Чи можна залучити антропний принцип для пояснення вельми особливої природи Великого вибуху? Чи можна розглядати цей принцип як частину інфляційної картини, у якій початково хаотичний стан із максимальною ентропією може зрештою привести до Всесвіту, подібного до того, у якому ми живемо, де виконується Другий закон термодинаміки? Як загальний аргумент можна стверджувати, що Другий закон істотний для життя, як ми його розуміємо; крім того, значення густини й температури, розподіл і склад речовини мають бути такими, щоб сприяти існуванню життя.
Антропний принцип
Існує кілька позицій, які можна зайняти щодо цього суперечливого принципу. Як колись сказав фізик Фрімен Дайсон, «Всесвіт наче знав, що ми прийдемо». Це ілюстрація сильного антропного принципу, який полягає в ідеї, що точне налаштування фізичних констант не було випадковістю, а передбачає певний задум. (Слабкий антропний принцип просто стверджує, що фізичні константи Всесвіту такі, що можливе існування життя і розуму).
Фізик Дон Пейдж підсумував різні форми антропного принципу, які пропонувалися в різні роки.
- Слабкий антропний принцип: «Те, що ми бачимо у Всесвіті, обмежується вимогою нашого існування як спостерігачів».
- Сильно-слабкий антропний принцип: «Принаймні в одному світі... зі Всесвіту багатьох світів має розвинутися життя».
- Сильний антропний принцип: «Всесвіт повинен мати певні властивості, щоб у якийсь момент у ньому розвинулося життя».
- Кінцевий антропний принцип: «Розум має розвинутися у Всесвіті, після чого він ніколи не загине».
Однією з фізиків, які серйозно сприймають сильний антропний принцип і стверджують, що це ознака існування Бога, є Віра Кістяківська, фізик із Массачусетського технологічного інституту. Вона каже: «Витончена досконалість фізичного світу, що відкривається нашому науковому погляду, вимагає присутності божественного». Ще одним ученим, який підтримує цю думку, є Джон Полкінггорн, фізик, що займався частинками, який залишив свою посаду в Кембриджському університеті й став священником англіканської церкви. Він пише про те, що Всесвіт — це «не просто «якийсь світ», він особливий і тонко налаштований для життя, оскільки є творінням Творця, чия воля в тому, щоб усе було саме так». І справді, сам Ісаак Ньютон, якому належить концепція непорушних законів, що керують рухом планет і зір без жодного божественного втручання, вважав, що витонченість цих законів указує на існування Бога.
Але нобелівський лауреат Стівен Вайнберг не підтримує такого погляду. Він визнає всю привабливість антропного принципу: «Для людей практично непереборним є прагнення вірити в те, що ми маємо якесь особливе відношення до Всесвіту, що людське життя — не просто більш-менш безглуздий результат ланцюга випадковостей, який тягнеться від перших трьох хвилин після Великого вибуху, а що ми були якимось чином закладені від самого початку».
Однак на завершення він каже, що сильний антропний принцип — це «навряд чи щось більше, ніж порожня містична нісенітниця».
Інші фізики також не надто переконані в силі антропного принципу. Нині покійний фізик Гайнц Пейджелс був дуже захоплений антропним принципом, але зрештою втратив до нього інтерес, оскільки цей принцип не мав прогностичної сили. Ця теорія не піддається перевірці. Крім того, не існує способів отримати з неї якусь нову інформацію. Натомість вона несе нескінченний потік порожніх тавтологій — «ми тут тому, що ми тут».
Гут також відкидав антропний принцип, стверджуючи: «Мені важко повірити, що хтось узагалі став би використовувати антропний принцип, якби ми мали краще пояснення. Мені ще не доводилося чути, наприклад, про антропний принцип у світовій історії... Люди займаються антропним принципом, коли не можуть придумати чогось кращого».
До того ж Всесвіт має існувати достатньо довго, щоб могла діяти еволюція, і т. д. Іноді цей аргумент використовують у зв’язку з положеннями інфляційної теорії. Відповідно до них виходить, що, хоча початковий стан може й не зазнавати інфляції, для отримання згладженого Всесвіту на кшталт того, який ми спостерігаємо, нам достатньо мати деяку малу область початкового просторово-часового «многовиду» відразу після Великого вибуху, достатньо гладку, щоб у ній відбулася інфляція; при цьому весь нинішній спостережуваний Всесвіт виникає внаслідок інфляції цієї малої гладкої області.
Міркування звучить приблизно так: «Щоб могло існувати розумне життя, потрібен великий Всесвіт із часовими масштабами, достатньо великими, щоб еволюція могла відбутися за сприятливих умов, і т. д. Для цього необхідна інфляція, що починається з нашої малої гладкої початкової області й, розпочавшись, дає нам дивовижно величезний спостережуваний Всесвіт, який ми знаємо».
