Антропный принцип устройства вселенной

Антропный принцип

Существует ли Вселенная для того, чтобы ее могли наблюдать?

Антропный принцип – принцип, согласно которому все фундаментальные константы и основывающиеся на них физические законы четко определены, по той причине, что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель, то есть разумная жизнь.

Возникновение вопроса

С развитием науки ученые все более явно наблюдают «особенность» нашего мира, физические законы которого уникальным образом подходят для относительно стабильного существования Вселенной и формирования в ней разумной жизни.

К фундаментальным мировым константам обычно относят следующие параметры:

Скорость света (с) или предельная скорость распространения электромагнитных волн в вакууме — 299 792 458 метров в секунду.
Гравитационная постоянная (G) или постоянная Ньютона, которая определяет гравитационное взаимодействие между двумя массивными телами — 6,67408 x 10 −11 м 3 с −2 ·кг −1 .

Иная скорость света могла бы сделать образование жизни невозможным.

Величины этих параметров находятся в мизерном интервале значений, допускающих существования разумной жизни и Вселенной в целом. Изменение каждой из этих констант значительным образом переменило бы известные нам законы физики, что привело бы к губительным последствиям. Рассмотрим несколько примеров:

При изменении масс протонов, участвующих в сильном взаимодействии, сила самого взаимодействия также выросла бы или уменьшилась. В первом случае во Вселенной не смог бы образоваться водород, а ядра многих требуемых для жизни химических элементов распались бы. Если бы сильное взаимодействие было меньше – его было бы недостаточно для образования элементов тяжелее водорода.
При изменении масс электронов, участвующих в слабом взаимодействии, также сменилось бы и слабое взаимодействие. При большей силе слабого взаимодействия во время Большого Взрыва образовалось бы значительно больше гелия, что привело бы к излишнему формированию звездами тяжелых элементов. Как результат – невозможность взрыва сверхновых и распространения образованных тяжелых элементов по Вселенной, а значит и невозможность зарождения жизни в известном виде. Если же слабое взаимодействие было бы значительно слабее, то количества гелия было бы недостаточно для взрыва сверхновых, что также не допускает существование жизни.

Взрыв сверхновой — кузница новых элементов

При увеличении значения гравитационной постоянной звезды были бы горячее и менее стабильны, что не дало бы достаточно времени для зарождения разумной жизни. В противном случае малое значение этого параметра привело бы к формированию недостаточно горячих звезд и невозможности термоядерной реакции в них.
Размерность пространства. Если брать во внимание известный закон всемирного тяготения, в пространстве с большей размерностью, чем три, планеты падали бы на Солнце, а электроны на ядро атома. В двухмерном же пространстве массивные тела не смогли бы образовать устойчивую систему, связанную гравитацией, что основывается на ОТО.

Также жизненно важными параметрами являются: постоянная электромагнитного взаимодействия, уровень энтропии во Вселенной, и даже период полураспада бериллия-8, от которого зависит формирование углерода и других требуемых для жизни химических элементов.

Физические константы определяют кругооборот органики в природе

Все вышеупомянутые факты указывают на то, что Вселенная сформирована таким образом, что разумная жизнь в ней имеет место быть. Большое количество подобных совпадений стало фундаментом для появления так называемой концепции «тонкой настройки Вселенной». Последняя обращает внимание на то, что значения именно жизненно важных констант оказываются точно определенными в пределах интервала, допустимого для формирования жизни. В то время как параметры, не влияющие столь остро на жизнь, могут варьироваться.

Антропный принцип и метавселенная

Антропный принцип призван ответить на вопрос наличия тонкой настройки Вселенной. Существует два типа этого принципа:

Слабый. Вселенная условно может быть разделена на области, в каждой из которых фундаментальные константы имеют разные значения. Однако мы наблюдаем именно такие значения, так как только при таких мировых константах мы смогли бы зародиться, как наблюдатели. Области же с другими значениями параметров скрыты от наблюдения по той причине, что не допускают в них формирования жизни, то есть наблюдателя.
Сильный. Вселенная обязана иметь благоприятные условия для формирования в ней разумной жизни, так как при иных условиях она просто не смогла бы существовать. Отдельным вариантом сильного принципа является так называемый «антропный принцип участия», согласно которому разумная жизнь плотно связана с существованием Вселенной и является ее неотъемлемой деталью.

