Удивительная подогнанность фундаментальных констант

Мы живем в идеальном мире, в тонко настроенной Вселенной, где всё существует в полнейшей гармонии. Всё, что мы наблюдаем, строго следует определенным законам и правилам. И это всё идеально подходит для возникновения и существования жизни. Бывало ли, что вы задумывались об этом?

Во Вселенной благодаря тому, какая она есть и существует то разнообразие жизней, которую нам посчастливилось лицезреть. Но могло ли быть все по другому? Постараемся ответить на это вопрос.

В нашем мире безупречно подобраны все фундаментальные константы, без которых невозможно существование той Вселенной, которую мы знаем. Если бы какие-то из этих постоянных хоть незначительно отличались, то было бы невозможным существование атомов, звезд, а, следовательно, и самой жизни. Космос будто нарочно спроектирован для возникновения жизни на Земле. Именно поэтому многие ученые предполагают возможность разумной Вселенной.

Тонкая настройка Вселенной

Тонкая настройка Вселенной — представление, в которой фундаментальные константы физических законов являются не произвольными, а точно определенными.

Если значения постоянных были немного другими, то Вселенная могла состоять из протонов и электронов (водорода), или атомы водорода после Большого Взрыва сразу же превратились в гелий, или могли полностью отсутствовать любые атомы, звезды и сама жизнь. В связи с этим возникает логичный вопрос, на который мы и постараемся ответить.

Случайны ли значения фундаментальных констант или же существуют определенные законы, благодаря которым определенные величины более вероятны, чем другие?

Величины, необходимые для возникновения жизни

Численные значения мировых констант, таких как масса элементарных частиц, их заряд, скорость света, постоянная Планка, константы гравитационного, сильного и слабого взаимодействий, на первый взгляд, не подчиняются никаким закономерностям. Но опять же, возвращаясь к прежнему вопросу, почему Вселенная такая, а не совершенно другая, становится ясным, что это не совсем так, ведь жизнь попросту в иных условиях не могла бы зародиться.

Порассуждаем, что было бы, если значения фундаментальных постоянных отличались от наших, и к каким последствиям привело бы это.

Масса протона, электрона и нейтрона

Изменение массы нейтрона или протона даже на малую величину сделало бы атомы водорода нестабильными, было бы невозможным существование звезд.

Масса протона и электрона меньше нейтрона, но если это было не так, атомы водорода мгновенно становились бы нейтронами.

Если масса нейтрона незначительно увеличится, это приведет к нестабильности всех ядер известных нам атомов, что в свою очередь станет причиной распада. Тогда существовал бы только водород, так как он состоит из протона и электрона. Очевидно, что ни о какой жизни и речи не было.

Гравитационная постоянная

При уменьшении этой константы будет невозможным протекание термоядерных реакций в звездах, их температура будет недостаточной.

А если наоборот, то звезды были бы слишком горячими. И маловероятно, что они тогда были бы стабильными.

Сильное взаимодействие

При небольшом уменьшении слабого взаимодействия станет невозможным существование каких-либо атомов, кроме водорода. Они не смогут образовываться, так как ядерные силы будут недостаточными для удержания ядра в стабильности.

Увеличение сильного взаимодействия являлось бы причиной отсутствия водорода во Вселенной, говорить к чему это приведет — не будем. Многие процессы стали бы непредсказуемыми.

Слабое взаимодействие

Слабое взаимодействие ответственно за протекание термоядерных реакций, что и является причиной жизни звёзд. Любое изменение этой физической величины, в большую или в меньшую сторону, привело бы к невозможности взрыва сверхновых. И именно во время этого процесса синтезируются элементы тяжелее железа. А без них трудно представить жизнь в каком-либо виде.

Электромагнитное взаимодействие

Уменьшение электромагнитного взаимодействия повлечет за собой недостаточно крепкие химические связи, что может стать причиной отсутствия молекул.

