Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Сентября 2013 в 22:10, реферат
Идеи антропного космологического принципа, развивавшиеся в последнем столетии XX века, представляют большой научный интерес с точки зрения ответа на вопросы происхождения и эволюции окружающего мира. Основная идея этого принципа состоит в том, что фундаментальные свойства Вселенной, значения основных физических констант и даже форма физических закономерностей тесно связаны с фактом структурности Вселенной во всех масштабах – от элементарных частиц до сверхскоплений галактик – с возможностью существования условий, при которых возникают сложные формы движения материи, жизнь и человек.
Введение 2
Космологический антропный принцип 3
Заключение 13
Список литературы 14
Б. Картер присоединяет к сильному АП модельное объяснение самого этого принципа, согласно которому благоприятные для появления жизни условия и константы случайно возникли в одной из множества вселенных7. Таким образом, АП инициирует нетривиальное объяснение крупномасштабной структуры Вселенной, выступающее, однако, не проверяемой пока гипотезой. Если пойти еще дальше в поисках объяснения "встроенности" человека в структуру Вселенной, то потребуется привлечь значительно более обширную совокупность знаний, чем модель ансамбля миров Картера. Это - теории эволюционных процессов во Вселенной, теория происхождения жизни, теория происхождения человека. Они, а не факт существования человека, должны послужить базисом для объяснения наблюдаемой структуры Вселенной, равно как и феномена человека. Такое объяснение будет, очевидно, носить причинно-следственный характер.
Б. Картер сформулировал положение в следующем виде: можно теоретически (до наблюдений) предсказать «совпадения больших чисел», если использовать некий Антропологический принцип: то, что мы можем наблюдать, должно быть ограничено условиями, необходимыми для нашего существования. По существу, в предыдущих примерах, обращаясь к обитаемой Вселенной, мы неявно использовали этот принцип.
Посмотрим, как он работает на примере. В соответствии с антропным принципом, в обитаемой Вселенной должно выполняться соотношение Т0 ~ = ТS где Т0 - современный возраст Вселенной (т.е. возраст в момент существования наблюдателя), а ТS - время жизни звезд. Действительно, если T0 <<ТS, то к моменту Т0 в недрах звезд не успеют образоваться тяжелые элементы, необходимые для жизни. Если T0>>ТS, , то к этому моменту все ядерное горючее уже выгорит, ядерные реакции в недрах звезд прекратятся, и они перестанут поставлять энергию, необходимую для жизни. Следовательно, условие T0 ~ = ТS является необходимым для существования жизни. И поэтому можно предсказать, что оно должно выполняться в нашей Вселенной.
Очевидно структура Вселенной крайне чувствительна к численным значениям этих постоянных: она сохраняется только в очень узких пределах их изменения. Достаточно значению какой-либо из постоянных выйти за эти узкие пределы, как структура Вселенной претерпевает радикальные изменения: в ней становится невозможным существование одного или нескольких основных структурных элементов - атомных ядер, самих атомов, звезд или галактик. Во всех этих случаях во Вселенной не может существовать и жизнь. Таким образом, значения фундаментальных констант определяют условия, необходимые для существования во Вселенной жизни (и наблюдателя). Это довольно неожиданный результат.
Он означает, что в любой обитаемой Вселенной (мыслимой или реально существующей) фундаментальные физические константы не могут иметь иных значений, кроме тех, которые известны нам из опыта. Следовательно, используя антропный принцип, мы можем приближенно предсказать значения этих констант, ничего не зная о результатах их экспериментального определения.
Эти и подобные им примеры исчерпывают физическое содержание АП. Все остальное относится к его интерпретации. Попытка перейти от предсказания к объяснению привела к развитию концепции «ансамбля вселенных». Ансамбль характеризуется всеми мыслимыми комбинациями начальных условий и фундаментальных констант. В каждой вселенной этого ансамбля реализуется определенный набор параметров. Ансамбль вселенных может быть мыслимым или реально существующим. При этом миры могут реализоваться последовательно или существовать параллельно. Ансамбль вселенных позволяет объяснить, почему мы наблюдаем то или иное свойство Вселенной. Если это свойство является необходимым для жизни, ответ может быть таким: данное свойство относится к числу типичных свойств обитаемых вселенных, наша Вселенная обитаема, поэтому ей также присуще это свойство.
Можно выдвинуть несколько возражений против привлечения сильного антропного принципа для объяснения наблюдаемого состояния Вселенной. Во-первых, в каком смысле можно говорить, что все эти вселенные существуют? Если они действительно изолированы друг от друга, то события, происходящие не в нашей Вселенной, не могут иметь наблюдаемых следствий в нашей Вселенной. Поэтому нам следует воспользоваться принципом экономии и исключить их из теории. Если же эти вселенные - просто разные области одной и той же вселенной, то научные законы должны быть одинаковы в каждой области, потому что иначе был бы невозможен непрерывный переход из одной области в другую. Тогда области отличались бы друг от друга только начальными конфигурациями и сильный антропный принцип сводился бы к слабой формулировке.
