Антропный принцип и мега-история Вселенной

Антропный принцип и мега-история Вселенной

Реферат

«Антропный принцип и мега-история Вселенной»

О понятии мега-истории Вселенной

Обоснование антропного принципа -- серьезная проверка естественных и гуманитарных наук на масштабную зрелость понимания панкосмогенеза и мега-истории Вселенной (рождения всего, что есть, наблюдаемо и доступно изучению). Как известно, история начиналась с истории отдельных «цивилизаций». В XVIII-XIX вв. сформировалась концепция всемирной истории -- это история первобытного общества, древнейшая история, история древнего мира, история средневековья, новая и новейшая история. Открытия археологов, антропологов и историков убедительно показали универсальность прошедших событий. Уже в первой половине XX в. было установлено глубокое взаимовлияние геологических, биологических (биотических) и социальных процессов; в результате оформилось новое направление междисциплинарных исследований эволюции -- глобальным (от лат. globus -- шар) эволюционизм. Это история Земли, рассматриваемая как последовательность -- образование, развитие и взаимодействие планетарных сфер, в процессе которых сначала биота, а затем общество становились ведущими агентами преобразований.

Основоположниками глобальной (даже не всемирной, связанной только с человеком) истории стали наш великий мыслитель Владимир Вернадский, и французы -- антрополог и теолог П. Тейяр де Шарден и философ Э. Леруа, показавшие, что история человечества является только фазой эволюции земной жизни и разума, которая завершится созданием ноосферы (сферы разума), если, конечно, человек и человечество выживут в условиях надвигающихся катастроф. Сам Вернадский не обошел проблему дальнейшего распространения эволюционной перспективы за пределы Земли и Солнечной системы, но ответил на нее отрицательно (тогда как немецкие -- Г. Фихте. А. Гумбольт, и русские мыслители -- Н. Федоров и особенно К. Циолковский -- полагали, что разум выведет человека за пределы планеты-колыбели). Вернадский так думал потому, что не предвидел достижений современной науки в части опровержения стационарности изотропной Вселенной, бесконечной в пространстве и времени. Идея стационарности и бесконечности мира (отсюда вывод, что бесконечное не может иметь истории!), противоречила идее универсальной эволюции. Поэтому Вернадскому пришлось признать, что эволюционный процесс на Земле есть не более чем локальная флуктуация, обреченная на то, чтобы раствориться, подобно океанской волне, в бесконечной Вселенной, которая не менялась и «не будет меняться с течением времени».

Несколько позднее, в 1980-90-х годах, оформилась более грандиозная, чем планетарная, концепция Универсальной (от лат. Universum -- Вселенная), Большой (Big History) ИЛИ Мега-истории, как концепция целостной картины вселенских эволюционных процессов. Мега-история ставит своей целью преодолеть инерцию монодисциплинарного мышления и отработать научно-методологический инструментарий для интеграции разнородных моделей остро- и микрофизики, химии, геологии, геохимии, биологии, палеонтологии, антропологии, психологии и историографии.

В ее основе лежат два ключевых достижения в науке прошлого века, которые мы рассмотрели и оценили раньше. Во-первых, релятивистские (фридмановские) модели эволюционной космологии (на основе теории тяготения Эйнштейна). Во-вторых, выявленные Пригожиным механизмы самоорганизации, посредством которых открытые физические, химические системы способны спонтанно (от лат. spontaneus -- самопроизвольный) от равновесия с внешней средой и, используя ее ресурсы, стабилизировать (гоместазировать) неравновесное состояние.

В итоге, вскоре обнаружилось, что социальная (и духовная), биологическая, геологическая и космофизическая истории представляют собой стадии единого эволюционного процесса, единых универсальных мегатенденций, выходящих за рамки классического и неклассического естествознания.

