Биоцентризм. Как жизнь создает Вселенную - Боб Берман

Вернемся, однако, к углероду. Само его существование обусловлено причудливым нюансом тех ядерных реакций, благодаря которым сияют Солнце и другие звезды. Итак, простейшая ядерная реакция происходит, когда два атомных ядра (как правило, два протона), движущиеся с огромной скоростью, сталкиваются и сливаются в ядро более тяжелого элемента. Обычно получается ядро гелия, но в результате реакций ядерного синтеза могут образовываться и более тяжелые ядра, особенно в старых звездах. Образование углерода в ходе такого процесса является крайне маловероятным, так как в цепочке реакций синтеза от гелия до углерода участвует ряд очень нестабильных ядер. Единственная реакция, в результате которой может синтезироваться значительное количество углерода, требует одновременного слияния трех ядер гелия. Но вероятность одновременного столкновения трех ядер гелия в одну и ту же миллисекунду, даже в раскаленных звездных печах, исчезающе мала. Этот удивительный факт впервые отметил Фред Хойл, который не пользовался авторитетом удачливого азартного игрока, но прославился как человек, впервые раскритиковавший модель стационарной бесконечной Вселенной. Уже в конце 1960-х эта модель действительно бесславно отправилась на свалку истории. Но именно Хойл-игрок правильно отметил, что в глубине звезд должно происходить что-то по-настоящему интересное и даже невероятное. Такой загадочный эффект должен радикально повышать вероятность столкновения трех ядер гелия и в избытке насыщать Вселенную углеродом, который входит в состав всех живых организмов.

Оказалось, что все дело в своеобразном резонансе. Резонансом называется ситуация, в которой разнородные физические явления накладываются друг на друга и вызывают третье, неожиданное физическое явление. Так, в 1940 году в США случилась трагедия: обычный ветер вошел в резонанс с опорами моста Такома-Нэрроуз, штат Вашингтон. В результате мост сильно закачался и обрушился. И вот что удивительно: атомы углерода входят в состояние резонанса при совершенно определенном уровне энергии, как раз достаточном для того, чтобы в звездах образовывалось значительное количество углерода. В свою очередь, углеродный резонанс зависит от величины «сильного взаимодействия» – той силы, которая удерживает вместе все компоненты атомного ядра даже в самых дальних уголках наблюдаемой Вселенной.

Явление сильного взаимодействия по-прежнему остается загадочным, но имеет ключевое значение для существования известной нам Вселенной. Эта сила действует только в пределах атома. Действительно, она сходит на нет так быстро, что почти не ощущается даже вблизи от краев самых крупных атомов. Вот почему огромные атомы – например, атом урана – так нестабильны. Самые отдаленные от ядра протоны и нейтроны в этих атомах располагаются на границе распространения сильного взаимодействия, где оно едва ощутимо. Поэтому некоторые элементарные частицы в этих атомах преодолевают хватку сильного взаимодействия, и атом распадается – образуются другие, более компактные атомы.

Итак, если сильное взаимодействие кажется столь тонко отрегулированным, то мы не можем игнорировать и электромагнитные взаимодействия, определяющие природу всех электрических и магнитных связей, присутствующих в атомах. Великий физик-теоретик Ричард Фейнман, рассказывая об этой силе в своей книге «КЭД: странная теория света и вещества», писал: «Вам, конечно, хотелось бы узнать, как появляется это число: выражается оно через π или, может быть, через основание натуральных логарифмов? Никто не знает. Это одна из величайших проклятых тайн физики: магическое число, которое дано нам и которого человек совсем не понимает. Можно было бы сказать, что это число написала “рука Бога” и “мы не знаем, что двигало Его карандашом”. Мы знаем, что надо делать, чтобы экспериментально измерить это число с очень большой точностью, но мы не знаем, что делать, чтобы получить это число на компьютере, не вводя его туда тайно!»

Это число равно 1/137, когда все ячейки заполнены, и представляет собой постоянную тонкой структуры. Постоянная тонкой структуры описывает еще одну из четырех фундаментальных сил, которые обеспечивают существование атомов, а значит – и всей наблюдаемой Вселенной. Стоит минимально изменить значение этой величины – и нас бы не существовало.

Такие странные факты оказывают сильнейшее влияние на современные космологические представления. В конце концов, разве не должны космологические теории правдоподобно объяснять, почему мы живем в такой невероятной реальности?

