Калеб Шарф - Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной

• Название: Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной
• Автор: Калеб Шарф
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-17-091484-5

Одиноки ли мы во Вселенной? Какие условия необходимы, чтобы возникла планета, пригодная для жизни? Надеется ли современная наука на встречу с внеземным разумом? И прав ли был Николай Коперник, когда утверждал, что мы сами и наше место в мироздании ничем не примечательны? Чтобы ответить на эти вопросы, астроном и астробиолог Калеб Шарф приглашает читателя в увлекательное путешествие по последним достижениям самых разных наук – от истории естествознания до космологии и от вирусологии до ядерной физики.

---

К настоящему времени об антропном принципе написано множество книг и статей. Для многих физиков и философов он стал настоящей золотой жилой[37] – и зачастую слишком сложной и противоречивой темой для бесконечных бесед за коктейлями, в которых доводы замыкаются сами на себя, словно змей Уроборос, кусающий собственный хвост. Предлагались и крайне смелые формулировки принципа Картера, согласно которым Вселенная может существовать лишь при условии, что она породит разумную жизнь, способную ее наблюдать; лично я постараюсь держаться от этой идеи как можно дальше.

Однако идея антропного принципа имеет колоссальное значение: она заставляет нас бороться с некоторыми предрассудками в своем мировоззрении и изучать, какие искажения при наблюдениях над окружающим миром присущи нам от природы. Слишком углубляться в разнообразные следствия из антропного принципа я не стану, поскольку гораздо более практичные и понятные ответы на наши вопросы о собственной роли в мироздании можно получить куда более конвенциональным путем. Но поскольку антропный принцип входит в явное противоречие с принципом Коперника (точнее, с ортодоксальными представлениями о нашей посредственности), нам все же придется остановиться на некоторых его подробностях.

* * *

В наши дни антропные идеи всплывают по большей части в диспутах о так называемой «тонкой настройке Вселенной», где подробно исследуются совпадения в масштабах Вселенной, которые привели к появлению ученых, задающих подобные вопросы. Идея тонкой настройки примерно такова. Если подробно рассмотреть все множество фундаментальных качеств Вселенной, воплощенных в физических постоянных наподобие соотношения силы гравитации со всеми прочими силами, мы заметим, что, будь эти постоянные чуть-чуть иными, жизнь не зародилась бы.

Правда, на самом деле все несколько сложнее, и цепочка рассуждений примерно такова: при ином соотношении постоянных не существовали бы звезды и галактики, либо в них не вырабатывались бы тяжелые элементы вроде углерода, необходимые для биохимии. То есть целый набор первичных вселенских функций не смог бы задать условия для вторичных функций, от которых мы зависим. Это, разумеется, предполагает также, что жизнь обязательно должна быть похожа на нашу, однако и в самом деле трудно представить себе, как Вселенная, где есть только водород и гелий, породит структуры той сложности, какая свойственна нашей углеродной жизни.

Какие именно качества Вселенной можно считать самыми важными, понятно не сразу. Чтобы сузить диапазон вариантов, проще всего создать хитроумные математические сочетания различных фундаментальных постоянных, которые, в свою очередь, приведут к осязаемым природным явлениям. Ученые Бернард Карр и Мартин Рис[38] проделали это в 1979 году, а позднее, в 1999 году, Рис пересмотрел[39] эти идеи и вывел шесть величин, которые в нашей Вселенной должны были попасть в относительно узкий диапазон, чтобы она выглядела примерно так, как сейчас, и подходила для возникновение жизни в том виде, в каком мы ее знаем.

Вот что это за величины.

• Отношение силы гравитации к электромагнитной силе.

• Доля материи, перерабатываемой в энергию при ядерной реакции превращения водорода в гелий.

• Полная плотность нормального (барионного) вещества во Вселенной.

• Энергетическая плотность квантовых возмущений вакуума (возможно, это и есть та самая темная энергия, которая ускоряет расширение нашей Вселенной).

• Размер крошечных неоднородностей в ранней Вселенной, которые затем выросли в структуры вроде галактик и их скоплений.

• И, наконец, количество пространственных измерений в нашей Вселенной.

Соблюсти все это непросто – и представляется, что шансов, что у какой-то зародившейся Вселенной случайно окажется весь нужный набор, крайне мало. Возможно, сейчас, читая эти строки, вы думаете: «Однако, если было бы иначе, нас бы тут не было и некому было бы об этом думать – мы должны существовать именно в такой Вселенной, вот и все!» Совершенно верно. Но если бы это была единственная Вселенная, если бы ни до, ни после нее не было совсем ничего (что бы это ни значило), это заставило бы задать неловкий вопрос: почему вышло так, а не иначе?

