Антропният принцип

Сами или с помощ отвън

Една от най-трудните задачи за учените е обяснението на причините за космическата еволюция. Могат да се отделят две основни концепции:

  • самоорганизация
    • материалната Вселена е единствената реалност;
    • самопроизволно подреждане в системите към все по-сложни структури;
    • динамичният хаос поражда порядък;
    • не се поставя въпроса за целта на космическата еволюция.
  • креационизъм (творене)
    • еволюцията на Вселената се свързва с реализацията на програма, определяема от реалност от по-висш порядък от материалния свят.
    • развитието от прости системи към по-сложни се смята като изначално присъща целесъобразност.
    • като допълнителен аргумент е привлечен антропния принцип.

Що е антропен принцип

Съвременните космологични теории не могат да минат без да се засегне антропния принцип. Той е формулиран от гения на съвременната астрофизика Стивън Хокинг така:

“Ние виждаме Вселената такава, каквато е, защото ако беше друга, нямаше да ни има тук и нямаше да можем да я наблюдаваме.”

Антропния принцип може да се прилага в 2 степени на сила:

  • Слаб антропен принцип: Значенията на физическите величини в нашата Вселената са такива, че в нея на определен етап на еволюция е вероятно да се появи мислещо същество – наблюдател.
  • Силен антропен принцип: Вселената трябва да има свойства, позволяващи да се развива разумен живот.

 

Съотношения, необходими за възникване на живота

Ако леко се измени например масата на някои елементарни частици животът би бил невъзможен. Съществува изключително тясна област - антропна област, в която трябва да са стойностите на основните константи за да е възможен живот в нашата Вселена.

Размерност на пространството

В пространство с N измерения точковите източници си взаимодействат със сила:

F ~ 1 / r N – 1, където r е разстоянието между източниците.

Още през 20-те години на XX век П. Еренфест доказал, че в пространства с повече от 3 измерения ще са невъзможни устойчивите орбити на планетите, както и на електроните. При N < 2 движението ще става в ограничена област. Само при N = 3 е възможно това богатство на движения, което наблюдаваме във Вселената.

Масите на електрона, протона и неутрона

Причината атомът на водорода да е стабилен е факта, че свободният неутрон е малко по-тежък от двойката протон+електрон. Ако неутронът беше по-лек дори с 0.05 процента, атомът водород бързо би се превръщал в неутрон. В резултат материята не би съществувала във вид на атоми и молекули, а само купища неутрони.

Разликата между масите на протона и неутрона е много малка – едва 10-3 от масата на протона. Ако беше по-голяма нямаше да има сложни елементи.

Съществуването на деутрона и несъществуването на дипротона

За организирането на структури е необходимо и привличане.

Привличането между протон и неутрон се оказва почти “на границата”: тяхното свързано състояние (деутрон) съществува, но е много слабо свързано и затова има достатъчно големи размери, което прави възможно реакцията на горене на водорода в звездите. Ако силата на протон-неутроното взаимодействиe е била по-малка, деутронът щеше да е нестабилен и реакцията на горене на водорода би прекъснала. Ако пък връзката е по-силна, то размерите на деутрона щяха да са по-малки и реакцията на горене нямаше да е така интензивна. И в двата случаи енергията на звездите нямаше да е достатъчна за да се появи живота.

В нашия свят два протона не образуват свързано състояние: силното им взаимодействие макар и да превишава кулоновата бариера, все пак е недостатъчно силно. Ако константата на силното взаимодействие е малко по-голяма, то дипротоните биха били стабилни частици. Това би имало катастрофални последствия за еволюцията на Вселената: още в първите й дни целият водород би изгорял в хелий и нямаше да има звезди.

Константите на взаимодействията

Константата на електромагнитното взаимодействие също не може съществено да се отклонява от своята стойност 1/137. Ако беше, например 1/80, то всички частици, имащи маса на покой биха се анихилирали и Вселената щеше да се състои само от частици без маса като фотоните например.

Ако константата на гравитационното взаимодействие е с 8-10% по-малка, все още нямаше да са възникнали галактиките и звездите, а ако беше по-голяма с 8-10% еволюцията на звездите щеше да протича твърде бързо.

Резонанса на ядрото на въглерод-12

Известно е, че в началото цялата материя във Вселената била почти само водород и хелий. Ядрата хелий са крайно стабилни сами по себе си, и затова не е гарантирано образуването на по-големи количества от по-тежки елементи в звездите.

Въглеродът, главният градивен компонент на живите организми, се образува вследствие на термоядрен синтез от 3 ядра хелий, т. н. алфа частици. Синтезът става на два етапа:

  • съединяват се само две aлфа частици, но полученото ядро на изотопа берилий-8 е неустойчиво и бързо се разпада.
  • ако преди разпада успее да се присъедини още една aлфа частица, става отделяне на определена порция  енергия и се образува въглерод.

Известният астрофизик Фред Хойл още през 1953 г. предсказал резонанса (възбуденото състояние) на ядрото на въглерода с квантово енергийно ниво 7.65 МeV (милион електронволта). Тази стойност превишава с малко 7.4 МeV, което е порцията енергия, която се поглъща при синтеза. Само при такова ниво три атома хелий ще могат да се съединят в атом въглерод в недрата на звездите.

Ако ядрото на берилия беше устойчиво, въглеродът пак би се синтезирал, но термоядрения синтез в звездите би протичал доста по-бързо. Звездите практически биха се взривявали, вместо да светят милиарди години.

 

И това не е всичко. Но казаното е достатъчно човек да добие усещането, че във Вселената всичко е настроено така, че да се появи живот. И не само да се появи, но и да просъществува достатъчно дълго за да може да я наблюдава и изучава. Как може да излезем от това положение, без намесата на разни свръхсъщества?
Прочети още ...

Хипотези

Вашият коментар

Or

Вашият email адрес няма да бъде публикуван Задължителните полета са отбелязани с *

*


Можете да използвате тези HTML тагове и атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>