Предыстория антропного принципа

Антропный принцип вовсе не изобретение второй половины ушедшего XX столетия, как может показаться при первом рассмотрении, он так же стар, как вся известная нам западноевропейская цивилизация. Достаточно вспомнить древнегреческих мудрецов с их изречениями: «Познай самого себя, и ты познаешь богов и Вселенную» (Солон), «Человек мера всех вещей: существующих, что существуют, несуществующих, что не существуют» (Протагор) или древнекитайского мыслителя Лаоцзы с одной из его многочисленных сентенций: «Тот, кто знает других -- мудрец. Кто знает себя -- посвященный» (общепризнанные посвященные Рама, Кришна, Гермес, Моисей, Орфей, Пифагор, Платон, Иисус), а в Новое время вспомнить аксиому французского мистика Клода де Мартена: «Должно изучать Природу по человеку, а не человека по Природе». С сожалением приходится признать, что, замысленная (заповеданная) в античное время, антропная программа в западной культуре в течение всего исторического времени не выполнялась. Причиной тому стал, во-первых, принятый и жестко контролируемый со средневековья церковью креационизм, получивший и в науке официальный статус. Способствовало неисполнению античной антропной заповеди, во-вторых, утвердившееся в науке картезианское мышление, рассматривающее человека как элементарный механизм, по простоте (или сложности) сравнимый, скажем, с часами. В оккультизме же одной из ветвей мистических учений, конечно, на задворках официальной науки и культуры, напротив, идея о превосходстве человека над остальным миром поддерживалась. Кстати, как отмечает Ф. Капра в «Дао физики», первым европейским мистиком можно считать Гераклита, но мистические его взгляды не получили развития, оказались невостребованными и были заменены впоследствии рационалистическими взглядами Аристотеля, получившими в средние века божественный статус. В развитие античных антропных заповедей мистиками утверждалось, что человек содержит в своем существе проявления трех миров или трех начал: материального, происходящего из физического мира; жизненного, исходящего из вселенной (астрала); и духовного начала (бессмертного духа, называемого в философии душой), проистекающего из мира божественного. Тем самым, человек подчиняется всем законам, действующим в этих трех мирах, и поименован поэтому микрокосмом, или маленьким миром, будучи точным отражением макрокосма или Вселенной.

Таким образом, оккультисты, мистики утверждали ранее и утверждают сейчас, что изучением человека можно достигнуть определения всех законов, управляющих физическим, астральным и божественным мирами. Важно отметить, что человек и Вселенная рассматриваются ими в единстве порождения и неразрывности их связи, что для нас является ключевым в антропном принципе. Нельзя, конечно, утверждать, что современная официальная наука признает как сам факт, так и бесспорность такого заключения, но то, что наметились некоторые подвижки в этом направлении, мы здесь покажем. Начнем с перечисления и краткого анализа этапов и процессов панкосмогенеза (можно было бы употребить также термин панкосмогония), произошедших во вселенной, с тем чтобы яснее представлять себе место и время как самого антропогенеза, так и интересующего нас антропного принципа.

Этапы и процессы панкосмогенеза

В своем развертывании (употребляем русское слово «развертывание» вместо латинского «эволюция», с тем чтобы не путать с его значением, принятым у эволюционистов в биологии, придерживающихся и сегодня взглядов Дарвина, Уоллеса и Геккеля) Вселенная прошла путь от начала Большого взрыва (будем исходить из наиболее признаваемой учеными версии Георгия Гамова возникновения горячей вселенной) несколько этапов и процессов, приведших к генезису (рождению) и становлению последовательно физического, химического и биологического миров. Этапы и соответствующие им процессы панкосмогенеза, о которых пойдет речь, это этапы физио-, астро-, галактике-, химио-, гелио-, гео-, геохимио-, био- и антро-погенезиса. Несмотря на очевидную разницу каждого из этих этапов, им присуща (или свойственна) одна и та же чисто физическая особенность, которой можно попытаться дать философское объяснение, видя в этой особенности единство принципов мира и происходящих в нем процессов на всех уровнях его рождения и становления. Так, каждый из названных этапов и процессов, характеризуется в начальный момент высококачественной энергией (энергией при низкой энтропии из-за высоких исходных температур, поскольку энтропия, как характеристика беспорядка, является величиной обратно пропорциональной температуре). Можно также говорить о высокой негэнтропийностью процесса. Негэнтролийность возникает из-за значительного перепада исходной и конечной температур, и, соответственно, большой отрицательной (обозначаемой приставкой нег и добавляемой к слову энтропия по предложению французского физика Леона Бриллюэна) величине энтропии рассматриваемого нами созидательного процесса. Поясним сказанное на ряде примеров.