Второе возражение против сильного антропного принципа - это то, что он направлен против хода всей истории науки. Развитие науки шло от геоцентрических космологии Птолемея и его предшественников через гелиоцентрическую космологию Коперника и Галилея к современной картине мира, согласно которой Земля является планетой среднего размера, обращающейся вокруг обычной звезды внутри обычной спиральной галактики, которая в свою очередь является всего лишь одной из миллиона миллионов галактик в наблюдаемой части Вселенной. Тем не менее, согласно сильному антропному принципу, все это гигантское сооружение существует просто ради нас. В это очень трудно поверить. Наша Солнечная система безусловно является необходимым условием нашего существования; те же самые рассуждения можно распространить на всю нашу Галактику, чтобы учесть звезды раннего поколения, благодаря которым произошел синтез тяжелых элементов. Но, по-видимому, нет никакой необходимости в том, чтобы все эти другие галактики, да и вся Вселенная были такими однородными и одинаковыми в больших масштабах в любом направлении.
Итак, в нашей Вселенной произошла довольно-таки точная подгонка числовых значений фундаментальных констант, необходимых для существования ее основных структурных элементов: ядер, атомов, звезд и галактик. Их устойчивость создает условия для формирования более сложных неорганических и органических структур, а в конечном счете и жизни. Сущность антропного космологического принципа состоит в том, что жизнь является неотъемлемой частью Вселенной, естественным следствием ее эволюции. Из-за того, что в очень ранней Вселенной реализовались величины и условия, приведшие к вполне конкретным значениям современных фундаментальных физических постоянных, характеризующих физические взаимодействия, стало возможно наличие известной нам Вселенной, и мы имеем возможность познавать именно ее.8 При этом возникает довольно интересный и сложный со всех точек зрения вопрос о причинах существования такой начальной подгонки значений фундаментальных постоянных. Будем надеяться на то, что ближайшее будущее науки даст ответ на этот вопрос.
Суть антропного принципа заключается в том, что существование той Вселенной, в которой мы живем, зависит от численных значений фундаментальных физических констант — постоянной Планка, постоянной гравитации, констант взаимодействия и т.д. Численные значения этих постоянных определяют основные особенности Вселенной, размеры атомов, атомных ядер, планет, звезд, плотность вещества и время жизни Вселенной. Если бы эти значения отличались от существующих хотя бы на ничтожно малую величину, то не только бы жизнь была невозможной, но и сама Вселенная как сложная упорядоченная структура была бы невозможна. Отсюда делается вывод, что физическая структура Вселенной запрограммирована и направлена к появлению жизни. Конечная цель космической эволюции — появление человека во Вселенной.
Применение антропного принципа показало, что пределы изменения параметров, определяющие необходимые условия, очень узки: достаточно небольшого изменения параметров - и жизнь во Вселенной становится невозможной. Вот эта исключительно тонкая подстройка глобальных свойств нашей Вселенной к условиям, в которых становится возможным существование жизни (и человека) является, пожалуй, наиболее впечатляющим и, несомненно, очень важным результатом применения АП. Более того, при этом обнаружилась поразительная взаимосогласованность фундаментальных констант и астрономических свойств Вселенной, демонстрирующая "глубокую целесообразность и гармонию физических законов". Это послужило дополнительным поводом для интерпретации АП в духе антропоцентризма, для отождествления его с антропоцентрическим принципом. Между тем, ни тонкая подстройка, ни взаимосогласованность параметров не декларируются антропным принципом. Они объективно присущи миру, АП только помогает вскрыть эту объективную реальность.
1 Гусейханов М.К. Антропный космологический принцип // Соросовский образовательный журнал 2001. №6. С.59
2 Новиков И.Д., Полнарев А.Г., Розенталь И.Л. Числовые значения фундаментальных постоянных и антропный принцип // Изв. АН ЭССР. 1982. Т. 31, № 3.
3 Цит. по Гиндилис Л. М. Антропный принцип: занимает ли человек исключительное место во Вселенной? // Глобальный эволюционизм. – М., 1994. С. 65 – 93.
4 Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М., 1983. С.141
5 Хокинг С. От большого взрыва до черных дыр. СПб, 2001.С.132
6 Казютинский В.В. Антропный принцип и научное объяснение // Антропный принцип в структуре научной картины мира (история и современность). Л., 1989. С.187
7 Картер Б. Совпадения больших чисел и антропологический принцип в космологии // Космология: теории и наблюдения. М., 1978. С. 369-379
8 Сутт Т.Я. Идея глобального эволюционизма и принцип антропности. М., 1986