Пожалуй, самый симпатичный ответ на этот вопрос состоит в том, что наша Вселенная всего лишь одна из практически неисчислимого множества возможных Вселенных. Это уникальный пример реальности определенного типа, отделенный временем и пространством – а может быть, измерением, – от сонма иных. Пожалуй, слово «симпатичный» звучит здесь прямо-таки смешно: я только что выдвинул гипотезу об устройстве мироздания, которая вам может показаться бездоказательной. Однако на данный момент теория множественной Вселенной[40] – лидер в гонке за самую глубокую истину в науке. И когда Брэндон Картер предложил свой антропный принцип, он рассуждал примерно в том же ключе.

Не думаю, что кто-нибудь станет утверждать, будто у нас есть прямые доказательства существования множественной Вселенной, однако существует несколько убедительных теорий, которые прекрасно согласуются с этой идеей и к тому же обеспечивают ответы на другие вопросы фундаментальной физики частиц и космологии. Если теория множественной Вселенной верна, из нее может следовать, что проблемы тонкой настройки как таковой вообще не существует. Просто мы живем в одной из Вселенных, которая случайно оказалась «подходящей» для формирования галактик, звезд, тяжелых элементов и сложных молекул на основе углерода. Такое впечатление, что проблема, в сущности, чудесно решена, – и во многих отношениях так и было бы, если бы мы наверняка знали, что живем во множественной Вселенной.

Сложность с решением, основанным на теории множественной Вселенной, заключается в том, что эта теория отчасти мотивирована представлением о том, что наша Вселенная и в самом деле тонко настроена под зарождение жизни. Это решение основано на чисто антропных предпосылках, и по этим предпосылкам предполагается, что мы – единственные представители жизни на свете. Чтобы сформулировать эту теорию, не нужно привлекать никакую другую жизнь или разновидность жизни в каком-нибудь другом уголке мироздания. Это как строить всю философию науки на существовании какого-то особого необычного вида попугаев. Чего нам точно не хочется – так это в конце концов забрести в какой-то тупик. Так что стоит хорошенько разведать, что таится в этом направлении, поскольку мы еще не знаем, живем ли мы в части множественной Вселенной или нет, и поскольку ничего из вышеперечисленного не подводит нас ближе к ответу на вопрос о нашем вселенском значении или его отсутствии.

Думаю, что достаточно очень простых изменений точки зрения на Вселенную[41], и сразу станет понятно, как и почему некоторые аспекты тонкой настройки и антропной аргументации отвлекают нас от главного. Далее я познакомлю вас еще с несколькими подобными гипотезами, однако начнем мы с детского, на первый взгляд, вопроса, который позволит нам перейти к серьезным материям.

Представим на минуту, что толкование собственных наблюдений, которые предложил Галилей, было с радостью принято как величайшее достижение логики и технологии. Так что Галилея вовсе не забросали камнями (к счастью, лишь фигурально выражаясь), а сделали фаворитом церкви и властей XVII века. Согласно этой альтернативной истории, просвещенная элита пользуется этим случаем и запускает масштабную технологическую революцию, так как понимает, каковы экономические преимущества научно-технического прогресса.

Нежась в теплых лучах благодарности и покровительства, Галилей принимается строить сложные телескопы, которые позволяют ему стать первооткрывателем планет вокруг других звезд и подтвердить наличие биологических систем на многих из них. Славная фантазия, этакая альтернативная история науки, вся механика которой зиждется на воде и лошадиной силе, однако главное для нас – то, что она позволяет задаться вопросом, насколько изменился бы сегодняшний мир, если бы так и произошло на самом деле. Мы бы все эти столетия знали, что жизнь не ограничена нашей Землей, а может быть, даже выяснили бы, что где-то живут не только микробы или существа, с которыми невозможно наладить коммуникацию. Так или иначе, у нас уже был бы однозначный ответ на вопрос о том, насколько вероятно и насколько необычно в нашей Вселенной возникновение жизни в том виде, в каком мы ее знаем.

Теперь представим себе, что в этой параллельной реальности обнаруживается, что жизнь, похожая на земную, более или менее распространена. Она встречается довольно часто, однако все же не на всех подходящих планетах, и не настолько необычна, чтобы существовать лишь в отдельных галактиках, скупо разбросанных по просторам Вселенной. Как тогда быть с доводами о тонкой настройке, укорененными в антропных космологических представлениях? Прежде всего, в этом случае подобные вопросы, скорее всего, не пришли бы нам в голову. Это будто интересоваться, почему в мире именно столько видов улиток. Но даже если бы мы задали этот вопрос, в такой гипотетической реальности проблема настройки стояла бы не столь остро.