Виктор Комаров - Занимательная астрофизика

Осознание человеком с научных позиций своего места во Вселенной, взаимосвязи своего существования с окружающим миром, составляет основу нашего научного мировоззрения.

Именно этот вопрос — о месте человека и человечества в мироздании — всегда был одним из центральных вопросов мировоззрения. И если разобраться, то, в сущности, именно вокруг этого вопроса во все времена развертывалась и продолжается по сей день борьба науки и религии. Внешне она принимала различные формы, но всегда была отражением различного понимания отношения человека к миру и своего места в нем.

В то же время следует подчеркнуть, что вопрос о месте человека и человечества в мироздании, а также о взаимосвязи и взаимозависимости земных явлений и космических факторов в наше время имеет не только мировоззренческое, но и прямое практическое значение. С развертыванием научно-технической революции, с бурным развитием науки, техники и технологии, наконец, с выводом человека в космическое пространство многие свершения земного человечества приобретают не только глобальный, но и космический характер. Человечество, в непосредственном значении этого слова, становится космической цивилизацией. А это означает, что в своей практической деятельности человечеству во все большей и большей степени придется учитывать закономерности космических явлений.

Действительно, строение живых организмов тесно связано с теми конкретными физическими условиями, в которых они непосредственно существуют. В частности, многие свойства земных организмов определяются физическими условиями, существующими на Земле. Так, глаз человека наиболее чувствителен к желто-зеленым лучам, поскольку в солнечном излучении максимум энергии приходится на желто-зеленую область. Строение скелета и мышечного аппарата человека и животных, а также химического состава костной ткани определяется величиной силы тяжести, которая в свою очередь зависит от массы нашей планеты. Вспомним, какие нарушения могут возникать и в работе мышц, и в системе кровообращения, и в химическом составе костной ткани в тех случаях, когда человек длительное время находится в условиях космического полета в состоянии невесомости.

Существенную роль для земных организмов играет уровень естественной радиоактивности у поверхности Земли, наличие в атмосфере слоя озона, задерживающего ультрафиолетовую радиацию Солнца, а также существование магнитного поля, создающего непреодолимый барьер для частиц высоких энергий, пронизывающих космической пространство. Немаловажное значение имеет и определенный ритм колебаний солнечной активности.

Наряду с этим существуют взаимосвязи и взаимозависимости и более высокого — космологического порядка.

Еще в пятидесятые годы советский космолог А. Л. Зельманов высказал интересное соображение: мы являемся непосредственными свидетелями природных процессов определенного типа, потому что процессы иного типа протекает без свидетелей.

Впоследствии американский ученый Б. Картер сформулировал тот же принцип в более парадоксальной форме. Он использовал знаменитое высказывание французского философа Декарта: «Я мыслю — значит, я существую». В интерпретации Картера оно звучит так: «Я мыслю, поэтому мир таков, каков он есть» [26] Космология, теория и наблюдения: Сб. статей. — М.: Мир, 1978. .

Аналогичные идеи можно встретить и в работах других современных физиков и астрофизиков. Так, выдающийся современный физик, ученик А. Эйнштейна Д. Уилер в одной из своих книг подчеркнул, что существующего во Вселенной порядка вещей могло и не быть без человека, но поскольку есть человек, то Вселенная обладает именно теми свойствами, какими она обладает.

Другой известный ученый — английский астрофизик П. Девис в своей книге «Пространство и время в современной картине Вселенной» высказывает похожую мысль о том, что наличие жизни накладывает ограничения на свойства Вселенной — они должны быть в той или иной мере определенными.

Понимать это, разумеется, надо не так, что человек может силой мысли изменять свойства Вселенной, а так, что в иной Вселенной, обладающей иными свойствами, мы просто не могли бы ни появиться, ни существовать, ни мыслить. И такую Вселенную мы не могли бы ни наблюдать, ни изучать. Как справедливо заметил П. Девис, «…если бы все было не таким, каково оно есть, нас здесь просто бы не было и мы не могли бы выражать свое удивление» [27] Девис П. Пространство и время в современной картине Вселенной — М.: Мир, 1979, с. 267–268. ).

Эти утверждения вошли в современную науку под названием «принципа Зельманова-Картера» или «антропного принципа».

Обычно вопрос ставился так: существует Вселенная с определенными свойствами, которые человек познает в процессе ее изучения? Как происходит эволюция этой Вселенной, как в ходе этой эволюции образуются сложные структуры и как возникают жизнь и человек? Именно в этом плане рассматривалась и возможность существования жизни в других регионах Вселенной и методов ее поиска. Таков, так сказать, классический подход к проблеме.

Антропный принцип — это, по существу, совершенно иная постановка вопроса о взаимосвязи фундаментальных свойств Вселенной с фактом существования жизни и человека.

Суть его состоит в следующем: Вселенная такая потому, что есть мы, разумные существа, «наблюдатели», способные задавать вопросы об ее свойствах.

Что же касается малой вероятности осуществления именно такого сочетания свойств, то мы не знаем, как много вариантов иных вселенных осуществилось до того, как реализовался наш вариант с благоприятными для возникновения жизни параметрами, или какое число вселенных, обладающих иными свойствами, существует в материальном мире наряду с нашей.

Таким образом, речь, идет о сложной взаимосвязи и взаимозависимости между свойствами Вселенной и порожденными ходом развития материи жизнью и разумом. Как мы уже знаем, все звездные острова — галактики — разлетаются таким образом, что взаимные расстояния между ними с течением времени увеличиваются. И хотя даже ближайшие галактики отделены от нас огромными расстояниями, характер их движения имеет первостепенное значение для существования жизни на Земле.

Дело в том, что удаление источника электромагнитного излучения порождает так называемый эффект Доплера — сдвиг излучения к красной части спектра в сторону более низких частот и более длинных волн. А чем ниже частота электромагнитного излучения, тем меньшую энергию оно с собой переносит.

Благодаря эффекту Доплера излучение взаимоудаляющихся галактик смещается в менее интенсивную часть спектра излучения. В итоге «средняя температура» Вселенной сказывается сравнительно небольшой, допускающее возможность существования биологической жизни.