Английский космолог и математик Брендон Картер, обсуждая эти проблемы, выдвинул антропный принцип, который он сформулировал в виде двух принципов – слабого и сильного. Антропный принцип звучит так: то, что мы ожидаем наблюдать во вселенной, должно быть совместимо с условиями нашего существования как наблюдателей. Вы скажете: это тривиально. Да, конечно. Но сильный принцип звучит уже не тривиально: Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе ее эволюции было возможным появление человека. Вот из-за этого сильного антропного принципа и развернулись те дискуссии, которые продолжались многие десятилетия, и только сейчас начинают стихать.
Фактически, выяснилось, что эти проблемы отнюдь не новы, они уже в древней философии развивались, они обсуждались и великим английским естествоиспытателем Уоллесом, в конце 19 века. Уоллес пришел к выводу, что вся эта вселенная, со всеми ее величественными закономерностями, была необходима для того, чтобы на Земле возникла жизнь. То есть проблема вот в чем: человек есть неотъемлемая часть вселенной, мы неотделимы от нее. Древняя идея, что человек – это микрокосм в составе макрокосма, эта идея находит сейчас выражение точным языком космологии. Такова проблема.
Уоллес выдвинул два типа объяснений. Почему вся вселенная, которую мы наблюдаем, необходима для того, чтобы мы с вами могли бы существовать. Он сказал, что и материалист, и человек верующий, каждый по-своему легко справится с этой проблемой. Материалист будет говорить, что все есть дело случая. Человек верующий, к каковым Уоллес относил самого себя, будет считать, что человек это есть цель, предзаложенная высшим трансцендентным существом, цель, ради которой и развивается вселенная, потому в ней все так хорошо и подогнано.
Но в наше время, в 50-60-70 годы эта проблема перешла в некий новый план, в план проблемы фундаментальных физических констант. Был установлен такой физический принцип (это не антропный еще принцип, это физический принцип), согласно которому ряд фундаментальных констант, которые установлены современной наукой, так тонко подогнаны друг к другу, что малейшее изменение хотя бы одной из них привело бы к другой вселенной. Вселенная оказалась бы совершенно иной, чем мы ее наблюдаем. Получалось некое возвращение к пифагорейской идее о том, что в основе мира лежит число.
Но всегда возникает вопрос, какие же это константы? Здесь на экране они выписаны. Иногда добавляют к ним некоторые другие константы. Но фактически речь идет о массах трех элементарных частиц, образующих нашу вселенную. Масса электрона, масса нейтрона и масса протона, важна их разница, затем идут 4 константы фундаментальных физических взаимодействий. Константа электромагнитного взаимодействия, константа сильного взаимодействия, константа слабого взаимодействия; сильное – слабое – это ядерное взаимодействие. Константа гравитационного взаимодействия. И, наконец, размерность пространства, она, как известно, равна 3.
Что выяснили физики путем тщательного анализа? Мы не физики с Андреем Николаевичем, мы в физическую сторону вдаваться не будем, скажем только следующее. Если бы масса электрона была бы больше, чем она есть всего лишь в 2,5-3 раза, то во вселенной проходили бы совершенно другие типы ядерных реакций, чем они есть, не было бы, возможно, образования сложных структур. Таким образом, если бы константы были чуть-чуть иными (для электрона это чуть-чуть – 2,5-3 раза, для разницы масс нейтрона и протона – в 1,6 раза), то, опять-таки, сложные структуры не могли бы образоваться. То же касается различных взаимодействий. А что касается размерности пространства, то если бы пространство было, представим себе, двумерным, мы не могли бы с вами в нем существовать. А если бы оно было не трехмерным, а четырехмерным и более, то не могли бы существовать устойчивые орбиты. Планеты падали бы на звезды или улетали бы в бесконечность.