Процесс физиогенеза (или образование физического мира) характеризовался с момента начала «большого взрыва», катастрофическим снижением, на 20 порядков, температуры. В результате понижения температуры качество энергии резко снизилось, что и привело сначала к образованию из неопределенного (неопределяемого) планковского бульона частиц и античастиц менее чем за одну секунду протонов, электронов и фотонов, а затем, к концу 10 секунды, к синтезу первых легких элементов -- водорода и гелия. Следует указать на одну впечатляющую странность процесса аннигиляции планковских частиц и античастиц, завершившегося в остатке равным числом протонов и электронов. Вот так, с первых мгновений существования физического мира, начинается то, что впоследствии в антропном принципе получит название тонких согласованностей! Пусть в первичном планковском бульоне действительно существовали известные сейчас кварки Гелл-Манна и Цвейга, из которых образованы нынешние адроны и мезоны (а также недавно теоретически предсказанные и экспериментально открытые в России в 2004 году пентакварки). Тогда для объяснения приведенного выше странного факта равенства числа протонов и электронов (надежно установленный экспериментальный факт электронейтральности мира) остается только предположить, что в этом бульоне существовали и электронные кварки, число которых было равно числу обычных адронных кварков, так как природа вряд ли могла отдать предпочтение какому-то одному из видов кварков. Таким образом, смесь всех видов кварков была электрически нейтральной и вместе с тем, каждый вид кварков должен был характеризоваться такой зарядовой асимметрией, чтобы породить одинаковую асимметрию как в числе протонов и антипротонов, так и в числе электронов и позитронов (антиэлектронов). Этот вывод приводит нас к заключению, что электроны, признаваемые сейчас бесструктурными, так же как и адроны, должны оказаться структурными образованиями, состоящими из электронных кварков, которые еще предстоит открыть.

Теперь об астро- и галактикогенезе. Возникший всего за 10 секунд физический мир оставался непрозрачным (по причине того, что фотоны переизлучались возникшими водородом и гелием) примерно в течение одного миллиона лет (но не менее 400-700 тысяч лет). Температура рождающегося мира по прошествии этого времени снизилась еще на 10 порядков (т. е. в 10 миллиардов раз) и составила всего около 3000 К (температура указана в единицах абсолютной шкалы температур Кельвина К). Этот момент оказался благоприятным для отрыва излучения или света (фотонов) от водорода и гелия. Среда (тогда это вся Вселенная) сделалась прозрачной (наступила эпоха рекомбинации), а начавший свое путешествие в разрастающемся мире свет стал остывать и воспринимается нами сейчас как реликтовое (древнее) излучение, с температурой к настоящему времени всего 2,73 К. Еще через один миллиард лет температура снизилась до 30 К, качество энергии стало низким, энтропийность чрезвычайно высокой, что способствовало началу процесса слипания атомов в легкие частицы (так называемые протоземали), вызвавшего сначала образование звезд и, в итоге, образование галактик (одним словом -- космогенез). Еще раз напомним, что физический мир образовался в ничтожные мгновения. Эти мгновения ничтожны по нашим часам, но очень и очень продолжительны по физическим часам элементарных частиц, для которых характерны времена в миллиардные доли миллиардных долей секунды. Физический мир стабилен с тех пор (установлено, что протон живет не менее чем 1032 лет, и оно, это время, на 22 порядка превосходит время, прошедшее от момента «большого взрыва», не подвергался никаким изменениям. Космический мир (Вселенная, точнее, Метагалактика) образовался в течение первых миллиардов лет и, с тех пор, также неизменен, по крайней мере, в структурном отношении.

Химиогенез, образование тяжелых химических элементов, как известно, совершается в недрах звезд. Но это оказывается возможным, если на 7-9 порядков повысится от первоначальной (от 30 К) в их недрах температура, на столько же порядков возрастет качество энтропии (понизятся абсолютные ее значения), только тогда становятся возможными реакции термоядерного синтеза, сначала легких химических элементов (начиная с лития), а затем и следующих элементов, вплоть до элементов группы железа, имеющих атомные номера 26, 27, 28. Остальные же элементы (для существования жизни в том варианте, который нам известен, нужен полный перечень периодической системы элементов Д. И. Менделеева) могут образоваться либо при взрывах новых, либо сверхновых звезд. Это совершается при процессах с еще более высококачественной энергетикой, чем в рядовых звездах, в процессах, масштабно близких по качеству к качеству Большого взрыва (своеобразное возвращение к порождающему Вселенную началу). Так возникает и становится химический мир и далее не изменяется, хотя сам по себе этот процесс не прекращается никогда (об этом свидетельствует открытие, предсказанное советским астрофизиком Виктором Амбарцумяном в 50-х годах прошлого века, молодых горячих галактик и отдельных горячих звезд в нашей Галактике -- Млечном Пути). Однако химический мир остается стабильным, новые химические элементы не появляются, и, как свидетельствует спектральный состав вещества звезд и галактик, во всей Вселенной они эквивалентны (тождественны) друг другу.

В раскрытии тайн и сущности антропного принципа важное место занимает рождение Солнечной системы и одной из ее планет -- Земли, без которых невозможно появление совершенно конкретного вида жизни, единственно известного нам. Как осуществлялся наш конкретный гелиогенез, пока точно сказать невозможно (и вряд ли мы когда-нибудь об этом узнаем). Скорее всего, на месте нашего Солнца когда-то была некая большая звезда, которая взорвалась (в пределах 10 миллиардов лет назад) как сверхновая. В противном случае, трудно разумно объяснить наличие в недрах нашей Земли (и на других планетах и их спутниках) сверхтяжелых элементов, включая радиоактивные уран, торий и др.

Следующим по временному ряду является геогенез, в результате которого образовалась наша Земля. В ней проистекли все те процессы, в первую очередь геохимические, согласно учению Владимира Вернадского, которые, в конечном итоге, предопределили наличие в земной коре месторождений полезных ископаемых, жизнь без которых была бы, наверное, весьма проблематична. Месторождения, без сомнения, обязаны своим существованием биогенезу (жизни организмов) и, одно без другого, существовать не могут.

В ходе геогенеза, так же, как и при всех других выше отмеченных генезисах, первоначально повышается качество энергии среды (газово-пылевого облака, например, если принять небулярную гипотезу происхождения Земли и других планет), т. е. исходно, холодная или даже сверх холодная среда (но никак не среда в состоянии плазмы), по стандартному сценарию для всех планетных тел, в результате процессов организации или самоорганизации, в недрах своих начинает разогреваться до нескольких тысяч градусов. Высокую температуру, температуру несколько сот градусов, принимают также наружные слои (сферы) планеты и, пока эти слои не остынут до нескольких десятков градусов (по Цельсию), солнечная энергия не вносит существенного, а главное определяющего, негэнтропийного вклада, в земной энергетический баланс и, тем самым, в будущий, наиболее для нас важный, процесс биогенеза. Для конкретного биогенеза, а затем и антропогенеза, наступает, можно сказать, контрольное время в развитии. В самом деле, пока температура поверхности планеты продолжает составлять сотни градусов (по Цельсию), получаемая от нагретого до нескольких тысяч градусов Солнца негэнтропия весьма низка. Это не способствует началу осуществления биогенеза, для которого, наверное, существует некоторая критическая величина этой самой негэнтропии (нечто аналогичное началу цепной реакции деления ядер при достижении веществом некоторой критической массы или соответствующей критичной плотности потока нейтронов в нем, факт, установленный экспериментально и используемый в ядерных технологиях). Такие некритичные условия на Земле существовали, по крайней мере, первые 500 миллионов лет, с момента ее образования, после чего, с началом появления (формирования) вторичной (существующей до сей поры) атмосферы, средняя по планете температура наружных слоев, фактически поверхности Земли и приповерхностной атмосферы, постепенно, а может, резко, снизилась до 300 К и жизнь на Земле стала возможной, в первую очередь, лишь благодаря достигшей своей критичности негэнтропии солнечного излучения.

