Вселенная создана для жизни? Разбираемся в антропном принципе

Антропный принцип — это идея о том, что Вселенная будто специально создана для жизни. Эту мысль в 1973 году предложил Брэндон Картер. С тех пор она вызывает много споров.

Неманья Калопер из Калифорнийского университета в Дэвисе и Александр Вестфаль из Немецкого электронного синхротрона (DESY) опубликовали в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics статью, в которой рассказали, как можно проверить эту идею на практике.

Антропный принцип описывает идею, что Вселенная устроена так, чтобы в ней могла появиться разумная жизнь.

Есть две версии этого принципа:

  1. Слабый антропный принцип просто говорит о том, что мы можем наблюдать Вселенную, потому что она развивалась с условиями, необходимыми для жизни.
  2. Сильный антропный принцип утверждает, что Вселенная должна была развиваться именно так, чтобы привести к нашему существованию. Это более радикальная идея, которая может показаться ненаучной, поскольку предполагает некий «дизайн» и выходит за рамки научного исследования Вселенной.

Многие ученые считают, что антропный принцип не очень полезен как научный инструмент, потому что он не дает проверяемых предсказаний, которые могли бы расширить наши знания и подвергнуть принцип тщательной проверке. Без этого он остается скорее философской догадкой, чем научной гипотезой.

Чтобы Вселенная стала пригодной для жизни, основанной на углероде, нужны были определенные условия в самом начале. Мы это понимаем, когда смотрим на значения некоторых констант, которые описывают Вселенную: гравитационную постоянную, заряд электрона и постоянную Планка. Эти значения должны быть «правильными», чтобы Вселенная была гостеприимной.

Если мы установим точные начальные условия, как их предполагает теория, и посмотрим, как Вселенная развивалась бы до сегодняшнего дня с помощью современных физических моделей, мы сможем сравнить результат с реальными астрономическими наблюдениями. Если будут расхождения между теорией и реальностью, это поможет оценить правильность теории.

Новая работа Неманьи Калопера и Александра Вестфаля предлагает несколько конкретных предсказаний, которые могут найти наблюдательное подтверждение в ближайшие годы.

Чтобы понять их предложение, необходимо описать некоторые ключевые элементы космологических исследований:

Космическая инфляция

В самом начале своего существования Вселенная очень быстро увеличилась в размерах. За невероятно короткое время — 10 в -36 степени секунд — она выросла с бесконечно малых размеров почти до нуля, а затем стала макроскопической. По некоторым теориям она достигла размера виноградины или футбольного мяча.

После этого расширение Вселенной замедлилось и продолжилось со скоростью, которую мы наблюдаем сегодня. На этом раннем этапе Вселенная управлялась квантовыми явлениями, которые повлияли на ее дальнейшую эволюцию. Благодаря им появились галактики, звезды и другие структуры, которые мы видим сейчас.

Пока нет прямых доказательств инфляции Вселенной, но эта теория считается надежной и может быть подтверждена наблюдениями в ближайшие годы.

Темная материя

Мы знаем, что большая часть Вселенной — около пяти шестых ее материи — состоит из чего-то невидимого. Это называется темной материей. Никто не знает, что это такое на самом деле. Есть много разных предположений, но пока ни одно из них не доказано. Возможно, скоро мы узнаем больше об этом явлении.

Аксионы

Аксионы — это очень легкие частицы, которые рассматриваются как один из возможных кандидатов на роль темной материи. Изначально их предложили для объяснения явления под названием «нарушение CP-симметрии», связанного со слабым ядерным взаимодействием.

Ученые заметили, что некоторые свойства аксионов совпадают с ожидаемыми свойствами темной материи, например слабое взаимодействие друг с другом и с обычной материей. Если наблюдения за черными дырами подтвердятся в ближайшие годы, это может стать доказательством существования аксионов.

Спутник LiteBIRD, запуск которого планируется в 2032 году, может обнаружить первобытные гравитационные волны. Это будет подтверждением высокомасштабной инфляции — явления, которое происходило сразу после Большого взрыва.

Также мы можем найти признаки существования сверхлегких частиц, называемых аксионами. Они могут влиять на черные дыры во Вселенной. Если мы обнаружим это влияние, то сможем наблюдать за черными дырами по-новому, — объясняет Калопер.

Многие эксперименты уже изучают черные дыры, и еще больше экспериментов начнут работать в ближайшем будущем.

«Наконец, — добавляет Калопер, — возможно, что в ходе будущих прямых поисков темной материи будет обнаружено, что темная материя преимущественно не состоит из сверхлегких аксионов. В этом случае мы будем считать, что антропный принцип не работает».

Однако такой исход не гарантирован.

«С другой стороны, если прямые поиски темной материи обнаружат, что темная материя на самом деле состоит из сверхлегких аксионов, — продолжает Калопер, — тогда, я думаю, мы согласимся, что антропный принцип фактически прошел этот тест; более того, это может произойти».

Мне кажется интересным, что оба варианта можно будет проверить в ближайшее время. Мы с коллегой думаем, что наш пример — это первый случай, когда принцип, согласно которому мы видим Вселенную такой, потому что только в такой Вселенной мог возникнуть наблюдатель, может не пройти проверку.