Увеличение данного типа взаимодействия повлияет на стабильность тяжелых элементов, что также может быть причиной недостаточно прочных связей.

Размерность пространства

Различные законы, уравнения, описывающие разные явления, можно обобщить для пространств с большим числом измерений. Например, все помнят, как решали в школе задачи на плоскости по физике? Так вот, то же самое можно сделать для 4-х и более измерений.

Гравитационная сила притяжения двух объектов или притяжения и отталкивания заряженных частиц в нашем пространстве обратно пропорционально квадрату расстояния, то есть n−1. В четырехмерном пространстве то же самые явления будут обратно пропорциональны уже кубу расстояния. Движение планет вокруг звезд происходило бы по спирали, приводя к их падению, и они бы быстро поглощались. Немыслимой была бы и атомная структура вещества: как и планеты, электроны падали бы на ядра.

Нарушение CP-симметрии

Первоначально после Большого взрыва должно было появиться равное количество материи и антиматерии. В этом случае произошла бы полная анигиляция всего вещества. Мир состоял бы только из фотонов и никакого другого вида материи не существовало. Но реалии, к счастью для нас, таковы, что мы наблюдаем только материю, это значит, что изначальная симметрия была нарушена. Ученые до сих пор не могут придти к единому мнению, почему так произошло.

Любое изменение этой симметрии в большую или меньшую сторону приведет к доминированию материи или антиматерии, или их одновременному отсутствию, что, конечно же, повлияет на возможность существования жизни.

Вероятные объяснения

Очевидно, что мы видим Вселенную именно так, а не иначе, потому что только в ней и в подобных условиях мог возникнуть человек. И возможно, что тонкая настройка Вселенной преувеличена. Если правильно менять константы, то вполне вероятно существование миров, где будет жизнь, а такая вероятность может быть большой. Поэтому каких-либо объяснений даже не требуется. Но и это только одна из версий. Рассмотрим другие.

Мультивселенная

Наиболее вероятным объяснением всего этого является модель мультивселенной, в которой могут существовать бесконечное количество миров, и одна из них та, в которой мы живем. В одних вселенных действуют определенные законы, а в других совсем иные, где значения фундаментальных констант будут различными. И из этого огромного множества вполне логично предположить, что будут миры, пригодные для существования жизни.

Пульсирующая Вселенная

Другое объяснение — это то, что мы живем в пульсирующей Вселенной, которая периодически каким-то образом перестает расширяться, начинает сжиматься в сингулярность, а потом вновь возникает Большой взрыв. Если это будет происходить бесконечное количество раз с различными вариациями констант, то вполне эти постоянные могут подходить для условий жизни.

Космологический отбор

Можно предположить, что внутри черной дыры возникают другие вселенные, законы и фундаментальные постоянные в которых передаются, но с небольшими изменениями. Развиваться будут те, в которых будут благоприятные условия для возникновения атомов, звезд, а следовательно условия для формирования черных дыр, так как только они смогут дать потомство.

Миры, в которых могут возникать черные дыры, должны быть устойчивыми, иметь много схожего с нашим. Будет идти естественный отбор, как и в живой природе, вселенных, способных формировать звезды, множества черных дыр и, как побочный эффект, условия для возникновения жизни.

Большая общая теория

Возможно, что все в разы проще, и что эти константы, от которых зависит жизнь, являются чем-то большим и напрямую зависят от какого-то конкретного закона, который предстоит еще открыть. И эта теория объяснит, почему постоянные являются именно такими.

Напоследок

Очевидно, что мы, как часть живой природы, являемся полной случайностью, которым посчастливилось возникнуть. И мы, как продукт этой случайности, познаем ее.

Рассуждать, почему произошло так, а не совсем иначе, можно долго. На всё свои причины. И темой, поднятой в этой статье, можно попытаться объяснить это. В любом случае, как бы не развивалась Вселенная, нам казалось бы, что произошло именно так, как нужно.