В биогенезе, сложнейшем из сложнейших процессов, мы сознательно отмечаем пока только одну энерго-энтропийную сторону, оставляя без внимания химико-биологические аспекты, содержащие специфическую конкретику процесса, рассматриваемую в соответствующих науках.

Сфера жизни на Земле -- это высочайше, непревзойденно упорядоченная структура, которая «питается» негэнтропией. Действительно, предположив, что в среднем энергия на Земле не накапливается, мы должны констатировать большую разницу потоков энтропии от Солнца и Земли в окружающее космическое пространство, с положительным балансом в пользу Земли. Земля выбрасывает энтропии больше, чем получает от Солнца, что, кстати, только одно это весьма убедительно обосновывает Гайягипотезу Джеймса Лавлока и Линн Маргулис о живой Земле. Похожее явление объясняет происхождение так называемых ячеек Бенара, упорядоченных гексагональных структур, возникающих в тонком слое подогреваемого масла, при достижении в процессе подогрева определенных критических отношений между теплопроводностью и конвекцией. Итак, Земля получает высококачественную энергию от Солнца, перерабатывает ее, что сопровождается ростом энтропии из-за понижающейся температуры, и выбрасывает всю пришедшую энергию вместе с наработанной энтропией, повышая энтропию окружающего космического пространства. Именно это обстоятельство, этот механизм распоряжения энтропией обеспечивает жизнедеятельность на Земле. Постоянство негэнтропийного баланса Земли в обозримые интервалы времени, по-видимому, и лежит в основе открытого Вернадским закона сохранения биомассы на Земле. То, что предложено и описано, никак не объясняет сам феномен жизни, а указывает лишь на необходимость выполнения определенных критических условий, при которых она может появиться. Кстати, как показывают исследования микробиологов и палеонтологов, жизнь на Земле появилась сразу, внезапно, вдруг, как только появились, по нашему мнению, подходящие критичные негэнтропийные условия, что произошло более чем 4 миллиарда лет тому назад. Причина внезапного появления жизни будет указана несколько ниже. В проблеме же появления человека, носителя разума, надо, как и во всех предшествующих ему процессах, искать, как минимум, отмеченные выше критичные условия энергетического и энтропийного характера, которые имеют и вселенский, и галактический, и солнечный (звездный) масштабы, которые в нашем случае оказались тонко согласованными.

Теперь мы готовы рассмотреть и сам антропный принцип, который призван объяснить причину появления разума и его единственно известного нам носителя -- человека.

