтвердил более раннее предположение Канта о том, что в трёхмерном пространстве «сила действия обратно пропорциональна квадрату расстояния» и то, что орбиты планетарных систем и атомов теряют свою устойчивость в четырёх и более пространственных измерениях. В четырёхмерном пространстве, например, где гравитационное поле Солнца будет действовать на планеты по т.н. «закону обратных кубов», планеты, двигаясь по спиральным траекториям, довольно быстро упали бы на Солнце и были бы им поглощены.
Также отмечалось, что в пространствах с чётным числом измерений не могут распространяться «чистые» волны. Поскольку за волной обязательно возникают возмущения, вызывающие реверберацию. Анализируя этот вопрос, английский учёный Джеральд Уитроу в 1955 году заключил, что высшие формы жизни были бы невозможны в пространствах чётной размерности, поскольку живым организмам для согласованных действий необходимы эффективная передача и обработка информации. В 1963 году было показано, что при числе измерений больше трёх атомные орбитали вокруг атомных ядер станут нестабильными и электроны либо упадут в атомное ядро, либо рассеются.
Так что, трехмерное пространство также является определенной «странностью» в тонкой настройке Вселенной.
Другие параметры
По состоянию на 2020 год в соответствии с моделью Лямбда-CDM, принимаемой в космологии как стандартную, такие надёжные наблюдательные данные как измерения реликтового излучения Вселенной, подтверждают существование т.н. тёмной энергии. В космологии это гипотетический вид энергии, введённый в математическую модель Вселенной для объяснения наблюдаемого её расширения с ускорением.
Считается, что если бы не было темной энергии, то примерно шесть миллиардов лет тому назад Вселенная не стала бы расширяться ускоренно, а продолжала замедлять свое расширение и затем началось бы сжатие. В конце концов образовалось бы гигантское гиперскопление квазаров, в котором не было бы биологической жизни.
Кстати, согласно опубликованным в марте 2013 года данным наблюдений космической обсерватории «Планк», общая масса-энергия наблюдаемой Вселенной состоит не только из тёмной энергии (68,3 %), но еще и из тёмной материи (26,8 %). Наша материально выраженная Вселенная (все звезды во всех галактиках, межгалактический газ, планеты и пр.) это лишь малая часть того, что она фактически из себя представляет.
Получается, что определённая величина тёмной энергии также является одним из свойств, «подогнанных» для существования звёзд и галактик.
Теперь сделаем некоторые выводы.
Учитывая все вышеописанные «странности» физических констант, очень высокую сложность и слаженность процессов производства вещества, необходимого не только для возникновения и существования материи, но и самой жизни во Вселенной, становится понятно, что «тонкая настройка» не так уж случайна. Трудно себе представить, что может происходить столько последовательных случайностей.
И даже если кому-то кажется, что большое количество физических констант, от «правильных» значений которых зависит существование жизни подобной нашей, является всего лишь следствием более общей, ещё неизвестной нам физической теории, то лично у меня это вызывает вполне обоснованный скепсис.
Мало того, у меня появляется вопрос: какие данные еще нужны ученым, чтобы они могли признать то, что такие сложные параметры материи во Вселенной не могут возникнуть случайно? Ведь она не просто тонко настроена. Она по мнению Стивена Вайнберга - американского физика, одного из создателей единой теории электрослабого взаимодействия и Стандартной модели и лауреата Нобелевской премии в области физики - «чрезвычайно точно настроена», поэтому её нельзя рассматривать как простую случайность.
В связи с этим лично для меня, хоть я и не являюсь человеком религиозным, теория тонкой настроенности Вселенной является вполне убедительным аргументом в пользу того, что Высший Разум это не такая уж фантастика и то, что именно благодаря ему возникла не только Вселенная, но и биологическая жизнь, результатом которой являемся мы с вами.
Мало того, теория тонкой настроенности свидетельствует не только о том, что Вселенная возникла в связи с неким определенным замыслом, но и о том, что между этим пресловутым Высшим Разумом – инициатором Вселененной - и нами есть определенная взаимосвязь и взаимозависимость. Такие огромные по своей мощи проекты не создаются случайно и не от скуки. Они в определенной степени оправданы и необходимы тому, кто их создает.
Возможный ответ на этот вопрос читайте в статье «Неужели загадка Вселенной решена?»
P.S. Кому понравилась эта статья - ставьте "лайк", подписывайтесь на этот канал и делитесь статьями с друзьями и единомышленниками. Надеюсь, что они стоят того.
Для заинтересованых предлагаю книгу, в которой многие обсуждаемые здесь аспекты раскрыты более детально: