Великий замысел

Млодинов Леонард

7. Несомненное чудо

Китайцы рассказывают о времени в годы правления династии Ся (2205–1782 до Р. Х.), когда на нашем небе произошли внезапные изменения. На небе появилось несколько солнц. Люди на Земле очень страдали из-за жары, поэтому император приказал известному лучнику сбить лишние светила. Лучник был награжден снадобьем, которое делало бы его бессмертным, но его жена украла его. За

это преступление ее изгнали на Луну.

Китайцы были правы, считая, что солнечная система с десятью солнцами не подходит для жизни человека. Теперь мы знаем, что, обеспечивая излишним теплом, любая солнечная система с несколькими солнцами вероятно никогда не позволит развиться жизни. Но причина все-таки совсем не так проста, как «обжигающее пекло» из китайской легенды. Фактически, планета может иметь подходящую температуру даже с несколькими солнцами, хотя бы на некоторое время. Но равномерное нагревание в течение продолжительного времени, ситуация, казалось бы, подходящая для жизни, не обещала бы ничего хорошего. Чтобы понять почему, давайте рассмотрим, что произойдет в системе простейшего типа с двумя солнцами, которая называется бинарной системой. Около половины всех звезд на небе входят в такие системы. Но даже простые бинарные системы могут иметь стабильные орбиты только определенного типа. На каждой из этих орбит, вероятно, будет момент, когда на планете будет либо слишком жарко, либо слишком холодно, чтобы поддерживать жизнь. Еще хуже ситуация для скопления большего количества звезд.

Наша солнечная система имеет другую «счастливую» особенность, без которой сложные жизненные формы никогда бы не смогли развиться. Например, законы Ньютона разрешают орбитам планет иметь либо форму окружности, либо эллипса (Эллипсы являются сплющенными окружностями, шире по одной оси и уже по другой). Степень, с которой эллипсы сплющены, называется «эксцентриситет», значение которого лежит между нулем и единицей. Эксцентриситет, близкий к нулю, означает, что форма близка к окружности, а эксцентриситет, близкий к единице, означает, что форма очень сплющена. Кеплер опроверг идею, что планеты не вращаются по идеальным окружностям, но орбита земли имеет эксцентриситет около 2 процентов, что означает почти идеальную окружность. Как оказывается, это — счастливое стечение обстоятельств.

Погодные сезонные периоды на Земле определяются, в основном, наклоном земной оси вращения относительно плоскости своей орбиты вокруг Солнца. Зимой в северном полушарии, например, северный полюс отклонен от Солнца. Тот факт, что в это время Земля находится на самом близком расстоянии к Солнцу — 91.5 миллионов миль, в отличие от 94.5 миль в начале июля — незначительно влияет на температуру, по сравнению с эффектом от наклона ее оси. Но для планет, имеющих большой эксцентриситет, различные расстояния от Солнца играют большую роль. На Меркурии, например, с 20 % эксцентриситетом, температура на 200 градусов по Фаренгейту выше, когда планета приближается к Солнцу (перигелий), чем когда она находится на самом далеком расстоянии от Солнца (афелий). Фактически, если бы эксцентриситет земной орбиты приближался к единице, наши океаны закипели, когда мы достигали ближайшей точки к Солнцу, и замерзали, когда бы мы удалялись, не создавая приятных условий для отпуска ни зимой, ни летом. Большой орбитальный эксцентриситет не благоприятен для жизни, поэтому нам посчастливилось, что наша планета имеет эксцентриситет, близкий к нулю.

Также удача в соотношении массы нашего Солнца и расстоянии от него. Потому что масса Солнца определяет количество энергии, которое оно выделяет. Большие звезды имеют массу, больше солнечной, более чем в сотни раз, тогда как маленькие — в сотни раз меньше. И еще, предполагая, что дистанция между Землей и Солнцем остается такой же, а наше Солнце имело бы массу на 20 % меньше или больше, то на Земле было бы холоднее, чем сейчас на Марсе, или жарче, чем на Венере.

Обычно, рассматривая какую-либо звезду, ученые определяют пригодную для жизни зону, как узкое пространство вокруг звезды, в которой температура позволяет существовать воде в жидком состоянии. Пригодную для жизни зону иногда называют «зоной Златовласки», потому что условие, чтобы вода была жидкой, означает, что подобно Златовласке, развитие разумной жизни требует, чтобы температура планеты была «в самый раз». Пригодная для жизни зона в нашей солнечной системе, описанная выше, является очень узкой. К счастью для тех, кто наделен разумом, Земля угодила в нее!

Ньютон

считал, что наша удивительная, пригодная для жизни солнечная система не «возникла из хаоса с помощью законов природы». Напротив он настаивал, что порядок во Вселенной был «создан Богом и поддерживается им до этих дней в том же состоянии и тех же условиях». Легко понять, почему он так думал. Много невероятных совпадений, которые произошли, чтобы дать нам существование, и дружественное человечеству устройство мира, действительно приводят в замешательство, если бы только наша солнечная система была единственной во Вселенной. Но в 1992 году поступили первые подтвержденные наблюдения за орбитами планет других звезд, как наше Солнце. Теперь мы знаем сотни таких планет, и можно предположить, что существует множество других среди многих миллиардов звезд в нашей Вселенной. Случайное совпадение наших планетарных условий — единственное Солнце, удачная комбинация расстояния между Землей и Солнцем, а также солнечная масса — гораздо менее удивительно, чем то, что Земля была аккуратно устроена как раз для благоприятного существования человечества. Существует много разных планет. На некоторых — минимум на одной — есть жизнь. Понятно, что когда живые существа на планете, которая поддерживает жизнь, изучают мир вокруг себя, они обязаны признать, что окружающая их среда соответствует условиям для их существования. Это позволяет преобразовать последнее утверждение в научный принцип: Именно наше существование устанавливает правила, определяющие, где и когда возможно наблюдать мир. Сам факт нашего существования вводит ограничения на условия окружающей среды, в которой мы находимся. Этот принцип называется слабым антропным принципом (обусловленный влиянием человека). (Мы скоро увидим, почему применено прилагательное «слабый»). Вместо термина «антропный принцип» лучше было бы использовать «принцип отбора», потому что этот принцип указывает на то, как наши знания о нашем существовании устанавливают правила, которые отбирают из всех возможных сред, только те среды, условия на которых позволяют существовать жизни.

Хотя это может звучать несколько философски, но слабый антропный принцип может быть использован, чтобы делать научные прогнозы. Например, сколько лет Вселенной? Как мы вскоре увидим, для нашего существования Вселенная должна такие элементы как углерод, который производится при горении элементов внутри звезд. Углерод должен быть потом распространен в пространстве в результате вспышки сверхновой звезды, и, в конечном итоге, стать частью планеты в во вновь созданной солнечной системе. В 1961 году физик Роберт Дик показал, что такие процессы занимают свыше 10 миллиардов лет, поэтому наше существование означает, что наша Вселенная должна быть минимум взрослее. С другой стороны, Вселенная не может быть много старше 10 миллиардов лет, ведь в далеком будущем все топливо звезд будет выработано, а нам для существования нужны горячие звезды. Следовательно, нашей Вселенной около 10 миллиардов лет. Это не достаточно точный прогноз, но это похоже на правду — в соответствие с последними данными Большой взрыв произошел около 13.7 миллиардов лет назад.

Как и в случае с возрастом Вселенной, антропные прогнозы дают, обычно, ряд значений для некоторой физической величины точнее, чем ее вычисление. Поэтому наше существование, в то время как это не могло бы потребовать особой ценности некоторого физического параметра, часто зависит от таких параметров, не изменяющихся слишком от того значения, которое мы фактически имеем. Мы, к тому же, предполагаем, что существующие условия в нашем мире являются типичными для условий ограниченных антропным принципом. Например, если только ограниченные орбитальные эксцентриситеты, скажем, между нулем и 0,5, позволят развиваться жизни, то эксцентриситет 0,1 нас не удивит, потому что среди всех планет во Вселенной, вероятно, значительный процент составляют орбиты с таким маленьким эксцентриситетом. Но если бы оказалось, что Земля переместилась на орбиту с почти совершенной окружностью, с эксцентриситетом, скажем, 0,00 000 000 001, это сделало бы Землю действительно исключительной планетой, и заставило бы нас найти объяснение, почему мы живем в таком уникальном доме. Эта идея иногда называется принципом посредственности.

Счастливое стечение обстоятельств в отношении формы планетарных орбит, массы Солнца и так далее называется энвайронментальным (относящийся к окружающей среде), потому что они возникают из интуитивной прозорливости нашей окружающей среды, а не из удачных законов природы. Возраст Вселенной также является энвайронментальным фактором, поскольку существует раннее и позднее время в истории Вселенной, но мы должны жить именно в этой эре, потому что именно эта эра является подходящей для жизни. Энвайронментальное стечение обстоятельств легко понять, поскольку наше существующее окружение является только одним среди многих, которые существуют во Вселенной, и мы, очевидно, должны существовать именно в том месте, поскольку в нем поддерживается жизнь.