facebook twitter google+

Loading...

Пороги, которыми нас приперает

7 марта 2019 Просмотров: 1214 Нравится: 0 | Не нравится: 0  
  • Герман Вейль и Роберт Дикке.
  • Фред Хойл и Брэндон Картер.

В 1973 году, когда отмечалось 500-летие со дня рождения Николая Коперника, в Кракове состоялась внеочередная ассамблея международного астрономического союза. Прибыл туда и молодой астрофизик Брэндон Картер. Именно он внес своим докладом на форуме диссонанс в юбилейные славословия. Большая часть Вселенной совершенно непригодна для нашей жизни – заявил тогда Картер и назвал это утверждение «слабым антропным принципом». В том же докладе был сформулирован и «сильный антропный принцип», полемика вокруг которого продолжается доныне. Чтобы в ней разобраться, придется начать издалека.

… Сто лет назад, в 1919-м, немецкий математик Герман Вейль подсчитал, что сила электрического взаимодействия между протоном и электроном в атоме водорода на 39 порядков больше, чем сила их же гравитационного притяжения. Это колоссальное различие. Но почему оно именно такое численно? Этот вопрос повис тогда без ответа.

Во второй половине 1930-х немецкий физик Ханс Бете, эмигрировавший в США, высчитал баланс термоядерных источников энергии звезд, согласно которому запасов водородного топлива солнцеподобным звездам хватает на несколько миллиардов лет – цифра в ту пору ошеломляющая. Английский физик Поль Дирак сравнил этот самый большой встречавшийся в науке интервал времени с самым кратким (на тот момент 10 в минус 24-й степени секунды, который необходим свету, чтобы пройти путь, равный диаметру протона). Соотношение вновь получилось около 10 в степени 39. Неужели это просто случайное совпадение?

Ответ дал в 1961 году американский астроном Роберт Дикке, показавший, что только если соотношения Вейля и Дирака столь огромны и близки друг к другу, звезды наработают достаточно тяжелых элементов, в частности углерода, чтобы успел появиться человек с его углеродной формой жизни. После Второй мировой войны теорию синтеза элементов в звездах успешно развивал британский астрофизик Фред Хойл, введший в употребление термин «биг-бэнг» - Большой взрыв.

После того, как антропный принцип был сформулирован Брэндоном Картером, физики и космологи взялись азартно искать, как отразятся на возможности существования людей различные модификации в физических законах. По нынешним представлениям, все многообразие физических явлений сводится к четырем базовым взаимодействиям: гравитационному, электромагнитному, слабому и сильному. Уравнения, которые их описывают, содержат так называемые фундаментальные постоянные. Среди них скорость света, задающая темп самых быстрых превращений; постоянная Планка, определяющая масштаб квантовых явлений; гравитационная постоянная, характеризующая силу всемирного тяготения, а также массы, заряды и другие параметры ряда элементарных частиц. Значения фундаментальных постоянных, а всего их сегодня насчитывается 26 штук, не выводятся из теории, а измеряются экспериментально (причем, далеко не все из констант уже строго определены). Естественно, физиков гложут вопросы, а что случилось бы с нашей Вселенной при изменении этих данностей?

Начать хотя бы с частиц, из которых состоят атомы. Положительно заряженные протоны всего на 0,14% легче нейтронов, лишенных электрического заряда. Но эта разница почти вдвое больше массы электрона. Избыток массы позволяет свободному нейтрону спонтанно испустить электрон (и антинейтрино), превратившись в протон. А вот протон не может самопроизвольно стать нейтроном – ему для этого нужно откуда-то взять недостающую массу. Поэтому протоны стабильны, а нейтроны – нет. Окажись масса протона всего на четверть процента больше, ситуация стала бы обратной, и Вселенная лишилась бы водорода, ибо его ядра и есть одиночные протоны. Без водорода не зажглись бы звезды, не образовались тяжелые элементы и уж, конечно, в таком нейтронном мире не было бы жизни. Хотя заметно уменьшить массу протона тоже нельзя. Иначе нейтроны окажутся слишком неустойчивыми, и будут превращаться в протоны даже внутри атомных ядер (как это происходит с некоторыми радиоактивными изотопами). Электрическое отталкивание перенасыщенных протонами ядер вызвало бы их разрушение, и во Вселенной остался бы один лишь водород, чего для жизни явно недостаточно.

А если, к примеру, увеличилось бы немного ядерное взаимодействие, связывающее протоны и нейтроны? Это укрепит стабильность атомного ядра, слипшегося из двух протонов без нейтронов (так называемый гелий-2). Расчеты говорят, что в таком мире сразу после Большого взрыва все протоны сольются в пары, и во Вселенной не останется водорода, а значит, не будет ни воды, ни жизни. А если всего в несколько раз усилить гравитацию (помните, она слабее электромагнетизма в 10 с тридцатью девятью нулями раз), тогда звезды, сжавшись, будут прогорать в десятки тысяч раз быстрее, не оставляя времени для биологической эволюции с образованием тяжелых элементов и углеродной формы жизни.

