Антропный принцип: занимает ли человек исключительное место во Вселенной?

человеческие  законы полностью  противоречат законам  Вселенной.

2. Условия существования  жизни

В проблематике, связанной с жизнью во Вселенной, приходится сталкиваться с тремя  типами условий: допустимые, необходимые и достаточные. Между этими типами условий не всегда проводится четкая грань, что является причиной ряда недоразуменяй, в том числе и при обсуждении АП. Чтобы избежать подобных недоразумений, поясним, в каком смысле будут в дальнейшем употребляться эти понятия.

Рассмотрим некоторую  систему S, в которой реализуются  определенные условия. Условия могут  быть качественные и количественные. Качественные условия означают наличие (или отсутствие) в системе какого-либо свойства (например, наличие атмосферы на планете). Количественные - выражаются численными значениями некоторых параметров, при этом значения параметров задаются в определенном интервале. Так, можно говорить об определенном интервале температурных условий и т.д. По существу, качественные условия тоже сводятся к количественным. Поэтому можно считать, что каждое условие задается определенным интервалом изменения параметра р_i и, может быть выражено с помощью соответствующих неравенств. Будем говорить, что условие выполняется (или имеет место) в системе S, если выполняется соответствующее неравенство.

Определим теперь необходимые и достаточные условия. Условие будем считать необходимым  для жизни в системе S, если при  наличии этого условия жизнь  в системе S существует, а при его отсутствии жизнь в ней становится невозможной. Обычно существует целый комплекс необходимых условий. Если, по крайней мере, одно из них не выполняется, жизнь в данной си-теме невозможна. Поэтому, если выполнена часть из полного набора необходимых условий, то этого недостаточно для существования жизни в рассматриваемой системе. Жизнь в системе S может существовать в том и только в том случае, когда в ней реализуется весь набор необходимых условий. Этот набор образует комплекс необходимых и достаточных условий. Каждое условие комплекса необходимо для жизни, но только все вместе они являются достаточными. Набор параметров, которые связаны с необходимыми и достаточными условиями, будем называть жизненно важными параметрами.

С необходимыми условиями тесно связаны непригодные или запрещающие условия. Будем называть так условия, которые исключают существование жизни в системе S, делают ее непригодной для жизни. Каждое запрещающее условие равнозначно отсутствию соответствующего (противоположного ему) необходимого условия. Запрещающие условия также связаны с жизненно важными параметрами.

Если в системе  существует жизнь, это значит, что  в ней выполнены все необходимые  и достаточные условия и не выполняется ни одно запрещающее  условие. Последнее означает, что  ус

ловия в системе не препятствуют существованию в ней жизни. Такие условия будем называть допустимыми. Все необходимые условия, конечно, являются допустимыми, но не всякое допустимое условие будет необходимым для жизни. Многие допустимые условия не являются необходимыми.

Среди них можно  выделить два класса условий: 1) допустимые условия, не связанные с жизненно важными параметрами, и 2) допустимые условия, связанные с жизненно важными  параметрами (но, тем не менее, не являющиеся необходимыми).

Рассмотрим допустимые условия первого класса. Пусть мы хотим создать оранжерею для выращивания зеленых растений. Одним из необходимых условий существования и нормального развития растений является наличие солнечного света. Для этого требуется обеспечить прозрачное покрытие оранжереи. С этой целью можно использовать либо стекло, либо прозрачную пленку. Реализация того или иного варианта приведет к изменению условий внутри оранжереи. Но это, практически, не скажется на развитии растений. Поэтому оба варианта можно считать допустимыми. Еще меньшее влияние оказывает материал каркаса; его можно сделать из дерева или из металла, металлический каркас можно сделать сварной или скрепить на болтах - все это существенно не повлияет на условия в оранжерее.

В каждой системе  существует множество подобных параметров, несущественных для жизни. Их изменение не оказывает заметного влияния на условия жизнедеятельности в системе, они не препятствуют жизни, но и не способствуют ее развитию. Будем называть эти параметры нейтральными, а условия, связанные с ними - нейтрально-допустимыми. Разумеется, нейтрально-допустимые условия не являются необходимыми, поскольку они не связаны с жизненно важными параметрами.