«Нисколько», – считал физик Роберт Дикке (1916–1997) из Принстонского университета. Статьи на данную тему он писал в 1960-е годы, в 1974 году они были доработаны Брэндоном Картером. Предложенная Картером концепция получила название «антропный принцип». Картер писал, что в реальности, которую мы можем наблюдать, «должны существовать именно такие условия, которые необходимы для присутствия нас, наблюдателей». Иными словами, если бы сила тяжести была чуть-чуть мощнее, а Большой взрыв – немножечко слабее, из-за чего длительность существования Вселенной существенно сократилась бы, не было бы нас с вами, тех, кто может об этом задуматься. Поскольку мы существуем, Вселенная должна быть именно такой, и ничего удивительного в этом нет. Точка.

В соответствии с такой логикой «космологическое благоволение» кажется неудивительным. Наше, казалось бы, чрезвычайно удачное, подозрительно подходящее местоположение с именно таким диапазоном температур, физической и химической средой – это совокупность условий, необходимых для появления жизни. Если мы существуем, то именно такую Вселенную и должны видеть.

Этот логический ряд сегодня именуется слабой версией антропного принципа (WAP). Сильная версия данного принципа, которая еще более вторгается в пределы философии, но при этом убедительно поддерживает биоцентризм, формулируется так: «Вселенная должна обладать такими свойствами, которые допускают в ней развитие жизни, так как она, очевидно, была “задумана” таким образом, чтобы в ней рано или поздно могли возникнуть и развиться существа-наблюдатели». Однако без биоцентризма сильная версия антропного принципа не позволяет объяснить, почему Вселенная должна обладать свойствами, поддерживающими жизнь. Покойный физик Джон Уилер (1911–2008), автор термина «черная дыра», шел еще дальше и отстаивал концепцию, которая сегодня известна под названием «антропный принцип соучастия» (PAP). Согласно этому варианту антропного принципа наличие наблюдателей является необходимым условием существования Вселенной. Так, по теории Уилера, древняя Земля, на которой еще не зародилась жизнь, находилась в неопределенном состоянии, как кот Шредингера.[14] Когда появляется наблюдатель, доступные для наблюдения аспекты Вселенной должны разрешиться в конкретное состояние. Земля в таком состоянии еще очень напоминает безжизненную планету. Таким образом, Вселенная, лишенная жизни, могла сформироваться в определенном виде лишь постфактум, после зарождения жизни. Поскольку время – это иллюзия нашего сознания, в чем мы вскоре убедимся, все эти выкладки о «до» и «после» не вполне корректны и приводятся здесь только для наглядности.

Поскольку Вселенная находится в неопределенном состоянии до тех пор, пока не выходит из него под действием наблюдателя, а при выходе из такого неопределенного состояния оформляются и фундаментальные константы, подходим к следующему выводу. Переход в конкретное состояние должен происходить таким образом, чтобы в такой свершившейся Вселенной могла существовать жизнь. Соответственно, биоцентризм согласуется с умозаключениями Джона Уилера и строится на их основе, помогая понять, к чему нас ведет квантовая теория. Биоцентризм предлагает решение антропной проблемы, уникальное и более логичное, чем все существующие альтернативы.

Притом что вторая и третья из вышеописанных формулировок антропного принципа убедительно поддерживают биоцентризм, большинство астрономов осторожно соглашаются лишь с первой, самой простой версией этого принципа. «Мне нравится слабая версия антропного принципа, – сказал астроном Алексей Филиппенко из Калифорнийского университета одному из авторов книги в ответ на вопрос, что он думает об этих теориях. – Если им правильно пользоваться, он довольно удобен при прогнозировании». Затем он добавил: «Достаточно немножечко изменить эту, казалось бы, скучную Вселенную – и уже некому было бы скучать».

Да, но в том-то и дело, что изменить Вселенную таким образом невозможно!

Однако следует быть честными и для полноты картины упомянуть все точки зрения. Так, некоторые критики полагают, что слабый антропный принцип может быть всего лишь примером порочного круга умозаключений либо удобной лазейкой, позволяющей не объяснять исключительно сложной физической организации Вселенной. В 1989 году философ Джон Лесли написал в своей книге «Вселенные»: «Человек, стоящий перед расстрельной командой из ста солдат, очень удивится, если после залпа в него не попадет ни одна пуля. Конечно, он мог бы подумать: “Все они просто промахнулись. Если бы в меня попали, то я бы сейчас уже ни о чем не думал”. Но любой здравомыслящий человек захочет узнать, как могло произойти такое крайне маловероятное событие».