Дело в том, что если есть инфляция (расширение пространства после Большого взрыва) и сверхлегкие аксионы (гипотетические частицы), то темная материя должна состоять из них. Но если взять обычные начальные условия, то получится слишком много темной материи. Чтобы ее было меньше, нужен принцип, по которому во Вселенной должен быть наблюдатель.

Если окажется, что аксионы не составляют темную материю, это будет означать, что начальные условия были не просто маловероятными, а крайне маловероятными. И тогда принцип наблюдателя уже не поможет объяснить происходящее, — заключает Калопер.

Нам придется еще немного подождать, может быть даже долго, чтобы собрать все нужные доказательства и понять, правда ли то, что мы живем в особенном мире, который будто бы создан для людей. Если окажется, что это не так, то нам придется искать другое объяснение нашего существования.

Мы предположили, что гравитация действует на все одинаково, Вселенная в прошлом расширялась очень быстро (это называется инфляцией) и происходили сверхизлучающие явления. Но наша простая идея о том, почему мы существуем, не сработала. Это говорит о том, что есть другие правила, которые управляют начальными условиями Вселенной.

Возможно, некоторые начальные условия более вероятны, чем другие, или они вообще невозможны. Может быть, реальная теория космологии сложнее, чем мы думали.

Можно представить себе более сложные сценарии, но сейчас они кажутся фантастическими, — заключает Калопер.

Ранее ученые предположили, что и в ранней Вселенной могла быть жизнь.

09.12.2024


Подписаться в Telegram



Космос

Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые

Плутон открыли в 1930 году. Он стал ...

Свет из прошлого: «Евклид» открыл редкое космическое явление
Свет из прошлого: «Евклид» открыл редкое космическое явление

1 июля 2023 года космическая обсерватория Eucl...

13 миллиардов лет назад: как темная материя управляла галактиками
13 миллиардов лет назад: как темная материя управляла галактиками

Международная группа ученых нашла темную матер...

Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации
Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации

Космический мусор на орбите Земли станови...

Марсианские дюны под микроскопом: что скрывает Красная планета
Марсианские дюны под микроскопом: что скрывает Красная планета

Песчаные дюны на Марсе могут раскрыть тай...

Ученые открыли важный компонент звездообразования
Ученые открыли важный компонент звездообразования

Астрономы давно ищут ключевой фактор, который ...

Пять крупных инноваторов присоединяются к US Quantum in Space Collaboration
Пять крупных инноваторов присоединяются к US Quantum in Space Collaboration

Управление по технологическим переходам М...

Руководитель Biomass Майкл Ферингер, ESA: Мы передадим спутник людям
Руководитель Biomass Майкл Ферингер, ESA: Мы передадим спутник людям

Европейское космическое агентство, ESA, планир...

Астрономы в реальном времени увидели формирование джетов черных дыр
Астрономы в реальном времени увидели формирование джетов черных дыр

Впервые международная группа ученых наблюдала ...

Открытие аксиона поможет понять загадочные свойства темной материи
Открытие аксиона поможет понять загадочные свойства темной материи

Темная материя, которую часто называют невидим...

Борьба со складками: инновационный метод для космических мембран
Борьба со складками: инновационный метод для космических мембран

Выход за пределы земной гравитации требуе...

Новая миссия NASA Artemis LEXI покажет, как работает магнитный щит Земли
Новая миссия NASA Artemis LEXI покажет, как работает магнитный щит Земли

Новая революционная миссия в рамках прогр...

Найдены древние водоносные горизонты под поверхностью Марса
Найдены древние водоносные горизонты под поверхностью Марса

Марс, загадочная Красная планета, давно поража...

Как физика нейтрино раскрывает секреты Вселенной
Как физика нейтрино раскрывает секреты Вселенной

Нейтринная физика стала одной из самых пе...

A&A: Event Horizon Telescope продолжает раскрывать тайны черных дыр
A&A: Event Horizon Telescope продолжает раскрывать тайны черных дыр

Получив первые изображения черных дыр, новатор...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Как ученые заставили микродроны работать часы напролет
Как ученые заставили микродроны работать часы напролет
IT-бум в Костроме: как новый корпус школы для айтишников изменит регион
IT-бум в Костроме: как новый корпус школы для айтишников изменит регион
Две казанские студентки, одно изобретение и большой шаг для экологии
Две казанские студентки, одно изобретение и большой шаг для экологии
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
Алмазы и технологии: МИФИ и Пекинский университет объединяют научные порывы
Алмазы и технологии: МИФИ и Пекинский университет объединяют научные порывы
Почему молодежь не хочет детей: цифры, игры и страх будущего
Почему молодежь не хочет детей: цифры, игры и страх будущего
Отключи интернет — почувствуй себя лучше: как два часа в день меняют жизнь
Отключи интернет — почувствуй себя лучше: как два часа в день меняют жизнь
Инновации в действии: что обсудят на Форуме технологий в Москве
Инновации в действии: что обсудят на Форуме технологий в Москве
Генетические ножницы CRISPR: новый шаг к лечению синдрома Дауна
Генетические ножницы CRISPR: новый шаг к лечению синдрома Дауна
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Всероссийский исторический кроссворд собрал 15 тысяч участников
Исследование лихенологов СПбГУ поможет вернуть каменным мавзолеям Башкирии средневековый вид