Второй класс  допустимых условий (будем называть их существенно-допустимыми) связан с  жизненно-важными параметрами, но отличается более узким интервалом их изменения, по сравнению с необходимыми условиями. Рассмотрим пример с нашей оранжереей. Пусть оптимальная температура для данного вида растений составляет 20°С, и пусть растения нормально развиваются при температуре от 10°С до 30°С и гибнут при температуре ниже 0°С и выше 50°С. Установим в оранжерее температурный режим 20° ± 1°. Эти условия будут, конечно, допустимыми. Более того, они весьма благоприятны для развития растений. Но они не являются необходимыми. Мы можем изменить эти условия, немного расширив диапазон температурных изменений - условия станут менее благоприятными, по вполне допустимыми. Постепенно расширяя диапазон температурных условий, мы выйдем за границу благоприятных условий, условия станут неблагоприятными, хотя они все еще будут допустимыми. Наконец, двигаясь таким образом, мы подойдем к пределу, за которым жизнь растений станет невозможной. Очевидно этот предел определяет необходимые температурные условия в нашей системе. Таким образом, можно сказать, что необходимые условия являются предельно неблагоприятными или предельно-допустимыми.

Хотя существенно-допустимые условия (за исключением предельно-допустимых) не являются необходимыми для жизни, выполнение этих условий автоматически приводит к выполнению соответствующих (связанных с теми же параметрами) необходимых условий.

В обитаемой  системе условия (все вместе и  каждое в отдельности) являются допустимыми. Это утверждение тривиально. Но совсем не тривиальным является заключение о том, к какому типу допустимых условий относится то или иное свойство системы. Оно может быть нейтрально-допустимым, или существенно-допустимым, или необходимым для жизни. В двух последних случаях это означает, что рассматриваемый параметр относится к числу жизненно важных. С выяснением характера условий во Вселенной и связано применение антропного принципа. 

3. На пути к антропному  принципу

Во Вселенной, вероятно, возможны разные формы жизни, но в дальнейшем, говоря о жизни, я буду подразумевать только водно-углеродную форму, к которой принадлежим мы сами. Это делается не из "патриотизма", а по той причине, что при обсуждении антропного принципа имеется в виду именно эта форма жизни.

Применительно к этой форме жизни существенной характеристикой Вселенной можно считать то, что жизнь существует в ней лишь локально, в ограниченных (и притом очень небольших) областях. Это отличает Вселенную от таких однородных систем, как например, земная биосфера, где жизнь существует повсюду, и условия в каждой точке являются необходимыми и достаточными для жизни, а любое свойство биосферы является допустимым, совместимым с жизнью. Однако, применительно ко всей планете Земля, отмеченная однородность нарушается. Если

выйти за пределы  биосферы, условия становятся непригодными для жизни (например, условия в атмосфере выше озонового слоя).

Рассмотрим это  свойство неоднородных (в указанном  выше смысле) систем на примере Солнечной  системы. Здесь локальные условия, по отношению к фактору жизни, весьма различны. На Земле, в пределах биосферы, выполняется комплекс необходимых и достаточных условий. Но в других местах Солнечной системы, на других планетах, в межпланетной среде - условия непригодны для жизни. Между тем, Земля входит в состав Солнечной системы. Значит условия Солнечной системы в целом (включая условия в областях, где жизнь развиваться не может) должны допускать существование в ней жизни - хотя бы на одной планете Земля. Более того, раз в Солнечной системе есть жизнь, значит а ней реализовался комплекс необходимых и достаточных условий. Не будем анализировать этот комплекс. Для наших целей важнее подчеркнуть другое. Существует множество условий в Солнечной системе, которые не препятствуют существованию жизни на Земле, но неизвестно, являются ли они существенными для жизни. Необходимо ли для жизни на Земле наличие других планет (где нет жизни)? Необходимо ли для этого кольцо астероидов и другие "глобальные" характеристики Солнечной системы, являются ли они нейтрально-допустимыми или необходимыми для жизни?

Перейдем теперь ко Вселенной в целом. Многие области Вселенной непригодны для жизни. Но поскольку жизнь во Вселенной существует, то условия в ней должны быть допустимыми, они должны допускать существование жизни, хотя бы в некоторых локальных областях Вселенной. Это тривиально. Но какие из допустимых условий во Вселенной можно считать необходимыми для жизни? Очевидно, к ним можно отнести существование звезд и планет (хотя это утверждение требует, на самом деле, серьезного обоснования). Менее очевидно, насколько необходимы для жизни галактики. Должны ли звезды, чтобы обеспечить возникновение около них жизни, объединяться в гигантские системы? И, если да, то могут ли эти системы иметь произвольные параметры, или они должны соответствовать параметрам типичных галактик? Еще менее очевидно, насколько необходимы для жизни скопления галактик и, наконец, вся расширяющаяся Метагалактика. Насколько, вообще, "глобальные" свойства Вселенной необходимы для жизни? Иными словами, в какой мере существенные черты Вселенной совпадают с жизненно-важными

параметрами, или  они играют роль каркаса в рассмотренном  выше примере с оранжереей?

