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:

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

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?