Ця картина виглядає настільки романтичною, що, здавалося б, цілком несприйнятлива до будь-якої наукової критики. Я так не вважаю. Повернімося до того надзвичайного ступеня точності (або до «тонкого налаштування»), який видається необхідним, щоб отримати той Великий вибух, наслідки якого ми спостерігаємо. Необхідна точність, що стосується об’єму фазового простору, становить щонайменше одну частину на $10^{10^{123}}$. Показник $10^{123}$ відповідає ентропії чорної діри з масою, що дорівнює масі спостережуваного Всесвіту. Але чи справді нам потрібен увесь спостережуваний Всесвіт, щоб могло виникнути розумне життя? Це видається малоймовірним. Важко уявити, щоб для
цього було потрібно хоч щось навіть за межами нашої Галактики. Хоча й можливо, що розумне життя — дуже рідкісне явище, і тому для його надійної появи потрібен дещо більший простір. Проявімо щедрість і вимагаймо, щоб область радіусом в одну десяту відстані до краю спостережуваного Всесвіту нагадувала той Всесвіт, який ми знаємо, при цьому нас не турбуватиме, що відбувається поза цією областю. Область фазового об’єму можна обчислити так само, як це було зроблено раніше. Ми отримаємо, що маса цієї області становить $10^{-3}$ від попередньої; це дає ентропію чорної діри, що становить $10^{-6}$ від попередньої. Отже, точність, потрібна нашому «творцеві», щоб побудувати цю область меншого об’єму, становить тепер лише
одну частину на $$10^{10^{117}}.$$
Погляньмо на рис. 1б. Наш “творець” тепер потребує помітно меншої, ніж раніше, «малої гладкої області» початкового «многовиду». Творець набагато швидше натрапить на цю меншу гладку область, ніж на дещо більшу, яку ми розглядали раніше.
Припускаючи, що в малій області інфляція діє так само, як у великій, але створює пропорційно менший Всесвіт, можна оцінити, наскільки частіше Творець натрапить на малу область, ніж на велику. Ця величина не перевищує
$$10^{-10^{117}}:10^{-10^{123}}\approx 10^{10^{123}} $$
(у межах точності, вираженої найбільшим показником). Видно, що для Творця було б украй марнотратно (з погляду ймовірності) займатися побудовою зайвої віддаленої частини Всесвіту, яка насправді не потрібна для нашого існування, тож антропний принцип виявляється непотрібним!
Деяких читачів може непокоїти, що через таку «економію» з боку Творця з’явиться менша кількість розумних істот. Існує така проблема чи ні, це все одно не пояснює, чому має місце крайня «марнотратність». Було б набагато «дешевше», з погляду ймовірності (оцінюваної за розміром відповідних ящиків у фазовому просторі), а саме в $10^{10^{123}}$ разів, створити $10^3$ менших областей Всесвіту з інфляцією (що дає нам ту саму кількість розумних істот, що й один більший Всесвіт), ніж одну більшу область Всесвіту (рис. 1в).
Щоб показати, наскільки слабким є антропний принцип у зазначеному відношенні, розгляньмо такі факти. Життя на Землі, безперечно, не потребує безпосередньо реліктового випромінювання. Фактично нам не потрібна навіть дарвінівська еволюція! Було б набагато «дешевше» в імовірнісному сенсі створити розумне життя з хаосу, утвореного газом і випромінюванням. (Оцінки показують, що вся Сонячна система, включно з її живими мешканцями, могла б виникнути шляхом випадкових зіткнень частинок і випромінювання з імовірністю не меншою, ніж одиниця, поділена на $10^{10^{60}}$.) Число $10^{10^{60}}$ мізерно мале порівняно з $10^{10^{123}},$, необхідним для Великого вибуху спостережуваного Всесвіту.
Нам не потрібно, щоб Великий вибух мав спостережувану однорідну конфігурацію. Нам не потрібен Другий закон до моменту виникнення життя. Для «Творця» було б набагато «дешевше» не займатися всім цим. Інфляція тут не допоможе. Всесвіт за «жорсткої економії», прийнятої творцем лише для того, щоб створити розумне життя, має бути набагато ближчим до Всесвіту в) б), ніж до картини а), незалежно від інфляції!
Усе це є лише підтвердженням аргументу, що не варто припускати, ніби відповідні умови у Всесвіті виникли шляхом певного випадкового початкового вибору. У тому, з чого починався Всесвіт, справді є щось вельми особливе. Мені вбачаються два можливі підходи до цієї проблеми. Вибір між ними є питанням наукової позиції. Можна прийняти, що початковий вибір був «актом божественного творіння» (чимось на кшталт фантастичної картини на рис. 2).
А можна спробувати побудувати наукову математичну теорію, що пояснює надзвичайно специфічну природу Великого вибуху. Сам я однозначно схиляюся до того, щоб спробувати зрозуміти, як далеко ми можемо просунутися в межах другої можливості. Ми користуємося вельми точними математичними законами, що описують поведінку фізичного світу.