ДНК — сложная структура, которая не могла бы образоваться при иных условиях. Анимировано

Антропный принцип основывается на предположении, что Вселенная может существовать при некоторых других значениях фундаментальных констант, то есть при других физических законах. Учеными было выделено несколько вариантов, подходящих под формулировку антропного принципа:

Единая Вселенная, параметры физических законов которой постоянно меняются, в ходе ее длительной или вовсе бесконечной жизни. При благоприятных условиях, то бишь при определенных значениях физических констант зарождается разумная жизнь – наблюдатель.
Вселенная, которая разделяется на множество независимых и невзаимодействующих областей, физические параметры которых различны. В той области, которая удовлетворяет физическим условиям, достаточным для зарождения жизни, появляется наблюдатель.
Мультивселенная. Подразумевает множество других вселенных помимо нашей. Они носят название альтернативных вселенных или параллельных миров и имеют физические законы отличные от известных нам. Приверженцами этой версии устройства мира являются такие известные ученые современности как Стивен Хокинг, Брайан Грин, Митио Каку, Нил Тайсон и другие. Гипотеза о мультивселенной активно применяется в области теории струн.
Вселенные антропного принципа участия. То есть ряд Вселенных, возможно с несколько отличными значениями фундаментальных констант, которые все же включают в себя разумную жизнь.

Может ли быть, что наше существование — это не совпадение?

Примечательно, что антропный принцип противоречит принципу Коперника, который утверждал, что место, где зародилось и обитает человечество, не является уникальным и особенным среди ряда других мест. Обобщением этих двух принципов есть утверждение о том, что уникальным является не место появления человечества или значения фундаментальных констант, а диапазон этих значений, при которых жизнь имеет право на существование.

Антропный принцип является одним из возможных объяснений упомянутой тонкой настройки Вселенной. Проверить достоверность этого аргумента представляется невозможным как сейчас, так и в будущем, так как ученые не смогут взаимодействовать с другими независимыми областями или вселенными, а значит, не смогут подтвердить их наличие или опровергнуть их существование.
‘ alt=»yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7 — Антропный принцип» title=»Антропный принцип»>

Антропный принцип: самая исковерканная идея физики

У Вселенной есть фундаментальные законы, которые мы в силах наблюдать. Еще в ней существуем мы, вещи, из которых мы созданы, и все это тоже подчиняется фундаментальным законам. На основе этого можно соорудить два очень простых утверждения, с которыми было бы очень трудно спорить:

Мы должны быть готовы принять тот факт, что наше местоположение во Вселенной должно быть обязательно приспособленным к тому, чтобы мы могли существовать в качестве наблюдателей.
Вселенная (и значит фундаментальные параметры, от которых она зависит) должна располагать возможностью создания наблюдателей на определенном этапе.

Два этих условия, которые впервые высказал физик Брэндон Картер в 1973 году, известны как слабый и сильный антропные принципы соответственно. Они просто говорят, что мы существует во Вселенной, у которой есть фундаментальные константы, законы и тому подобное. И наше существование доказывает, что Вселенная позволяет существовать существам вроде нас внутри нее (простите за тавтологию, но как есть).

Расчет значения энергии вакуума нашей Вселенной — энергии, присущей пустому пространству — в рамках квантовой теории поля дает абсурдное значение, слишком высокое. Энергия пустого пространства определяет, насколько быстро увеличивается скорость расширения Вселенной (или скорость сжатия); если бы она была слишком высокой, жизнь, планеты, звезды, атомы и молекулы никогда бы не сформировались. Но поскольку во Вселенной присутствуют галактики, звезды, планеты и люди, значение энергии вакуума Вселенной, как подсчитал Стивен Вайнберг в 1987 году, не должно превышать 10 -118 -кратного значения той величины, которую мы вывели в своих наивных исчислениях. Когда в 1998 году мы нашли темную энергию, нам удалось измерить это число в первый раз, и оно оказалось равным 10 -120 от наших прогнозов. Антропный принцип показал нам, что наши расчеты оказались некорректными.

В 1986 году Джон Барроу и Франк Типлер написали интереснейшую книгу «Антропный космологический принцип», в которой пересмотрели эти принципы. Они писали:

Наблюдаемые значения всех физических и космологических величин не являются в равной степени вероятными, но они принимают значения, ограниченные требованием существования мест, где может развиваться жизнь на основе углерода, и требованием, чтобы Вселенная была достаточной старой, чтобы это уже сделать.

Вселенная должна иметь такие свойства, которые позволяют жизни развиться в ней на определенном этапе в истории.

Вселенная, в том виде, в котором она существует, была спроектирована с целью создания и поддержания наблюдателей.
Наблюдатели необходимы для того, чтобы Вселенная была.
Ансамбль Вселенных с разными фундаментальными законами и константами необходим для существования нашей Вселенной.

