Если бы энергия связи в ядре дейтерия была всего на 0,02 % ниже, не смог бы идти синтез ядер в звездах.
Мировая гравитационная константа, которую мы все проходили в школе, изучая ньютоновский закон всемирного тяготения, равна числу 6,672. Ане 6,84, например, или не 123,8. Если бы константа была чуть больше. Вселенная давно уже схлопнулась бы обратно в сингулярность. И вся беда в том, что физики не видят причин, по которым гравитационная константа именно такова.
То же самое касается значений зарядов частиц, скорости света, сил ядерных взаимодействий... На сегодняшний день известны десятки самых разных констант и соотношений между ними. Причем, что поразительно: все они критически важны для существования нашего мира! И все они не вытекают ни из каких теорий! Словно кто-то нарочно подбирал такие значения мировых констант, чтобы в нашем мире появились условия для создания жизни. Богословов данное обстоятельство чрезвычайно радует, и они с торжествующей улыбкой говорят о провидении божьем. В самом деле, вероятность случайного подбора физических констант так низка, что поневоле задумаешься об их намеренном задании именно такими.
– Если бы мы случайно подбирали физические константы, – бросил как-то британский физик Пол Дэвич, – то убедились бы, что во всех сделанных нами вселенных не могла бы возникнуть жизнь. Она могла бы возникнуть только при том уникальном сочетании физических параметров, которые мы имеем. Возникает ощущение, что Вселенная специально мастерилась под людей.
Этот парадокс получил название антропного принципа. Который, разумеется, вскоре благополучно получил естественное объяснение. Даже два. На выбор.
Первое объяснение. Физики сейчас действительно не видят необходимости, чтобы физические константы имели именно такие значения, а не другие. Они, честно говоря, даже не понимают физической сущности многих физических констант. Например, что такое барионный заряд? Что такое электрический заряд? Что такое масса и почему она у электрона такая, а у протона – эдакая?..
Простым гражданам электрический заряд представляется чем-то более понятным, нежели заряд барионный. Масса – еще понятнее: на рынок и в магазин все ходят, с весами дело имеют. Многие сидят на диетах, пытаясь уменьшить массу тела. К массе люди привыкли. Привычка создает иллюзию понимания. Я бы даже так сказал: в большинстве случаев привычка – это и есть первый уровень понимания. Но физикам первого приближения недостаточно, им необходимо проникнуть в суть вещей.
Физики знают, что такое по сути упругость или трение: это всего лишь проявление электромагнетизма. Трение, химизм, упругость, пластичность, биологизм – лишь различные проявления притяжения отрицательно заряженного электрона к положительно заряженному протону. Это притяжение лежит в основе всего, что мы видим вокруг себя, в основе нас самих, в основе любви, ненависти, цивилизации, в основе вещей. Электрический заряд есть то, что строит вещество.
Но что такое по сути заряд? На этот вопрос ответа пока нет. Разумеется, когда-нибудь появится теория Единого поля, которую еще называют Теорией Всего, и на этот вопрос будет получен ответ. Возможно, из этой теории станет понятен физический смысл (физическая суть) зарядов, спина, странности, цветности и прочих квантовых свойств. Возможно, будет открыт механизм фиксации мировых констант (скорость света, постоянная Планка, гравитационная постоянная и т. д. и т. п.) – констант, которые определяют лицо нашего мира. И если действительно глубинные свойства вакуума жестко определяют физические константы, если эти константы, коих десятки, должны быть именно такими и не могут быть другими, антропный принцип получит отличное разрешение.
Второе объяснение. Оно еще проще. В самом деле, если вакуум кипит флуктуациями, одна из которых разрослась даже до уровня нашей Вселенной, то почему, собственно. Вселенная должна быть только одна? Это выглядит даже странно. Вселенных должны быть мириады!
Да мироздание просто кишит вселенными, как кипящий суп – пузырями! Такую теорию предложили физики. Пузыри вселенных появляются, раздуваются и схлопываются. В каждой из бесконечного множества вселенных свой набор физических констант. Просто в тех вселенных, где физические постоянные иные, невозможно зарождение сложных структур и, соответственно, там некому рассуждать о Божьем провидении. Вот и вся разгадка нашей уникальности.
Другими словами, из бесконечного числа вселенных есть какой-то небольшой процент тех, в которых может появиться жизнь. Пусть физических констант и их возможных вариантов десятки и даже сотни – но если мы начинаем «трясти коробку» и если у нас бесконечное число попыток, в каждый миллионный, или миллиардный, или триллионный «встрях» мы будем случайно получать нужное соотношение. Вот так еще раз проявится закон эволюции – природа играет вслепую. Из триллиона попыток создания вселенных – одна удачная. Каждая миллиардная частичка в новорожденной Вселенной выживает. У мальков осетра выживает один из тысячи. У львят выживает уже больше половины... На пути эволюции природа умнеет.
Кстати, об эволюции. Весьма любопытную теорию придумал профессор Пенсильванского университета Ли Смолин. Он напрямую применил принцип биологической эволюции к вселенным! До того как Дарвин сформулировал свой принцип отбора, люди с удивлением смотрели на то, что все животные удивительным образом приспособлены для жизни в своих природных условиях: у муравьеда – длинная морда и длинный язык, чтобы извлекать пищу из муравьиных ходов, рыбы очень удачно дышат жабрами и так далее. «Кто же это все так разумно устроил? Не иначе. Бог!» – полагали они.
Дарвин показал, как получается разумное устройство без всякого Бога и что разумного в нем не больше, чем в камне, катящемся с горы вниз. Почему камень катится? Потому, что хочет попасть в объятия матери-земли, или потому, что работает закон всемирного тяготения? Дарвин – Ньютон от биологии. В его время гены и мутации еще не были открыты, поэтому он не мог сказать, отчего происходят изменения в организмах. Но он точно предугадал, что случайные изменения у животных каким-то образом должны происходить от поколения к поколению. И среди родившихся выживает и дает потомство наиболее приспособленный.
Этот же принцип предложил применить Смолин по отношению к вселенным. И у них, по Смолину, идет отбор. Потому что они: 1) размножаются, 2) у размножившихся «выживают» и дают потомство только те, в которых потомки не очень отличаются от предков.
Смолин предположил, что вселенные размножаются при помощи черных дыр. Для двоечников напомню: черная дыра – это прошедшая жизненный цикл угасшая массивная звезда, в которой начался гравитационный коллапс. Звезды заканчивают свою жизнь печально. Некоторые угасают, превращаясь в красных карликов, некоторые взрываются (новые и сверхновые звезды). По мере выработки горючего газовый шар звезды перестает распирать изнутри излучением и вещество начинает сжиматься под действием гравитации.
У некоторых звезд гравитационное сжатие доходит даже до так называемой нейтронной стадии – звезда превращается в небольшой объект диаметром в несколько десятков километров, состоящий из одних нейтронов. Мощная гравитация загоняет в такой звезде электроны внутрь протонов, получаются электронейтральные нейтроны. Вообще-то нейтроны не стабильны (время жизни свободного нейтрона 16 минут), но в тесных условиях звезды они просто не могут распасться. Тело нейтронной звезды имеет плотность ядерного вещества и представляет собой как бы одно гигантское атомное ядро. Булавочная головка такого вещества весит миллионы тонн. В нейтронной звезде силы гравитации уравновешиваются силами взаимодействия между нейтронами.
Если же масса звезды еще больше, ее сжатие не может остановить уже ничто. Звезда коллапсирует – схлопывается в точку. В какой-то момент коллапса гравитация становится такой сильной, что даже свет не может вырваться из звезды. На такую звезду все может падать, но из нее ничто не может излучиться. Поэтому и воспринимается она внешним наблюдателем как черная дыра в пространстве. Критический радиус, после съеживания, за который уже ничто не может вырваться из плена такой звезды и после которого она, собственно, и превращается в черную дыру, называется горизонтом событий. «Горизонт событий» – очень важное понятие в физике.