MENU
Главная » Статьи » Физика и математика » Статьи других авторов

Насколько точно настроена Вселенная и подходит ли для нас?

Яндекс.Метрика

Люди склонны воспринимать окружающую действительность через призму антропного принципа, сильно упрощая её и идеализируя. К этому же относится миф об уникальности жизни и невероятном стечении обстоятельств для её появления. Тот факт, что мы не обнаружили инопланетную жизнь говорит лишь о том, что с технологической точки зрения человечество недостаточно развито. Мы забываем о том, что во многих аспектах нашей жизни мы работаем на пределе своих возможностей. Космическая деятельность — именно такой аспект. Люди воспринимают как данность, например, наличие телескопа на орбите Земли, забывая насколько сложно не только его построить, но и работать с ним. На сегодняшний день дана бóльшая часть ответов на вопросы о разумном вмешательстве, ставившихся ещё 150 лет назад, но как только одна часть человечества получает результат в поиске ответов, вторая пользуется тем, что новых вопросов появляется не меньше, притягивая их к старым утверждениям.

На деле же стоит осознать пару несложных фактов. Во-первых, самая распространённая молекула в человеке это вода, она же является основой известной нам жизни и состоит из двух самых распространённых во Вселенной элементов, так что возникновение жизни с этой точки зрения совсем неудивительное событие, а лишь следствие работы законов физики и химии. Во-вторых, на этом остановимся чуть подробнее, тонкую настройку Вселенной в работе этих законов на сегодня никто наглядно не показал, а её сторонники апеллируют, как правило, к эмоциям слушателей, вызывая состояние благоговения перед уникальностью Вселенной, «созданной» ради появления человека. Мы рассмотрим те несколько утверждений, которые имеют отношение к самой основе возникновения и поддержания жизни.

Силы, создающие звёзды.

Первое, что можно услышать от адептов тонкой настройки Вселенной, это то, что существование самих звёзд является невероятно хрупким механизмом. Так, по их мнению, если бы электромагнитная сила была слишком велика, то электрическое отталкивание протонов прекратило бы ядерный синтез внутри звёзд, и они бы перестали светить. В обратном же случае, будь электромагнетизм слишком слабым, ядерные реакции вышли бы из-под контроля, и продолжительность жизни звёзд была бы слишком короткой для возникновения и, тем более, поддержания жизни.

 

Сюда же приплетают и гравитацию. Тут всё просто — при слишком сильной гравитации звёзды сжимались бы в чёрные дыры, а при слабой — никогда бы не зажглись.

Как оно на самом деле?

А вот как — звёзды удивительно живучи и стабильны. Величина силы электромагнитного взаимодействия может изменяться в сто раз в оба направления прежде чем существование звезды будет поставлено под угрозу. Гравитация вообще может изменяться в пределах нескольких порядков по сравнению с силами электромагнитного взаимодействия. В целом, допустимые значения гравитационных и электромагнитных сил зависят от сил ядерных. Если скорость реакций была бы выше, звёзды могли бы функционировать даже при большем диапазоне гравитационных и электромагнитных сил. Напротив, менее быстрые ядерные реакции сузили бы этот диапазон, оставив его, тем не менее, достаточно широким.

Получается, что величины фундаментальных сил могут изменяться в пределах нескольких порядков, а звёзды и планеты всё равно будут вписываться в заданные условия, подстраиваясь под них, так что подобную настройку сложно назвать тонкой.

Сравнение размеров звёзд различного типа. Солнце на данном изображении слева и имеет размер в 1 пиксель (можете скачать изображение и увидеть, увеличив его).Сравнение размеров звёзд различного типа. Солнце на данном изображении слева и имеет размер в 1 пиксель (можете скачать изображение и увидеть, увеличив его).

Сравнение размеров звёзд различного типа. Солнце на данном изображении слева и имеет размер в 1 пиксель (можете скачать изображение и увидеть, увеличив его).

Углерод.

