Удивительная космология

Нам осталось расплеваться с так называемым антропным принципом, после чего мы перейдем к более животрепещущим вопросам. Об удивительной юстировке фундаментальных констант, ювелирной подгонке исходных параметров мироздания нам случалось упомянуть не единожды, и вы, уважаемый читатель, должны помнить, что не так страшен черт, как его малюют. Космологические модели, постулирующие множественность миров (например, теория хаотической инфляции Андрея Линде или безудержно почкующаяся глобальная Вселенная Ли Смолина), позволяют выбросить на свалку набившую оскомину гипотезу Творца, ибо они последовательно и непротиворечиво решают вопрос о тонкой настройке мировых констант. Однако не будем забегать вперед.

Термин «антропный принцип» был впервые предложен профессором Кембриджского университета Брандоном Картером, одним из крупнейших астрофизиков нашего времени. Впрочем, проницательные люди обращали внимание на поразительную выверенность фундаментальных констант задолго до Картера. Так, еще в начале 50-х годов прошлого века знаменитый английский астрофизик Фред Хойл задался вопросом, каким образом рождаются углерод и кислород в звездных недрах. Ему удалось подметить любопытное численное соотношение между суммарной энергией трех альфа-частиц (или, что то же самое, ядер гелия) и уровнем энергии ядра углерода. Чтобы при слиянии трех альфа-частиц образовался углерод, эта величина должна составлять 7,7 мегаэлектронвольта. Впоследствии этот квантовый эффект был обнаружен экспериментально. А чуть позже великий Поль Дирак уловил еще одно удивительное совпадение между размерами наблюдаемой Вселенной и силой гравитации в ней, хотя эти величины никак не связаны друг с другом.

Не менее интересен и тот факт, что плотность нашего мира весьма близка к критической плотности. Если бы величина р была несколько меньше критической, рассеянное вещество, находящееся в очень разреженном состоянии, просто не успело бы собраться в массы, необходимые для формирования звезд. С другой стороны, если р больше р_кр, то, наоборот, конденсация пойдет ускоренными темпами и жизнь во Вселенной (или, если говорить более строго, сложные структуры) элементарно не успеет возникнуть. И уж тем более не хватило бы времени для эволюции органического мира, которая на Земле, как известно, продолжалась несколько миллиардов лет.

Если увеличить в 100 раз численное значение гравитационной постоянной, то во столько же раз сократится время жизни Солнца. Понятно, что 50 миллионов лет явно недостаточно, чтобы на планетах Солнечной системы возникла биосфера. При других значениях константы электромагнитного взаимодействия потеряет стабильность протон – фундаментальный кирпич мироздания, а если мы вдобавок немного «подправим» константы сильного и слабого взаимодействий, облик Вселенной изменится до неузнаваемости.

Отношения масс протона, нейтрона и электрона между собой тоже имеют определяющее значение и для современной структуры Вселенной, и для появления в ней жизни. Скажем, масса нейтрона превышает массу протона на ничтожно малую величину (порядка 10^-3 m_р). Если мы всего-навсего удвоим эту величину, атомы химических элементов потеряют стабильность. Точно так же увеличение массы электрона всего лишь в три раза приведет к распаду ядер атомов водорода – самого распространенного элемента во Вселенной.

Размерность окружающего нас пространства тоже дает богатую пищу для размышлений. Три пространственных измерения обеспечивают устойчивое обращение тел друг около друга: либо тело стабильно движется по эллипсу (в частном случае, по окружности), либо улетает в бесконечность по параболической или гиперболической траектории. А вот в четырехмерном мире периодическое движение по замкнутой орбите невозможно: планета или упадет на центральное светило, или немедленно улетит в бесконечность. Это означает, что в мире четырех пространственных измерений не может существовать устойчивых планетных систем, движения электронов вокруг атомных ядер и т. п. Вся материя рассыпается в прах. А в мирах с числом измерений меньше трех атомы утрачивают способность излучать в непрерывном спектре, поскольку электроны не могут там совершать необходимые для этого орбитальные переходы.

Список тончайшей юстировки фундаментальных констант непрерывно растет и сегодня уже достиг поистине устрашающей величины. Поневоле задумаешься над тем, что кто-то мудрый и предусмотрительный сознательно отшлифовал мироздание, дабы в нем мог вырасти человек. В нашем распоряжении имеется три варианта ответа на этот вопрос.