АСТРОНОМІЯ - М. В. Головко 2018

Частина 3. Космософія

Розділ ІІІ. Астрономія як складова культури

ТЕМА 3.2. ЛЮДИНА І ВСЕСВІТ

§ 18. МУЛЬТИВСЕСВІТ

Упродовж кількох тисяч років людина вважала Землю центром світу. Після появи теорії Коперника ці уявлення стали історією. В середині ХХ ст. астрономи вже знали, що Сонце - пересічна зоря однієї з галактик Всесвіту. Нині в астрономії розглядають уявлення, згідно з якими наш всесвіт є одним з багатьох інших у Мультивсесвіті (часто використовують інший термін - Мультиверс, від анг. Multiverse).

1. Антропний принцип.

У 1973 р. астрофізик Брандон Картер висловив припущення - існування людства свідчить про те, що закони Всесвіту цьому сприяють, і назвав свою ідею антропним принципом (від грец. anthropos - людина).

Картер сформулював антропний принцип так: «Очікувані результати спостережень мають бути обмежені умовами, які потрібні для нашого існування як спостерігачів». Це означає, що закони природи в якомусь сенсі спеціально обрані так, щоб допустити наше існування.

Розгляньмо два приклади збігу значень фізичних величин, що є критичними для існування нашого світу. Позитивно заряджені протони лише на 0,14 % легші за нейтрони, що не мають електричного заряду, і ця різниця приблизно вдвічі більша, ніж маса електрона. Надлишок маси дозволяє вільному нейтрону спонтанно виділити електрон (і антинейтрино), перетворившись на протон. Натомість протон не може самовільно стати нейтроном. Йому для цього потрібно десь взяти додаткову масу. Саме тому протони стійкі, а нейтрони - ні. Якби маса протона була лише на чверть відсотка більшою, ситуація стала б кардинально іншою. У нашому всесвіті не було б водню, адже його ядра - це окремі протони. Без водню не спалахнули б зорі, не утворились би важкі елементи. В такому світі не було б життя.

Другий приклад. Якби гравітаційна стала G була меншою в кілька разів, то це не позначилося б на властивостях атомів і молекул, але у Всесвіті не було б ні зір, ні галактик, адже сила тяжіння була б замалою для їх формування із хмар водню. Якби навпаки, G була більшою в кілька разів, то сила тяжіння була б завеликою й розширення Всесвіту швидко змінилось би на стискання, так що життя в ньому не встигло б розвинутись до високого рівня.

Такі залежності між значеннями фізичних величин відомі науковцям вже кілька десятиліть. Але ще донедавна ніхто не замислювався над тим, чому це так. Тільки після запровадження Картером антропного принципа на це звернули увагу. Більшість астрономів спершу вважали цей принцип ненауковим, бо він нібито свідчив про творіння нашого всесвіту вищою силою. Але Картера спочатку підтримав і став пропагувати його ідею королівський астроном Мартін Ріс, пізніше - Стівен Вайнберг (один з видатних фізиків-те- оретиків ХХ ст.), а згодом й інші науковці.

Нині розглядають антропний принцип у двох варіантах - сильному й слабкому. Перший, фактично, є іншим формулюванням принципу біологічного детермінізму (життя - неодмінний атрибут нашого всесвіту). Згідно з ним фундаментальні закони та константи Всесвіту спеціально налаштовані так, щоб міг виникнути спостерігач, який зможе їх осмислити. Слабкий антропний принцип вказує на те, що за інших значень космологічних параметрів Всесвіту (його вік, стала Габбла тощо), життя в ньому могло б і не з'явитися. Приміром, якби Всесвіту було не 14 млрд років, а лише 5, то ще не встигли б утворитися в потрібній кількості хімічні елементи, потрібні для розвитку й еволюції життя у всіх формах.