После того, как в ядрах среднего размера звёзд произошла ядерная реакция, преобразовавшая водород в гелий, сам гелий становится топливом этих звёзд. В результате сложной последовательности реакций гелий сгорает, образуя углерод и кислород. Из-за того, что ядра гелия играют важную роль в ядерной физике, им даже дали специальное название: альфа-частицы. Наиболее распространённые ядра состоят из одной, трёх, четырёх или пяти альфа-частиц. Как можно заметить, ядра с двумя альфа-частицами, бериллия-8, не существует, чему есть простое объяснение: он нестабилен.

Нестабильность бериллия и помогает, и создает трудность для образования углерода. Когда звёзды преобразовывают ядра гелия, чтобы они стали бериллием, ядра бериллия практически сразу начинают распадаться обратно на свои составные части. В любой момент времени ядро звезды содержит небольшое и неустойчивое количество бериллия. Эти редко встречающиеся ядра могут взаимодействовать с гелием для образования углерода. Так как в итоге в процессе принимают участие три ядра гелия, он называется тройным альфа-процессом. Физики выяснили, что эта реакция слишком медленная для производства того количества углерода, которое наблюдается во Вселенной.

Как здесь решена проблема?

Чтобы разрешить этот парадокс, физик Фред Хойл предсказал в 1953 году, что при определенной энергии у ядра углерода должно быть резонансное состояние, из-за которого скорость реакции образования углерода намного выше, чем могла бы быть: она настолько высока, что это вполне объясняет большое количество углерода, найденное во Вселенной. Позже этот резонанс измерили в лаборатории с рассчитанным уровнем энергии. Чем не тонкая настройка, которую точно кто-то подкрутил?

Так, с другими величинами сил энергия этого резонанса могла бы быть другой, и звёзды не производили бы достаточно углерода. Образование углерода нарушается, если уровень энергии меняется в пределах всего на 4 процентов. Этой проблеме в своё время даже дали негласное название «тройной альфа наладки Вселенной».

Но и тут есть простое объяснение. Предположим, ядерная физика действительно изменилась настолько, что смогла нейтрализовать углеродный резонанс. В этом случае бериллий приобрёл бы стабильность, а углерод, напротив, производился бы более логическим способом — путем добавления альфа-частиц по одной, поэтому потеря резонанса не имела бы значения. Гелий смог бы преобразоваться в бериллий, который потом вошел бы в реакцию с альфа-частицами для образования углерода. Проблемы наладки в этом случае вообще нет.

Итог.

Очевидно, что параметры, которые определяют строение звёзд и их эволюцию, далеко не очень точно настроены. Параметры Вселенной могли бы меняться в очень широких диапазонах: сила притяжения может быть в тысячи раз сильнее или слабее, значения электромагнитной могут варьироваться в чуть меньшем, но по-прежнему очень широком диапазоне. Мы не упоминали о скоростях ядерных реакций, а также формировании тяжёлых элементов в недрах звёзд, которые обладают такими же огромными диапазонами изменчивости, в виду экспериментального тому подтверждения, что напрочь исключает возможность применения теории тонкой настройки.

Исходя из всего, что описано выше, можно легко представить и гораздо более дружелюбную и даже более логичную вселенную. Так, например, во вселенной со стабильным бериллием могли бы существовать прямые каналы производства углерода, и там не потребовалась бы сложная тройная гелиевая реакция. Сегодня мы понимаем, что у Вселенной много путей развития сложных структур и биологии. Получается, что она оставила себе серьёзный запас в своих же свойствах, чтобы подстроиться, если вдруг, что-нибудь пойдёт не так. Возможно, что-то и пошло не так, раз мы видим более лёгкие пути для формирования того, что нам известно.

Так, стоп! Кажется, я заговорил о разумном вмешательстве.

Science Kitchen

11.05.18

Категория: Статьи других авторов | Добавил: aaa2158 (03.08.2018)
Просмотров: 8 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar