Антропный космологический принцип и проблема поиска жизни во Вселенной

Автор: Пользователь скрыл имя, 11 Января 2011 в 19:54, реферат

Описание работы

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.

Содержание

Введение 3
1. Космология 4
2. Истоки антропного принципа 8
3. Антропоцентрический и антропный принцип 10
4. Условия существования жизни 11
5. Космологический антропный принцип 15
6. Возможности антропного принципа 18
7. В чем ценность антропного принципа 22
Заключение 24
Литература 25

Работа содержит 1 файл

Реферат.doc

— 170.50 Кб (Скачать)

   Он  означает, что в любой обитаемой  Вселенной (мыслимой или реально  существующей) фундаментальные физические константы не могут иметь иные значения, 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 (которые можно  увеличить) исчерпывают физическое содержание антропного принципа. Все остальное относится к его интерпретации.

 

6. Возможности  антропного принципа

   Можно выделить три аспекта антропного принципа:

   1) методический принцип, позволяющий  теоретически предсказать наблюдаемые  черты Вселенной;

   2) содержательные утверждения о самой Вселенной, о жизни в ней и о месте человека во Вселенной;

   3) наименование определенной научной  и философской проблематики, связанной  с осмыслением и анализом двух первых аспектов.

   Антропный принцип как методическое средство использовался Б. Картером. Приведем еще раз его формулировку: "То, что мы можем наблюдать, должно быть ограничено условиями, необходимыми для нашего существования как наблюдателей" [3]. В предыдущем разделе мы видели, как, используя этот принцип, можно предсказать трехмерность физического пространства, его изотропию, среднюю плотность вещества во Вселенной, соотношение между постоянной Хаббла Н0 и атомными константами, а также значения фундаментальных физических постоянных. Здесь уместно употребить термин "предсказать", а не "объяснить", ибо переход от предсказания к объяснению это отдельная проблема, которую мы рассмотрим ниже.

   Имея  в виду применение антропного принципа для предсказания различных параметров. Картер выделил две различные  формулировки: слабый антропный принцип  и сильный антропный принцип. Слабый антропный принцип он сформулировал таким образом: "Наше положение во Вселенной с необходимостью является привилегированным в том смысле, что оно должно быть совместимо с нашим существованием во Вселенной". Сильный антропный принцип гласит: "Вселенная (и, следовательно, фундаментальные параметры, от которых она зависит), должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей".

   Эти формулировки вызвали большой резонанс и довольно резкую критику. Так, Д.Я. Мартынов усмотрел в формулировке сильного антропного принципа утверждение, что "Вселенная должна содержать жизнь", по его мнению, в обоих формулировках "звучит приоритет наблюдающего человека над природой... подразумевается идея, что, если бы наблюдателей не было, то не было бы и Вселенной" [5]. На самом деле, ничего подобного в предложенных формулировках не содержится. Причина недоразумений объясняется следующими обстоятельствами: во-первых, в отличив от исходной формулировки, Картер придал формулировкам слабого и сильного антропных принципов характер некоторых содержательных утверждений (основная формулировка тривиальна, и ее трудно оспаривать); во-вторых, он использовал при этом не очень удачные выражения, и, наконец, главное - формулировки слабого и сильного антропных принципов порой рассматриваются сами по себе, вне основного контекста, в котором они были сформулированы.

   Рассмотрим, прежде всего, различие между слабым и сильным антропными принципами. Оно состоит в следующем. Слабый антропный принцип применяется к параметрам, которые зависят от современного возраста Вселенной. Сильный антропный принцип применяется к параметрам, которые от возраста не завесят. При применении слабого антропного принципа речь идет о положении человека во временной шкале. Пример - предсказание соотношения между постоянной Хаббла и атомными константами. Как мы видели, в данном случае антропный принцип приводит к соотношению T0 ~ Ts, где Т0 -современный возраст Вселенной. Возраст Вселенной Т0 не является ее постоянной характеристикой, он меняется с течением времени, может быть больше и меньше. Если возраст T0 << Ts, Вселенная остается безжизненной, если Т0 >> Тs жизнь во Вселенной также невозможна. Значит наблюдатель может существовать только в период времени, когда возраст Вселенной Т0 ~ Тs. Это накладывает ограничение на положение наблюдателя во временной шкале - ограничение, которое является следствием естественных законов природы. Никакой привилегии для наблюдателя здесь нет. Просто он может появиться лишь тогда, когда созреют необходимые условия, и существует до тех нор, пока условия допускают его существование. Вне этого контекста, формулировка, утверждающая, что наше положение является привилегированным (да еще с необходимостью привилегированным) - дает повод воспринимать ее, как некую дань антропоцентризму.