Ответ, который  дает на этот вопрос антропный принцип  оказался весьма неожиданным. Он позволил связать наиболее характерные существенные черты Вселенной, а позднее и  фундаментальные свойства материи с существованием во Вселенной жизни (и человека).

Важный шаг  в этом направлении был сделан Г.М.Идлисом. Он поставил вопрос таким  образом: "Почему наблюдаемая нами часть Вселенной представляет собой  расширяющуюся систему галактик, состоящих из звезд с обращающимися вокруг них планетами, на одной из которых обитаем мы? Нельзя ли решить этот вопрос, исходя из самого факта нашего существования?"². На основе проведенного анализа, полностью отдавая себе отчет в ориентировочности выполненных оценок и расчетов, Г.М.Идлис пришел к выводу, что основные черты наблюдаемой нами астрономической Вселенной являются характерными для любой обитаемой космической системы³. Иными словами, космическая система может стать обитаемой лишь в том случае, если она включает в себя планеты, обращающиеся вокруг звезд, составляющих звездные системы (с параметрами, соответствующими параметрами типичных галактик), "входящие в "расширяющуюся метагалактику", которая, подобно нашей Метагалактике, оказывается "замкнутой", т.е. ее размеры, по крайней мере, сравнимы с радиусом кривизны ее пространства, и ее свойства описываются в первом приближении релятивистскими космологическими моделями"⁴. А это значит, что наиболее существенные черты наблюдаемой нами Вселенной, ее "глобальные" свойства оказываются необходимыми для возникновения и развития жизни.

Это обстоятельство позволяет понять, почему окружающий нас мир таков, как он есть, почему наблюдаемая Вселенная обладает отмеченными выше свойствами. Согласно Г.М.Идлису, это объясняется тем, что мы наблюдаем заведомо не произвольную область Вселенной, а именно ту, особая структура которой сделала ее пригодной для возникновения и развития жизни. Что же касается других областей Вселенной, то в них, по мнению Г.М.Идлиса, могут реализоваться иные физические условия, радикально отличные от условий, в нашей Метагалактике, что делает их непригодными для жизни во всяком случае в известной нам форме)⁵. В позднейших формулировках АП эта идея была конкретизирована в представлении об ансамбле миров-вселенных, в котором может быть выделено "познаваемое подмножество" с благоприятными для жизни условиями.

На возможное  существование связи между наличием условий, допускающих развитие жизни  в окружающей нас области Вселенной (Метагалактике), и другими характеристиками этой области обращал внимание АЛ.Зельманов⁶. В этой связи он указывал на красное смещение, как один из факторов, благоприятствующих появлению и развитию жизни. Напротив, смена расширения сжатия привела бы к таким условиям, которые сделали бы невозможным существование жизни.

Таким образом, уже на данном этапе формирования АП были сформулированы две главные  относящиеся к нему идеи: 1) основные черты наблюдаемой Вселенной  связаны с существованием в ней  жизни (и человека ) - они являются необходимыми для возникновения и развития жизни ; 2) это объясняется тем, что мы наблюдаем не произвольную область Вселенной, а ту, в которой существует познающий эту Вселенную субъект (наблюдатель) и в которой реализовались необходимые для его существования условия. АЛ.Зельманов сформулировал эти две идеи в виде следующего положения: "мы являемся свидетелями процессов определенного типа потому, что процессы другого типа протекают без свидетелей"⁷. Эта формулировка, по существу совпадает с позднейшими формулировками АП (например, формулировкой Б.Картера, см.ниже), хотя сам термин "антропный принцип" на данном этапе его становления еще не использовался.

На этом этапе  анализировались, главным образом, наблюдаемые свойства Вселенной, и  суждения относились преимущественно к наблюдаемой области Вселенной. При этом обнаружилась связь между "глобальными", крупномасштабными, астрономическими свойствами Вселенной и возникновением в ней

жизни (и познающего субъекта). На последующем этапе  была обнаружена более глубокая связь - между наличием жизни во Вселенной и фундаментальными физическими параметрами материального мира. При этом анализировались как наблюдаемые, так и теоретические свойства Вселенной в целом (а не только ее наблюдаемой части), описываемые космологическими моделями. Тогда же стал использоваться термин "антропный принцип".