Короче, если бы этот набор констант, к которому, повторяю, добавляют иногда и некоторые другие, скажем, скорость расширения нашей метагалактики, ее среднюю плотность (а некоторые авторы выбирают свой набор констант в дополнение к этому), то вселенная была бы совсем иной. В ней бы не было ни атомов, ни ядер атомов, ни звезд, ни галактик. Существует, таким образом, тончайшая подгонка этих фундаментальных констант друг к другу. Их изменение привело бы к другой вселенной, в которой человеку бы не было места. Это лезвие бритвы, по которой прошла наша вселенная, оно просто поразительно. Никто никогда не думал, что эта игра констант может быть столь тонкой. И космологи, физики, астрономы задумались над этой проблемой. Таким образом я ответил бы на ваш вопрос. Ощущается ли проблема в такой постановке?
А.Г. Разумеется, ощущается.
В.К. А далее два объяснения, которые были названы. Одно объяснение такое. Мы можем наблюдать не всякую по своим свойствам вселенную, потому что только в такой вселенной мы можем существовать. Второе объяснение – вселенная такова, какую мы наблюдаем, потому что существует человек – как некая цель или по некоторым другим причинам. Есть принцип соучастия, который телеологию, цель не вводит. Но все равно без человека, в отсутствие человека вселенная была бы другой.
Я думаю, что главным является именно сильный антропный принцип – вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе ее развития допускалось существование наблюдателей. Эта формулировка Брендона Картера. И она-то своей неожиданностью, экстравагантностью вызвала огромные споры. Прежде всего, модальность долженствования не свойственна научному принципу. Это некое требование к природе, и это очень странно. Вокруг этой формулировки и развернулись всевозможные споры.
Андрей Павленко: Я со своей стороны, хотел бы несколько снизить градус восхищения антропной аргументацией или, говоря более мягко, как-то ограничить сферу его универсальности. И в этой связи дополнить сказанное уже Владимиром Васильевичем.
Здесь, с моей точки зрения, следовало бы различить фактическую сторону дела и ту, которую мы называем философской интерпретацией этого принципа. Фактическая сторона очень конкретна, то есть она связана с конкретными людьми, конкретным временем, а в самой физике она связана с решением каких-то конкретных физических проблем. Дело в то, что в космологии начала 20 века, вслед за подтверждением Э. Хабблом нестационарной модели Фридмана в 1928 году, появляется очень большое количество интерпретаций этого открытия. Некоторые исследователи оценивали его позитивно, как реальное событие, другие исследователи говорили, что открытие Хаббла не подтверждает нестационарную модель Фридмана, и приводили ряд физических аргументов. В результате этой неоднозначности в оценке открытия Хаббла, 30-40 годы прошлого столетия характеризуются некоторым откатом от нестационарных моделей. И в космологию приходят так называемые статичные модели, то есть модели, которые описывают не эволюционирующий мир, как это было у Фридмана. Это модели Хойла, Дикке, Бонди и других исследователей.
В.К. Стационарная вселенная.
А.П. Да, модели стационарной вселенной.
В такой ситуации, а также в связи с тем, что не было точной оценки возраста вселенной после открытия Хаббла, было не совсем понятно для самих космологов, как определить или с той или иной степенью точностьи датировать возраст нашей наблюдаемой вселенной. Возрасты предполагались самые невероятные – от возраста, который совпадал с возрастом Земли, что было бы совершенно нелепостью, до каких-то совершенно невероятных значений.
В.К. И даже меньше, 2 миллиарда лет было первоначально.
А.П. По радиоактивному методу возраст определялся равным приблизительно 4,5 миллиардам лет.
И тогда физику Дикке приходит в голову совершенно фантастическая идея. Он поставил перед собой задачу: на каком основании из всего множества этих моделей выбрать наиболее реалистическую, то есть ту, которая описывает наблюдаемую вселенную, с одной стороны, а с другой – дает адекватную оценку её возраста. Ему приходит в голову поразительная идея. В самом деле, вселенная, если мы признаем, что она эволюционировала, должна была бы пройти такие стадии эволюции, о которых упоминал Владимир Васильевич, которые бы позволили на некотором этапе ее эволюции возникнуть наблюдателю. Дикке в своей статье, посвященной антропной аргументации в 1961 году в журнале «Nature» так и говорит: «Вселенная должна была бы эволюционировать так, чтобы возникли физики, которые могли бы это осознать».