Досі багато науковців скептично ставляться до антропного принципу, а окремі з них вважають, що уявлення про важливість тонкого налаштування фізичних констант в нашому всесвіті дуже перебільшені. Якщо змінювати одночасно чотири константи (маси протона і електрона, сталі сильної й електромагнітної взаємодій), що визначають властивості матерії в масштабах від атомів до зір, то можна отримати великий відсоток всесвітів, в яких зорі можуть існувати понад кілька мільярдів років. Тобто межі антропних параметрів не такі вже й малі. Окрім цього, антропний принцип ґрунтується на тому, що спостерігачами нашого всесвіту мають бути якщо не люди, то неодмінно розумні істоти, представники вуглецевої форми життя. Такий підхід до життя у Всесвіті вважають «вуглецевим шовінізмом». Він сильно зменшує діапазон можливих умов для існування розуму.

Однак антропний принцип знайшов собі пояснення в рамках ідеї про Мультиверсум, тобто про існування величезної кількості всесвітів, окремі з яких випадково є придатними для життя. І вже в таких всесвітах розумні спостерігачі зауважують дивовижне тонке налаштування фізичних сталих.

2. Питання існування інших всесвітів.

Удосконалення інфляційної моделі (ч. 2, § 29) виникнення Всесвіту показало, що інфляція приводить до появи великої кількості всесвітів. Сукупність таких всесвітів називають Мультивсесвтом.

Виявилося, інфляція в Універсумі є одвічним явищем. Вона відбувається завжди. Безупинно виникають окремі ділянки інфляційного розширення, спричиненого розпадом псевдовакууму. Деякі з них породжують окремі всесвіти. Ми якраз живемо в одному з таких всесвітів. Вічна інфляція породжує велику кількість всесвітів з усіма можливими значеннями базових фізичних сталих.

Хоча Універсум нескінчений, а інфляція вічна, з теорії струн випливає, що енергія всесвітів у Мультивсесвіті має дискретне значення. Це означає, що кількість окремих всесвіті є обмеженою величиною, тобто їх можна порахувати.

Поєднання ідей космологічної інфляції та теорії струн дозволяє припустити, що існує дуже багато ізольованих один від одного всесвітів з різними космологічними сталими і фізичними законами. Це якраз те, що потрібно для обґрунтування антропного принципу.

Питання взаємодії окремих всесвітів, їх співіснування та розміщення в Універ- сумі поки що є відкритим. Згідно з одними уявленнями, ці всесвіти існують на величезних відстанях один від одного, далеко за межами видимої нами частини Всесвіту. Такі думки ґрунтуються на припущенні, що Всесвіт, який виник після Великого Вибуху, в багато разів перевищує ту його частину, яку ми можемо спостерігати в телескопи. А можливо різні всесвіти вміщені один в одного, тобто «менші» в «більші». Ці уявлення ґрунтуються на ідеї відносності фізичних явищ.

Якщо окремі всесвіти існують, то як можна це виявити? Прямі спостереження допоки не дають цьому ніяких свідчень, хоча є спроби знайти прояви взаємодії нашого всесвіту з якимось іншим на ранньому етапі розвитку з аналізу реліктового випромінювання. Більше сподівань на непрямі методи. Один з них пов'язаний з визначенням космологічної сталої λ, що характеризує густину енергії вакууму в нашому всесвіті. її значення, визначене з астрономічних спостережень, узгоджується з передбаченнями, що спираються на концепцію Мультивсесвіту.

Не всі науковці, навіть ті, які розробляють теорію струн, поділяють думку про існування Мультивсесвіту. Вони переконані, що вдасться створити «теорію всього», яка пояснить і існування нашого всесвіту, і антропний принцип, без залучення ідеї про існування інших всесвітів.

НАВЧАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

• Наведіть аргументи за і проти антропного принципу.

ВИСНОВКИ

Існування людства свідчать про те, що закони нашого всесвіту це допускають. Таку ідею називають антропним принципом. Згідно з уявленнями окремих науковців, принцип указує на можливість існування великої кількості всесвітів з різними фізичними законами. Сукупність цих всесвітів називають Мультивсесвітом.