Виявляється, однак, що нам потрібне ще щось винятково точне, а саме закон, що визначає саму природу Великого вибуху. Але Великий вибух є сингулярністю простору-часу, а наші сучасні теорії не вміють працювати з такими об’єктами.
Ми очікуємо, однак, що ця проблема буде розв’язана певною квантовою теорією гравітації, у якій будуть належним чином об’єднані закони загальної теорії відносності, квантової механіки і, можливо, також деякі інші поки що невідомі фізичні складники.
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (12):
Энтропия черной дыры с массой, равной массе наблюдаемой Вселенной равна 16*10^80 степени.А не такая огромная как указанно сдесь.Поэтому эта статья подтверждает антропный принцип и "экономию" Творца.
А насчет оценки возникновения солнечной системы 10^600 степени путем случайного столкновения,это полная чушь!!! Т.к. вероятность напечатывания текста Гамлета обезъяной равна 1/3,4*10^183946 и даже подсчитано если вся обозримая часть Вселенной была бы заполнена обезьянами, печатающими на протяжении всего времени ее существования, вероятность набора ими одного-единственного экземпляра книги составляет тем не менее лишь величину 1/10183.800. То что тогда говорить о вероятности возникновения солнечной системы путем случайного столкновения частиц!
>Энтропия черной дыры с массой, равной массе наблюдаемой Вселенной равна 16*10^80 >степени.А не такая огромная как указанно сдесь.
Как известно, энтропия черной дыры равна площади поверхности её горизонта выраженной в единицах планковской площади $$S_{BH}=\frac{\pi R_H^2}{L_{pl}^2} \approx 10^{123},$$ где $R_H$ хаббловский радиус, а $L_{pl}$ планковская длина
>Поэтому эта статья подтверждает >антропный принцип и "экономию" Творца.
Откуда это следует я не понимаю.
>А насчет оценки возникновения солнечной системы 10^600 степени путем случайного >столкновения,это полная чушь!!!
Читайте внимательнее у меня написано не $10^{600}$ а совсем другая величина $$10^{10^{60}}$$
Как известно, энтропия черной дыры пропорциональна площади её горизонта событий:
, где A — площадь горизонта событий или Площадь сферы где r=R-хаббловский радиус,где — редуцированная постоянная Планка, c — скорость света, k — постоянная Больцмана, G — гравитационная постоянная.Представления о чёрной дыре были скорректированы С. Хокингом в 1975 году.Есть и другие оценки энтропии Вселенной,но они не превышают 3,1•10104Как известно,из курса школьной математики 10^600 = 10^10^60
"Как известно,из курса школьной математики 10^600 = 10^10^60"
10^60=1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 !!! а 10^10^60 это 10^1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 Кто-то в школе математику плохо учил!
Школьный курс математики вас подвёл, У вас наверное недопонимание $10^{10^{60}}=10^{\underset{10^{60}}{\underbrace{10\cdots 0}}}$ это 10 в степени 10 шестьдесят нулей, т.е в этом числе $10^{60}$ нулей, а в $10^{600}$ их всего 600, то этому тут вы неправы.
По поводу энтропии, энтропию черной дыры ввел Бекенштейт Хокинг занимался её температурой. Мы придерживаемся общепринятого подхода именно в этом случае и получается $\sim10^{123}$ т.е тут мы солидарны.
запись не обладает свойством ассоциативности (сочетательности), то есть в общем случае левая ассоциативность не равна правой ассоциативности , результат будет зависеть от последовательности действий.Так что мы оба не правы,скобки надо ставить.А вообще принято слева на право.
maksimus280280
В любом случае хорошо что возникают вопросы...
в своей недавней статейке на Мембране я тоже пришел к выводу, что эволюция жизни (или шире - космическая эволюция жизни) определяется природой Большого взрыва в самом начале при возникновении нашей Вселенной. поэтому кину здесь ссылочку на эту статейку, на всякий случай - может что-то покажется интересным (вышел сюда после ее публикации и обсуждения на Мембране):
http://www.membrana.ru/particle/16174
на основании анализа данных по эволюции жизни на Земле в моей статейке показано, что весь процесс эволюци жизни (в виде процесса особой организации барионной материи в некоторой области пространства Вселенной) происходит за огранниченное время - около 13.7 миллиардов лет . в течение этого времени происходят скачки/шаги эволюции жизни (на основе барионной материи) с переходом на новые качественные уровни ее организации. при этом времена переходов равномерно уменьшаются. такая эволюция барионной материи (при которой происходит накопление информации о нашем мирев в некой области пространства Вселенной) стремится к особой точке во времени - к так называемой точке Сингулярности, после которой.дальнейший ход эволюции становится неопределенным.
такая картина эволюции жизни (и всей нашей Вселенной в целом!) напоминает и хорошо согласуется с представлениями Пьера Шардена, изложенными в его известной работе "Феномен человека" еще в 1937-1948 годах (!), где он ввел понятие точки Омега, фактически и являюшейся точкой сингулярности.