Экология: биология взаимодействия. 2.17. (дополнение) Антропный парадокс
Изучая особенности отношений человечества со средой своего обитания, мы принимаем наше существование как состоявшийся факт. Могло ли быть иначе? Тем не менее, согласно современным взглядам, существование человечества, как и жизни на Земле вообще — результат соединения целого ряда благоприят...
Українська (найновіша версія) / Російська мова (оновлення припинено)
2.16. (доповнення) Пошуки життя в Сонячній системі
Д. Шабанов, М. Кравченко. Екологія: біологія взаємодії
Розділ 2. Біосферологія
3.01. Екосистеми та біогеоценози
2.17. (доповнення) Антропний парадокс
Коли ти стоїш сам на порожньому плато, під
бездонним куполом Азії, у синяві якої пілот
чи ангел зрідка розводить свій хмарочос;
коли ти мимоволі здригаєшся, відчуваючи, як ти малий,
пам'ятай: простір, якому, здається, нічого
не потрібно, насправді дуже потребує
погляду з боку, критерію порожнечі.
І надати цю послугу здатний тільки ти.
Йосип Бродський. «Настанова» (1987)
Вивчаючи особливості відносин людства з середовищем свого існування, ми сприймаємо наше існування як доконаний факт. Чи могло бути інакше? Проте, згідно з сучасними поглядами, існування людства, як і життя на Землі взагалі, — результат поєднання цілого ряду сприятливих умов. Це:
— велика маса Землі, достатня для утримання біля неї потужного шару атмосфери, але не така велика, щоб ця атмосфера згущувалася, як на планетах-гігантах;
— сильне магнітне поле, що відхиляє космічні частинки великих енергій;
— наявність великої кількості води в трьох різних агрегатних станах, що стабілізує клімат;
— оптимально підібрана орбіта (якби вона була на 5% меншою або на 1% більшою, життя було б неможливим);
— активна літосфера, що забезпечує протікання циклів БГХ;
— наявність виключно великого супутника — Місяця, що забезпечує припливи-відпливи тощо.
Співвідношення діаметрів Землі та Місяця — 4/1, тоді як діаметр Юпітера перевищує діаметр Каллісто в 20 разів, Сатурн більший за Титан за діаметром у 30 разів, Марс більший за Фобоса та Деймоса у 200 та 400 разів. Найімовірніше, Місяць був вибитий із Землі внаслідок так званого Великого удару. З'ясовується, що для того, щоб удар вирвав із Землі шматок значних розмірів, тіло, яке завдає цього удару, повинно мати строго визначені параметри і завдавати удар під строго визначеним кутом.
Дивовижна особливість системи Сонце–Земля–Місяць полягає в тому, що при погляді з земної поверхні Сонце і Місяць здаються небесними тілами, які мають однаковий розмір. Це наслідок випадкової (а чи точно «випадкової»?) відповідності їхніх дійсних розмірів і відстані від них до нашої планети.
Функції Місяця: забезпечення припливів-відпливів, що зумовлює виникнення приливних зон, необхідних для виходу життя на сушу. Його приливна тяга сповільнила обертання Землі з 4 до 24 годин на добу, причому обертання поверхні сповільнилося більшою мірою, ніж обертання металевого розплавленого ядра. Це призвело до того, що Земля має потужне магнітне поле, яке захищає живі організми від космічних променів. Турбулентні процеси в ядрі призводять до періодичного повороту магнітного поля на 180°, що, мабуть, зіграло істотну роль у зміні та розвитку біоти (і виникненні, зрештою, людини).
Нарешті, слід зазначити, що необхідною умовою нашої появи є величезна передісторія. Повинні були змінитися покоління зірок, щоб матеріал, з якого утворена Сонячна система, отримав достатнє елементарне різноманіття. Повинна була пройти колосальна за своєю тривалістю історія біосфери, щоб у ній виник наш вид. Щоб сформувати нашу здатність до осмислення космологічних проблем, мала пройти велична історія розвитку людської культури.
Крім того, слід згадати величезну кількість дивовижних збігів, які, як здається, можна виявити у співвідношеннях основних фізичних констант, що характеризують наш Всесвіт.
