Субота
24 лютого 2018 р.
Електронна версія газети
Нехай у ваш дім приходять тільки добрі новини

МИ Є, ОТЖЕ, ВСЕ О’КЕЙ!

Антропний принцип: аргументи, припущення, висновки

Уже понад півстоліття поміж астрономів, головним чином космологів, час од часу спалахують дискусії про сенс і справедливість антропного принципу (від грецьк. антропос – людина). Аби заінтригувати читача, процитуємо два його визначення, що були  сформульовані англійським фізиком-теоретиком Брендоном Картером у 1973 році. «Сильний» антропний принцип стверджує: «Всесвіт має бути таким, щоб у ньому на деякому етапі еволюції припускалося існування спостерігачів». «Слабкий» сформульовано трохи інакше: «Те, що ми очікуємо спостерігати, має бути обмежене умовами, необхідними для нашого існування як спостерігачів». Сказано дещо мудро. Спробуємо розтлумачити ці формулювання популярніше.

Підходи до теми

Таким чином, антропний принцип можна трактувати, як наявність у конкретній світобудові шансів, умов, можливостей для утворення планети земного типу, народження життя на ній і розвитку його до стадії розумного.

Розглянемо найпопулярніші космологічні моделі на предмет реальності в них антропного принципу.

До початку ХХ століття серед астрономів панувала думка, що світобудова, яку бачимо, є стаціонарною, тобто завжди була такою, як тепер, такою залишатиметься й у майбутньому – вічною і незмінною. На початку 1920-х на підставі рівнянь Загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна радянський  фізик-теоретик Олександр Фрідман дійшов висновку, що Всесвіт є системою динамічною, він не є стаціонарним, а може існувати лише в стані розширення або стиснення. І дуже скоро, в 1929-му, американський астроном Едвін Габбл, аналізуючи спект­ри віддалених галактик, довів, що передбачення Фрідмана справедливі. Він знайшов деяку аномалію в спектрах далеких галактик – зміщення спектральних ліній у бік інфрачервоного діапазону (так зване червоне зміщення). Вивилася певна закономірність: чим далі від нас розташована галактична структура, тим більше червоне зміщення. Це свідчило, що в нашу епоху Всесвіт перебуває у стадії розширення, при тому не простого, а прискореного. Чим далі від нас знаходяться галактичні структури, тим швидше віддаляються. Цей процес у ЗМІ часто називають розбіганям галактик.

Ретроспективні розрахунки прискореного розширення дали можливість визначити початок цього процесу. І сьогодні в астрономічній науці утвердилася думка, що наш Усесвіт народився  в процесі так званого Великого вибуху близько 14 (13,82 ± 0,06 за уточненими даними) мільярдів років тому.

Сформульовано кілька космологічних моделей. Найбільш популярними були відкрита і закрита (замкнута). Сценарій відкритої моделі, яка вважається стандартною, передбачає, що Всесвіт буде розширюватися й охолоджуватися надзвичайно довго й завершить своє існування тепловою (або холодною) смертю, коли температура маси/енергії понизиться до абсолютного нуля, і всі матеріальні частинки припинять своє  існування. Як бачимо, сценарій дуже сумний: Усесвіт промайне в темряві вічності яскравим метеором і згасне назавжди.

Чи реальний у такій моделі антропний принцип? Так, реальний. Але надзвичайно малоймовірний. Чому?

В попередній публікації серії «Всесвіт» (див. «Хто ми? Нащадки давніх зірок?» – «НЗ» від 7.11.2017 р. с. 6) підкреслено, що наш Усесвіт є структурою енергетичною; все суще є різними формами енергії. Енергія не виникає й не зникає, вона всюдисуща й має здатність проявляти себе в найрізноманітніших формах. Піднімемо маленький камінець на гірській стежці, зірвемо червону ягоду калини чи ліщиновий горішок… І тепер на нашій долоні є багатюща комора енергоресурсів. Фізики підрахували: коли всю-всю енергію, що має один грам будь-якої речовини, повністю перетворити в електричний струм напругою 220 чи 110 вольт, можна опалювати й освітлювати міську квартиру середньої площі впродовж… 10 тисяч років.

Отже, різноманітних світобудов теоретично може бути безліч, але стандартна (відкрита) модель передбачає, що Великий вибух і формування Всесвіту сталося лише один раз. Таким чином, нам дуже пощастило, якщо стандартна модель вірна, що саме в цей єдиний раз світобудова утворилася такою, що в ній могли з’явитися ми – «спостерігачі», тобто антропний принцип реалізувався.

В закритій (замкнутій) моделі передбачається, що згодом розширення світобудови зміниться стисненням, і маса/енергія ущільниться «в точку, що зникає». Отже, й у цій моделі майбутнє світобудови невеселе, хіба що вдвічі більше шансів появи «спостерігача», ніж у відкритій. Адже, ми, «спостерігачі», могли з’явитися як на етапі розширення, так і на етапі стиснення, – і не більше!  