Если тронуть слабое взаимодействие, определяющее поведение нейтрино – тогда перестанут взрываться сверхновые, которые рассеивают в космосе наработанные в чреве звезд тяжелые элементы, и перестанут образовываться планеты. 

Оказывается, что в законах физики буквально ни к чему нельзя прикоснуться без риска получить мир, лишенный наблюдающего за ним разума. Этот ограничительный факт стали именовать «тонкой настройкой» Вселенной, и он взывал к убедительному разъяснению.

Среди научных подходов к разъяснению фигурируют две конкурирующие идеи. Одна из них утверждает, что существующая настройка Вселенной является итогом еще не сформулированного физического канона такой не непреложности, какой числом П увязываются длина окружности с ее диаметром.

Противостоящая идея, нареченная Мультиверсом, утверждает, что мы обретаемся в одной из сонма непричастных к остальному множеству Вселенных, где редкостным образом совпали благоприятные для нашей жизни параметры.

Конечно, абсолютное большинство упомянутых Вселенных из-за «порочных» настроек абсолютно безжизненны, но об этом все равно никто не узнает, а мы появились в некоей пригодной для бытия обители.

…В 1917 году Альберт Эйнштейн обнаружил, что уравнения его новой теории тяготения предрекают гравитационный коллапс Вселенной. Чтобы избежать его, ученый ввел поправочное данное – космологическую постоянную. Ныне ее отождествляют с плотностью темной энергии. Этот параметр – одна из фундаментальных постоянных, определяющих эволюцию Вселенной. Увы, теоретически предсказать ее значение не удается. Хотя нобелевский лауреат Стивен Вайнберг таки оценил диапазон ее значений, совместимых с существованием жизни на Земле. А на рубеже ХХІ века разными методами все же удалось измерить космологическую постоянную. Она оказалась двукратно выше средней плотности реальной материи в нашей Вселенной, то есть отвечает диапазону благоприятствия углеродной форме земной жизни, рассчитанному по теории Мультиверса. Иными словами, наш угол в Мироздании – одна из безграничного числа не связанных меж собою Вселенных, где редкостным образом совпали благоприятные для жизни параметры.

Основания современной теоретической физики далеки от совершенства. Три из четырех фундаментальных взаимодействий описываются квантовой теорией Поля и Стандартной моделью элементарных частиц. Но математически они несовместимы с Общей теорией относительности, описывающей гравитацию. В числе главных претендентов на такой ранг – сложнейшая математическая конструкция, известная как теория струн. Все элементарные частицы в этой теории представлены не точками, а крошечными туго натянутыми колечками-струнами, размером в миллиарды раз меньше атомного ядра. Все колечки постоянно вибрируют, но не в трех, а в десяти пространственных измерениях. Каждому типу колебаний соответствует определенный набор свойств частицы – масса, заряд и т.п. Данные параметры высчитываются из анализа возможных колебаний элементарных струн – не теория, а мечта! Надо лишь убедиться, что вычисленные характеристики частиц совпадают с наблюдаемыми, и станет ясно, что никакая другая Вселенная невозможна – у Создателя просто не было выбора. Антропный же принцип останется зашвырнуть, как хлам истории.

Однако… набор степеней свободы струн, достаточный для характеризации всех частиц, появляется лишь в десятимерном пространстве. Этот казус можно выправить допущение, что 7 из 10 измерений свернуты. Но свернуть лишние измерения можно… десятью в пятисотой степени числом методов. Как тут обоснованно выбрать желаемый вариант Вселенной с просчитанным набором физических свойств? Вот и позавидуешь научности метода Джордано Бруно – другие звезды, о которых он говорил, были, по крайней мере, видны на небе.

по материалам А.Сергеева

Оставить комментарий: 0 шт. 

Последние новости

23 мая 2019

Традиции и современность

Город начал проверку в водоканале и обещает репрессии должникам

Славянцам предлагают оздоровить детей в лагерях по программе частичной компенсации

Климат диктует: какие культуры сеют в Славянском районе

Зачем мэр Славянска ездил в Грузию

Выходной для нас - всегда праздник

На генплан нужно 7 миллионов

Претендентам на работу в Славянской РГА не хватает квалификации

Схема размещения МАФов вызывает у депутатов вопросы

От «никогда снова» до «можем повторить»: как воспринимают опыт Второй мировой в разных странах

Как в Славянске будут бороться с уличной «рекламой» наркотиков

В ДТП под Лиманом погиб 5-летний мальчик и его родители

В Северском Донце чуть не утонул 2-летний малыш

Эрих Мария Ремарк и двадцатый век

22 мая 2019

Яна Киптенко вошла в число призеров Покровского марафона

«Золото» Али Мустафаева и три «бронзы» славянских «вольников»

Воспитанники СК «Беркут» завоевали полный комплект наград на чемпионате Украины по рукопашному бою

Три медали славянцев на областном турнире по боксу в Мирнограде

Салатница вновь у «Баварии», требл «МанСити» и завершение карьеры Хави

Золотой дубль «Шахтера»

Возможности и перспективы инъекционной косметологии

Официальное трудоустройство в Венгрии

Уход за кожей лица в домашних условиях

21 мая 2019

Электрочайник тогда и сейчас: история и эволюция полезного кухонного гаджета

16 мая 2019

День матери глазами детей

Славянск увековечат на 5 гривнях

К монетизированной субсидии в октябре прибавятся и другие льготы

Основные победители «Бюджета участия» определились. Будет ли «бонус» от горсовета?