   Поскольку сильный антропный принцип применяется  к параметрам, которые от возраста Вселенной не зависят, он накладывает  ограничение не на положение человека во времени, а на параметры, присущие самой Вселенной. В этом смысле ограничения являются более сильными, отсюда и название: сильный антропный принцип. Поскольку во Вселенной существует жизнь и наблюдатель, то условия должны допускать его существование, независимо от того, когда и как он возникнет. Ведь, если они этого не допускают, то наблюдатель никогда не сможет возникнуть. Например, если размерность физического пространства N < > 3 , человек не сможет существовать в такой Вселенной, независимо от ее возраста. Чтобы во Вселенной на каком-то этапе мог появиться человек, необходимо, чтобы N = 3. Именно это и утверждает сильный антропный принцип.

   Как видим, обе формулировки, по существу, сводятся к исходной , которая является тривиальной, ибо утверждает, что условия во Вселенной, где есть наблюдатель, должны допускать его существование. Это является и сильной и слабой стороной исходной формулировки. Сильной - потому что желательно, чтобы принцип, который мы используем в качестве инструмента исследования, был предельно прост и очевиден. В противном случае остаются сомнения в его справедливости, а значит и в правомерности его применения. Слабая сторона состоит в том, что использование справедливого, но тривиального принципа может привести к тривиальным результатам. Действительно, речь идет о допустимых условиях. Как мы видели, допустимые условия могут быть существенными и нейтральными. Последние не связаны с жизненно важными параметрами. Априори ниоткуда не следует, что интересующие нас фундаментальные свойства Вселенной относятся к существенно-допустимым. Вполне могло бы быть так, что они не существенны для жизни (являются нейтрально-допустимыми свойствами). В этом случае применение антропного принципа не дало бы никаких интересных результатов. Мы могли бы сколько угодно менять значения нейтральных параметров, а условия во Вселенной продолжали бы оставаться допустимыми.

   Неожиданный и нетривиальный результат применения антропного принципа к исследованию Вселенной состоит в том, что важнейшие, фундаментальные свойства Вселенной оказались необходимыми для жизни. Это означает, что они связаны с жизненно важными параметрами. Конечно, это не достоинство антропного принципа, а свойство самой Вселенной. Но именно оно сделало применение антропного принципа столь плодотворным.

   До  сих пор мы говорили о предсказании тех или иных свойств Вселенной. Но исходная программа требовала их объяснения. 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. Существование наблюдателя возможно не при всех, а только при некоторых ограниченных комбинациях параметров, которые выделяют в ансамбле миров познаваемое подмножество. Очевидно, наша Вселенная принадлежит к этому подмножеству. Можно назвать его также подмножеством обитаемых вселенных, а каждую вселенную этого подмножества - обитаемой.

   Ансамбль  вселенных может быть мыслимым ("логически  возможные миры" Лейбница) или  реально существующим. При этом миры могут реализоваться последовательно или существовать параллельно. Аргументы в пользу реального существования ансамбля вселенных суммированы в работе А.М. Мостепаненко [6].

   Ансамбль  вселенных позволяет объяснить, почему мы наблюдаем то или иное свойство Вселенной. Если это свойство является необходимым для жизни, ответ может быть такой: данное свойство относится к числу типичных свойств обитаемых вселенных, наша Вселенная обитаема, поэтому ей также присуще это свойство. Это рассуждение, по существу, совпадает с объяснением Г.М. Идлиса и А.Л. Зельманова (мы являемся свидетелями процессов определенного типа» потому что процессы другого типа протекают без свидетелей) [2].

   Иногда  вопрос ставится иначе, не "почему мы наблюдаем", а "почему Вселенная такова?" Например: "почему реализовался наш физический мир, обладающий фундаментальными свойствами, которые не могут быть объяснены посредством известных нам законов природы?". На первый взгляд, можно попытаться ответить так: ... потому, что если бы было иначе, некому было бы задавать такой вопрос. Или в полном виде: "Вселенная такова, потому что, если бы было иначе, некому было бы задавать такой вопрос" [7]. Примерно в таком духе формулирует ответ С. Хокинг. Несмотря на внешнее сходство этой формулировки с формулировкой А.Л. Зельманова, в полном виде она некорректны. Вторая ее часть: "...если бы было не так, некому было бы задавать такой вопрос" - не вызывает сомнения. Однако нельзя сказать, что по этой причине Вселенная обладает наблюдаемыми свойствами.

   Поясним это следующим примером. Как известно, для жизнедеятельности человека необходим кислород. Если бы жители Тау Кита получили пластинку, установленную на космическом корабле "Пионер-10", они могли бы с полным основанием предсказать, что в атмосфере Земли должен наблюдаться кислород. Если бы им удалось наблюдать кислород в земной атмосфере, они могли бы объяснить это тем, что Земля относится к типу обитаемых планет, в атмосфере которых присутствует кислород. В данном случае объяснение сводится к тому, что кислород наблюдается (в атмосфере) потому, что он (в ней) присутствует. Но если бы мы поставили вопрос иначе: почему в земной атмосфере присутствует кислород, то ответ по схеме "... если бы его не было, некому бы было задавать этот вопрос" - был бы некорректен. Истинная причина наличия кислорода состоит не в том, а в деятельности зеленых растений, которые обогащают атмосферу кислородом.

   Также и в отношении Вселенной мы можем объяснить -почему во Вселенной  наблюдаются те или иные свойства, но не можем объяснить, почему в ней реализовались условия, сделавшие ее обитаемой. Таким образом, полного ответа на вопрос "почему Вселенная такова..." антропный принцип (даже с привлечением концепции ансамбля вселенных) не дает.

   Иногда  антропный принцип формулируют в таком виде: фундаментальные константы Вселенной определяются фактом существования человека (наблюдателя). Например, "Вселенная так велика по той причине, что мы в ней живем", или: "...изотропия Вселенной есть следствие нашего существования...". Одним словом. Вселенная такова, потому что существуем мы. Двусмысленность подобных умозаключений справедливо подчеркнута Л.Б. Баженовым, который указал, что они строятся по схеме: "в комнате тепло, потому что термометр показывает 20 °C" [8].

   Конечно, если понимать приведенные высказывания буквально, то следует признать, что здесь причина и следствие поменялись местами. В действительности не Вселенная такова, потому что в ней существует человек, а человек существует во Вселенной потому, что в ней реализовались именно те условия из множества возможных, которые оказались допустимыми для существования в ней жизни (и наблюдателя). Но раз уж это произошло, и мы существуем, то наблюдаемые свойства Вселенной не могут быть иными чем те, которые требуются для того, чтобы жизнь в ней стала возможной. Разумеется, можно по следствию судить о причине. Но при этом не следует выдавать следствие за причину.

 

7. В чем  ценность антропного  принципа

   Выше  мы отмечали, что антропный принцип, в аспекте методического средства, сводится к тривиальному утверждению, что условия во Вселенной, где есть наблюдатель, должны допускать его существование. Возникает вопрос, в чем же тогда ценность антропного принципа? По мнению Д.Я. Мартынова, познавательная ценность его ничтожна. С этим мнением трудно согласиться.

   Ценность  антропного принципа состоит, прежде всего, в том реальном содержании, которым с его помощью удалось наполнить наше представление о допустимых условиях во Вселенной в целом (работы Г.М. Идлиса, Р Дикке, Б. Картера, Смокинга, Дж. Уилера, И.Л. Розенталя, И.Д. Новикова и др.).

   Второе. Очень важной, является установленная  с помощью антропного принципа связь  между глобальными характеристиками Вселенной в целом и фундаментальными параметрами материального мира, с одной стороны, и жизненно-важными параметрами - с другой. Иными словами - обнаружение того, что самые существенные свойства Вселенной являются необходимыми для жизни. Касаясь этой связи, ИЛ. Розенталь отмечает: "Тривиальным является утверждение: действующие в Метагалактике законы достаточны для возникновения жизни. Нетривиально другое утверждение: эти законы необходимы для возникновения сложных форм вещества". Более точно было бы сказать так. Тривиален вывод о том, что во Вселенной существует комплекс необходимых и достаточных условий, ибо он, по определению, существует в системе, где есть жизнь. Нетривиально, что самые существенные черты Вселенной оказались необходимыми для жизни (они могли бы быть просто допустимыми). Нетривиально то, что предпосылки для "существования разумной жизни уходят своими корнями глубоко в фундаментальные структуры материи" [4].

Информация о работе Антропный космологический принцип и проблема поиска жизни во Вселенной