В останні десятиліття модною стала й космологічна модель про існування паралельних світів. Цю концепцію сформулював американський фізик-теоретик Х’ю Еверетт ІІІ  у другій половині 1950-х років. На його думку, світобудова схожа на  розлоге дерево, на гілочках якого безперервно «вибухають» нові бруньки-всесвіти. В цілому така структура здобула назву «Мультиверс» (Мультивсесвіт). Таку модель паралельних світів називають також евереттикою.

Проаналізуємо ці популярні моделі на предмет реальності в них антропного принципу.

Згадаймо основоположний фізичний закон про збереження і перетворення енергії. Збереження і перетворення… Отже, енергія не може зникати як, наприклад, у відкритій та закритій космологічних моделях. Не може і з’являтися невідомо звідки, немов вистрибує глузливе чортеня з табакерки, як в евереттиці, адже в цій моделі для безперервного утворення нових і нових паралельних світів необхідний величезний обсяг енергії. Звідки вона береться, що її генерує?

Світло в кінці тунелю

Вихід із цього глухого енергетичного кута можна знайти в космологічній моделі пульсуючого (циклічного) Всесвіту. Вона також обговорюється інколи серед космологів, та популярності чомусь не здобула. В цій моделі Мультиверс є нескінченним ланцюжком окремих циклів-усесвітів, що народжуються і зникають послідовно. Таким чином, космологічну модель пульсуючого Мультиверса можна графічно зобразити рівновеликими хвилями синусоїди, що не мала початку й не матиме кінця і ліворуч, і праворуч (тобто і в минулому, і в майбутньому). На схемі наш Усесвіт є лише однією з безлічі хвиль цієї синусоїди.

Як він народився? Близько 14 млрд років тому стиснута й розжарена всесвітнім тяжінням до надзвичайно великих параметрів маса/енергія попередньої світобудови, досягнувши критичної межі ущільнення й температури, вибухнула в пащі супермасивної чорної діри. В історичну мить Великого вибуху мала утворитися абсолютно однакова кількість часток матерії та антиматерії, адже ці сутності однакові, рівноцінні й рівноправні. Різняться лише зарядами. В матерії атомне ядро має позитивний заряд, а електрони – негативний. В антиматерії – навпаки: ядро заряджене негативно, а позитрон – позитивно. Матінка-природа любить симетрію і гармонію. Отже, в мить Великого вибуху кожна частка матерії мала би знайти собі до пари частку антиматерії, вони мали самознищитися (анігіляція), перетворитися у фотон – квант світла, який, на думку вчених, не має маси.

Та в революційних подіях можуть трапитися й непередбачувані несподіванки. В нашому випадку на кожний мільярд (1 000 000 000) античасток утворилося 1 000 000 001 частка баріонної (звичної нам) матерії. Ось із цієї мільярдної частини-долі енергії і утворилося все суще.

Як це сталося? В мить Великого вибуху утворилися лише найлегші елементи періодичної системи елементів Д. Менделеєва: в основному водень (майже 75%) і гелій (близько 25%). Із тих газів і сформувалася перша генерація зірок. І в наступні мільярди років у їхніх надрах, у екзотичних умовах надвисоких температур і надвисоких тисків утворювалися  в реакціях термоядерного синтезу інші хімічні елементи.

Що далі? Вище сказано, що в нашу епоху спостерігається прискорене розбігання галактик. На межі ХХ і ХХІ століть учені відкрили нову фундаментальну фізичну сутність – так звану темну енергію космічного вакууму. Вона протидіє гравітації (антигравітація). Величина її пропорційна простору між масами, які взаємодіють. Темна енергія і прискорює розширення Всесвіту в нашу епоху.

А чи може бути це прискорене розширення нескінченним, як у стандартній моделі? Навряд чи. Адже, за спеціальною теорією відносності А. Ейнштейна, при наближенні руху галактичних структур упритул до швидкості світла їхня маса попрямує до нескінченності. Це ключовий, поворотний момент у еволюції нашої світобудови. Адже маса, прямуючи до нескінченності, може бути необмеженою, а її швидкість не може бути необмеженою, бо обмежена швидкістю світла (за теорією відносності, ніщо в природі не може рухатися швидше світлового променя). Саме тут і є момент істини, поворотний пункт вектора еволюції Всесвіту.

Таким чином, Мультиверс у пульсуючій космологічній моделі складається з нескінченного ланцюжка всесвітів, що з певною періодичністю змінюють один одного. І серед цієї безлічі світобудов обов’язково мав утворитися і наш Усесвіт, в якому має реально здійснитися антропний принцип. Себто з’являться умови для появи скелястої планети, і на ній нас – «спостерігачів». Адже в пульсуючій моделі число всесвітів безкінечне. І якими би різноманітними вони не були, серед них мала сформуватися і така світобудова, як наша, нинішня, рідна…

Гляньмо довкола: наша чудова планета з гарним іменням Земля дійсно є. І ми, земляни, її рідні діти, також є. Отже, правильність антропного принципу підтверджується об’єктивною реальністю виразно й переконливо.

Борис ГВАРДІОНОВ
м. Ужгород

новини

Calendar

Пн
Втр
Срд
Чтв
Птн
Сбт
Ндл
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
January 2018
 

Навіґація

...