О базовых параметрах Вселенной и Галактики (Млечного Пути)

Несколько десятилетий назад, точнее, впервые в 1961 году, известный американский физик Роберт Дикке, а затем выдающийся английский современный физик и астрофизик Стивен Хокинг и его ученик Брэндон Картер, обратили наше внимание на то, что структура Вселенной чрезвычайно чувствительна к численным значениям констант фундаментальных взаимодействий (гравитационного, электромагнитного, слабого и ядерного). Выяснилось, что существованию Вселенной в известной нам ее форме угрожают даже небольшие отклонения в ту или иную сторону значений заряда электрона, массы протона, постоянной Планка, скорости света и других физических параметров. Такой же физической (космической) угрозе подвергается существование самой жизни. Жизнь оказывается гораздо более тесно связанной с общекосмическими (в первую очередь, энерго-энтропийными, как отмечалось выше) условиями, чем это до сих пор предполагалось, и все менее очевидным становится взгляд на жизнь как на незначительный продукт случая (некой вселенской флуктуации). Многие процессы в космосе (здесь это синоним Вселенной) представляются направленными на возникновение и поддержание жизни. Именно эта мысль, этот вывод приводят к так называемому антропному принципу, поскольку выявляются вдруг удивительные взаимосвязи между живыми объектами, наблюдателями мира, наделенными интеллектом, т. е. нами, людьми, и фундаментальными универсальными свойствами Вселенной (иногда поэтому говорят об антропном космологическом принципе).

Непреложной истиной является тот факт, что на нашей планете существует форма жизни с сознанием, наблюдающий интеллект, который может задавать себе вопросы об окружающей вселенной и о себе самой, ответы на которые можно получить в следующей их логической последовательности (в формулировке Питера Хегеле):

сознание предполагает или уверено, что существует жизнь;

для своего возникновения жизнь нуждается в химических элементах и, прежде всего, в таких, которые тяжелее водорода и гелия (кроме самого космоса, состоящего почти на 100% из них, т. е. звезды, галактики, ничего более из водорода и гелия невозможно построить);

тяжелые элементы возникают только в результате термоядерного синтеза (сгорания) легких элементов, в результате слияния их ядер;

слияние ядер атомов происходит только в глубинах звезд и требует, по крайней мере, температуру в нескольких десятков или сотен миллионов градусов и временной интервал продолжительностью в несколько миллиардов лет для того, чтобы возникло значительное количество тяжелых элементов;

временные интервалы порядка нескольких миллиардов лет возможны лишь во Вселенной, которая сама существует, по крайней мере, несколько десятков миллиардов лет и имеет, таким образом, протяженность в несколько миллиардов или десятков миллиардов световых лет.

Этот минимум требований вселенского масштаба (но не солнечного и планетарного, которые не менее, если не более, важны, и на которых остановимся ниже) для возникновения жизни позволяет получить ответ на вопрос, почему наблюдаемая нами сегодня Вселенная так стара и так велика: потому что, в противном случае, человечества вообще не было бы. Условия, в которых могла первоначально возникнуть жизнь как вселенское явление, а вовсе не в нашей метагалактике, в которой она проявилась в частности и в известной нам конкретности, формировались безумно долго, потребовали интервала времени большего, чем существует известная нам метагалактика.

Как уже отмечалось ранее, согласно стандартной модели космогонии Лемэтра-Гамова, наш космос «стартовал» примерно 13-17 миллиардов лет назад «большим взрывом» чрезвычайно плотной и горячей материи (начальная сингулярность, неопределенное физическое состояние) и прошел с тех пор длинную историю развития. Сам момент «начала взрыва», его причина, физически мало понятен, если не сказать, что совсем не понятен, и современной физикой пока не понят до конца, но считается, что по прошествии одной миллионной доли секунды дальнейшее развитие может быть описано с помощью известных в физике законов микромира и природы в целом.

Через 100 секунд температура все еще составляла миллиард градусов; 25% ядер водорода превратилось в ядра гелия. Через 400 000-700 000 лет возникли нейтральные атомы водорода, примерно через один миллиард лет образуются первые звезды, галактики и тяжелые химические элементы в недрах массивных звезд. Процесс образования галактик -- в противоположность возникновению звезд и синтезу элементов -- понят пока недостаточно хорошо. Из первоначального количества водорода в звездах около 2% ушло на синтез таких важных для жизни элементов, как углерод, азот и кислород (некоторые подробности образования этих элементов будут обсуждены ниже).

Страницы: 1, 2