Если последний пункт звучит как плохая интерпретация множественных вселенных, это потому, что все сценарии Барроу и Типлера основаны на плохих интерпретациях принципа самоочевидности.

Да, мы существуем во Вселенной и наблюдаем законы природы такими, какими они являются. Наблюдая за тем, какие неизвестные могут быть ограничены фактом нашего существования, мы можем узнать что-то о нашей Вселенной. В этом смысле антропный принцип имеет научную ценность. Но если мы начнем вертеть антропным принципом как нам захочется, мы превратим его в плохой инструмент.

Источник

«Мы видим Вселенную такой, потому что только в ней мог возникнуть наблюдатель, человек».

Одной этой фразой, пожалуй, можно описать антропный принцип . Но так ли все просто?

Термин «антропный принцип» был предложен английским физиком Брендоном Картером в 1973 году, который, как и многие из нас, задавался вопросами вечности: случайно ли появление Вселенной? Связь человека и Вселенной – глобальный процесс? Какое место занимает человек во Вселенной?

Антропный принцип является одним из фундаментальных принципов современной космологии, который описывает существование человека во Вселенной. Иными словами антропный принцип можно описать так: мы видим Вселенную такой, какая она есть, ибо будь она другой, нас бы не было, мы бы не изучали окружающий нас мир и не сидели бы сейчас в интернете. А если ещё проще: не стоит искать то, чего нет на самом деле. Всё, что мы знаем, видим, слышим и чувствуем, всё, что нас окружает, может быть описано законами физики. Там, где они не работают, нет жизни в известной нам форме.

Однако особенности восприятия у всех живых существ разные. Если мы чего-то не замечаем, то это не значит, что этого «чего-то» нет. Например, летучие мыши ориентируются в пространстве при помощи эхолокации, издавая высокочастотные звуки, которые мы не слышим. В свою очередь, эти животные почти лишены зрения, они не видят мир таким, каким видим его мы. Если бы мы не имели органов зрения, мы бы не знали понятия цвета и многих других вещей, и, возможно, утверждали бы, что этого нет. Поэтому исследовать наш окружающий мир необходимо с учетом всех возможных деталей.

При помощи антропного принципа ученые пытаются объяснить устройство Вселенной.

Существуют два основных типа антропного принципа:

1 . Слабый антропный принцип предполагает, что Вселенная, которую мы наблюдаем, представляет собой структуру, допускающую наше присутствие как наблюдателя. Наблюдатель учитывается, да, он существует, но нет ответа на то, откуда он взялся. Мы могли бы возникнуть, а могли и никогда не появиться здесь. Обращается внимание на то, что возможности для развития и существования жизни тесно связаны с законами природы и развитием самой Вселенной. Здесь также говорится о том, что во Вселенной могут существовать особые области, где действуют известные нам законы физики. Именно в таких областях мы и возникли. Мы могли возникнуть чисто случайно. В других областях Вселенной могут быть другие законы, и, следовательно, наше возникновение там исключено. Эта версия может быть применима к теории Мультивселенной: в нашей Вселенной мы существуем. Окажись мы в другой вселенной с «другой физикой», мы не протянем там и секунды.

2. Сильный антропный принцип строится на идее о том, что законы Вселенной таковы, что она обязательно должна породить наблюдателя. Жизнь – это цель Вселенной. Аналогию можно провести с природой, где наблюдается продолжение рода.

Иногда выделяется ещё и сверхсильный антропный принцип, указывающий на равенство между Богом и человеком. Приверженцы сверхсильного антропного принципа не подчеркивают превосходство Бога над миром и человеком: они взаимосвязаны и едины, иными словами – «Бог есть всё». Ни одна из сторон не может существовать без другой.

Таким образом, согласно антропному принципу, можно выделить несколько сценариев:

1. Вселенная одна. При благоприятных условиях (аналогично нашим) возникает жизнь.

2. Вселенная одна, но не все её области подчиняются известным нам законам физики. Там, где другие законы, наблюдатель не появится.

3. Мультивселенная. Вселенных огромное множество (хороший вопрос – где они все расположены и возможна ли связь с ними). В каждой Вселенной свои порядки.

В заключении можно сделать основные выводы об антропном принципе:

1. антропный принцип признает существование высшего порядка, выбравшего реализованный вариант эволюции Вселенной;

2. антропный принцип не отвергает существование параллельных вселенных (теорию Мультивселенной);

3. Вселенная, разум и жизнь неразрывно связаны между собой;

4. антропный принцип отвергает уникальность земной жизни: помимо нас есть и другие разумные обитатели, с которыми мы пока ещё не познакомились (к сожалению или счастью).

Источник

Антропный принцип устройства вселенной