Славгорводоканал частично обесточат за долги

Спасатели два часа тушили пожар на СлавТЭС

Поезд «Константиновка-Одесса» временно изменит маршрут

Также в разделе

Эрих Мария Ремарк и двадцатый век

— 23 мая 2019 —

Одним из популярных писателей Германской империи двадцатого века является Эрих Мария Ремарк. Публицист, чьи высказывания стали бессмертными, представлял «потерянное поколение» — период, когда в восемнадцатилетнем возрасте совсем еще юных парней призывали на фронт, и они были вынуждены убивать. Это время в дальнейшем стало основным мотивом и идеей творчества литератора.

Читать далее ⇒

Оркестровая яма Вагнера

— 8 мая 2019 —

206 лет назад, 21 мая 1813-го, родился немецкий композитор Рихард Вагнер. До сих пор его кредо и творческое наследие остаются двоякими, вызывая как благоговение поклонников, так и гнев ненавистников.

Читать далее ⇒

Эксперимент длиною в жизнь

— 2 мая 2019 —

Жизнь этого великого норвежца была насыщена противоречиями. Например, он так и не выучил основных морских команд, не говоря уже о терминах, относящихся к рангоуту или такелажу, но вошел в число выдающихся яхтсменов.

Читать далее ⇒

Чикаго - город контрастов

— 18 апреля 2019 —

Справедливость по-американски простирается от неоспоримого авторитета полицейского на улице до работы на федеральном уровне по предупреждению преступности и охране общественной безопасности. Но кто же все-таки бросил бомбу в полицейских?

Читать далее ⇒

Все материалы рубрики ⇒

 

Комментарии к статье «Пороги, которыми нас приперает»

В 1973 году, когда отмечалось 500-летие со дня рождения Николая Коперника, в Кракове состоялась внеочередная ассамблея международного астрономического союза. Прибыл туда и молодой астрофизик Брэндон Картер. Именно он внес своим докладом на форуме диссонанс в юбилейные славословия. Большая часть Вселенной совершенно непригодна для нашей жизни – заявил тогда Картер и назвал это утверждение «слабым антропным принципом». В том же докладе был сформулирован и «сильный антропный принцип», полемика вокруг которого продолжается доныне. Чтобы в ней разобраться, придется начать издалека.

Для добавления комментария необходимо авторизироваться, используя:

Приветствую, гость!   Вход

Последние новости

23 мая 2019

Традиции и современность

Город начал проверку в водоканале и обещает репрессии должникам

Славянцам предлагают оздоровить детей в лагерях по программе частичной компенсации

Климат диктует: какие культуры сеют в Славянском районе

Зачем мэр Славянска ездил в Грузию

Выходной для нас - всегда праздник

На генплан нужно 7 миллионов

Претендентам на работу в Славянской РГА не хватает квалификации

Схема размещения МАФов вызывает у депутатов вопросы

От «никогда снова» до «можем повторить»: как воспринимают опыт Второй мировой в разных странах

Как в Славянске будут бороться с уличной «рекламой» наркотиков

В ДТП под Лиманом погиб 5-летний мальчик и его родители

В Северском Донце чуть не утонул 2-летний малыш

Эрих Мария Ремарк и двадцатый век

22 мая 2019

Яна Киптенко вошла в число призеров Покровского марафона

«Золото» Али Мустафаева и три «бронзы» славянских «вольников»

Воспитанники СК «Беркут» завоевали полный комплект наград на чемпионате Украины по рукопашному бою

Три медали славянцев на областном турнире по боксу в Мирнограде

Салатница вновь у «Баварии», требл «МанСити» и завершение карьеры Хави

Золотой дубль «Шахтера»

Возможности и перспективы инъекционной косметологии

Официальное трудоустройство в Венгрии

Уход за кожей лица в домашних условиях

21 мая 2019

Электрочайник тогда и сейчас: история и эволюция полезного кухонного гаджета

16 мая 2019

День матери глазами детей

Славянск увековечат на 5 гривнях

К монетизированной субсидии в октябре прибавятся и другие льготы

Основные победители «Бюджета участия» определились. Будет ли «бонус» от горсовета?

Славгорводоканал частично обесточат за долги

Спасатели два часа тушили пожар на СлавТЭС

Поезд «Константиновка-Одесса» временно изменит маршрут

 
Loading...



Славянск TOP-20
Top