Для цілого ряду космічних постійних дивно часто зустрічається число 1×1040. Наприклад, у стільки разів сила гравітації менша за силу електричної взаємодії, час Хаббла більший за час Комптона, а час Комптона — за час Планка. Приблизно стільки протонів у області Хаббла (спостережуваній частині Всесвіту), а число всіх частинок у типовій зірці приблизно дорівнює цьому числу в степені 3/2. Важливо, що зміна цих характеристик могла призвести до істотної зміни Всесвіту. Якби гравітаційна постійна була трохи більшою, Всесвіт би колапсував, а меншою — розлетівся. Якби число протонів було не 1080, а, наприклад, 1086, Всесвіт чекав би колапс, а 1077 — не відбулося б утворення галактик. Вдало підібрано співвідношення кількості протонів до кількості електронів — приблизно 109 (ця величина може слугувати також мірою ентропії Всесвіту), адже існування Всесвіту можливе лише в проміжку значень від 103 до 1011. Обмеження ще жорсткіше — невеликі зміни ентропії Всесвіту вплинули б на наявне співвідношення кількості ядер водню та гелію (і всіх інших ядер), що завадило б створенню складних систем, що складаються з різнорідних атомів. Спостережуване співвідношення протонів і електронів — результат співвідношення між матерією та антиматерією в момент утворення Всесвіту (електрони розглядаються як сліди анігіляції протонів і антипротонів). Симетрії в утворенні речовини та антиречовини не було, речовини утворилося на мільйонну частку більше, причому розмір цього перевищення був дуже вдалим з точки зору створення світу зі спостережуваними властивостями. Чудово підібрані співвідношення кількості та ваги нейтрино; важливо, що різниця мас протона та нейтрона близька до маси електрона. Вдале співвідношення кількості протонів і нейтронів розглядається як результат «магії чисел» у співвідношеннях головних фізичних констант: постійної Больцмана, швидкості світла тощо (викладено за П. Девісом, 1985).
Імовірність випадкового збігу всіх цих космологічних параметрів, що забезпечили існування простору-часу, матерії, атомів, галактик і зірок за сучасними уявленнями, взагалі мізерна (багато з таких обговорюваних відповідностей тут не названо). Мабуть, є фактори, що не враховуються у звичайних космогонічних моделях. Чи не будуть ці фактори проявлятися і в майбутньому, якимось чином впливаючи на потенційну придатність Землі для існування на ній людства?
Викладені парадокси призвели до формування так званого антропного парадоксу (інші назви — принцип антропності, антропологічний принцип). Цей принцип має досить довгу історію. Вперше його сформулювали в 1955 р. казахський астроном Григорій Ідліс і російський фізик Абрам Зельманов. Широке поширення ця ідея отримала після того, як була висунута в 1973 році англійським фізиком Брендоном Картером.
Картер запропонував антропний парадокс у двох формах: «сильній» і «слабкій».
«Сильне» формулювання: «Властивості Всесвіту такі, якими вони повинні бути для того, щоб забезпечити існування людини». Альтернативний варіант: «Ось людина. Яким повинен бути Всесвіт?»
«Слабкі» формулювання: «Ми є свідками процесів певного типу тому, що інші процеси протікають без свідків»; «Те, що ми очікуємо спостерігати, має бути обмежено умовами, необхідними для нашого існування як спостерігачів». Цей підхід ґрунтується на неявній гіпотезі про існування інших Всесвітів, у яких не існує спостерігачів. Чи знімає припущення про існування інших Всесвітів парадоксальність буття нашого Всесвіту?
Особливим варіантом «сильного» формулювання є антропний принцип участі, сформульований у 1983 р. американським фізиком Джоном Вілером: «Спостерігачі необхідні для набуття Всесвітом буття». Квантова невизначеність призводить до того, що одночасно можуть бути реалізовані різні варіанти розвитку подій, і тільки в результаті взаємодії зі спостерігачем один із цих варіантів виявляється таким, що збувся, тобто набув буття (як, наприклад, у відомому парадоксі «кота Шредінгера»: кіт, який загине в результаті одного результату квантової події і залишиться живим в результаті іншого, може бути одночасно і мертвим, і живим, поки спостерігач не «зафіксує» один із цих станів).
За аналогією з цими формулюваннями можна запропонувати «дуже сильну», одним із можливих варіантів якої є й антропний принцип участі: «Існування Всесвіту, людства та кожної людини — взаємопов’язані частини одного процесу». На даному етапі довести це твердження неможливо. Воно зовсім не передбачає (хоча й не виключає) апеляції до Бога. Як мінімум, воно відображає тісний зв'язок між власним буттям і можливістю пізнання Всесвіту, відображеною в психіці кожної людини («Cogito, ergo sum», «Мислю — значить існую» — Рене Декарт). Парадоксальність запропонованого «дуже сильного» формулювання не більша за парадоксальність нашого буття.
2.16. (доповнення) Пошуки життя в Сонячній системі
Д. Шабанов, М. Кравченко. Екологія: біологія взаємодії
Розділ 2. Біосферологія
3.01. Екосистеми та біогеоценози