Другие параметры

Мы разобрались с пятью параметрами, которые, предположительно, настолько точно настроены, что даже малейшее отклонение сделало бы жизнь любого рода невозможной. Отмечу, что только четыре из них независимы, вопреки утверждениям теистов. Теперь перейдем к тем параметрам, о которых сторонники тонкой настройки могут сказать только то, что жизнь была бы очень маловероятна, если бы значения этих параметров были хотя бы немного иными.

Прогноз Хойла. В главе 9 мы рассмотрели блестящее достижение астронома Фреда Хойла и его коллег — они смогли показать, каким образом большинство элементов периодической таблицы формируются в звездах во время гравитационного коллапса после выгорания всего водородного топлива. В 1951 году Хойл предсказал, что ядро атома углерода должно иметь возбужденное состояние на уровне примерно 7,7 МэВ относительно основного состояния, чтобы в звездах могло образоваться достаточно углерода для существования жизни. Эта история представляет серьезный исторический интерес, поскольку это единственный пример того, как антропная аргументация привела к эмпирически подтвержденному прогнозу. Вскоре после этого возбужденное состояние было обнаружено при 7,656 МэВ.

Однако более поздние вычисления показали, что то же количество углерода образовалось бы, если бы возбужденное состояние находилось где угодно в промежутке от 7,596 до 7,716 МэВ. Более того, углерода было бы достаточно для жизни при любом возбужденном состоянии от уровня чуть выше основного состояния и до 7,933 МэВ.^{390} Возбужденного состояния где-либо в таком широком диапазоне можно ожидать, исходя из стандартной теории ядра. Не говоря уже о том, что углерод — не единственный элемент, на котором может быть основана жизнь.

Относительные массы элементарных частиц. Массы элементарных частиц влияют на многие свойства Вселенной, и большое количество претензий к точной настройке относится к их значениям. Позвольте мне начать с разности между массами нейтрона и протона. Если бы разность масс нейтрона и протона была меньше суммы масс электрона и нейтрино (масса нейтрино в нашей Вселенной пренебрежимо мала для данного расчета, но в какой-то другой вселенной может быть иначе), то не было бы нейтронного распада. В начале существования Вселенной электроны и протоны соединились бы, образуя нейтроны, и протонов осталось бы мало, если не нисколько. Если бы разность масс была больше, чем энергия связи ядер, то нейтроны в ядрах распадались бы и от ядер ничего не осталось.

Для разности масс остается диапазон около 10 МэВ, при котором могла бы сформироваться вся периодическая таблица. Реальная разность масс составляет 1,29 МэВ, так что фактически это значение могло быть гораздо выше. Поскольку массы протона и нейтрона в первом приближении равны и разница появляется благодаря небольшой электромагнитной поправке, то она вряд ли достигла бы 10 МэВ.

Теперь давайте рассмотрим массу электрона, которая тоже влияет на нейтронный распад. Меньшая масса электрона оставляет большее пространство для допущений при расчете параметров для нейтронного распада, тогда как большая масса — меньше.

Соотношение масс электрона и протона помогает определить диапазон параметров, в котором химия не отличается от нашей. Можно показать, что эта область довольно значительна и тоже не свидетельствует в пользу точной настройки.

Относительные силы взаимодействий и другие физические параметры. Безразмерные относительные силы взаимодействий — еще один набор физических параметров, объявляемых точно настроенными по причинам, которые мне кажутся недостаточно вескими. Параметр силы гравитации а является произвольным, так что настраивать в нем нечего. Как мы уже знаем, так называемая слабость гравитации по сравнению с электромагнитным взаимодействием между элементарными частицами обусловлена их малыми массами, а не относительными силами самих взаимодействий.

Теперь давайте рассмотрим безразмерную силу слабого взаимодействия ?_W. Росс заявляет, что она точно настроена, чтобы получились нужное количество гелия и нужный объем производства тяжелых элементов в Большом взрыве и в звездах. Здесь ключевой момент — это соотношение количеств нейтронов и протонов в начале существования Вселенной, когда по мере ее остывания производящие их реакции вышли из равновесия. Допустимый диапазон параметров довольно широк.

Сила электромагнитного взаимодействия представлена в виде безразмерного параметра ?, который по историческим причинам называется «постоянная тонкой структуры» и имеет значение 1/137 при низких энергиях. Росс говорит, что химические связи были бы недостаточно сильными, если бы она была другой. Но, как я доказал в книге «Заблуждение о точной настройке», многоэлектронное уравнение Шрёдингера, которое управляет большей частью химии, может изменяться относительно а и массы электрона. Повторю еще раз: очень широкий диапазон подходит для знакомой нам химии, в частности химии жизни.

Есть много примеров, где задействуется значение а в сравнении с другими параметрами. Я объяснил слабость гравитации по сравнению с электромагнетизмом в веществе низкими реальными массами элементарных частиц. Этот же эффект может быть достигнут при большем значении ?, но маловероятно, чтобы оно оказалось на несколько порядков больше.

Отношение значений а и параметра сильного взаимодействия ?_s тоже важно в некоторых случаях. Если варьируются оба параметра, то не требуется никакой точной настройки, чтобы были возможны и стабильные ядра, и свободные протоны.

Еще два факта, которые игнорирует большинство сторонников точной настройки:

? параметры взаимодействий ?, ?_s и ?_W не являются постоянными, а изменяются в зависимости от энергии;

? эти параметры не независимы.

Ожидается, что параметры взаимодействий будут равны при какой-то энергии объединения. Более того, все три связаны в нынешней стандартной модели и, скорее всего, останутся взаимосвязанными в любой удачной модели. Едва ли они когда-нибудь будут различаться на много порядков.

Другие параметры, такие как скорость распада протонов и избыток барионов в начале существования Вселенной, могут изменяться в довольно широких пределах, прежде чем они приведут к возникновению угрожающей жизни радиации.

Космические параметры. Мы уже избавились от космических параметров, которые полагались столь критичными для существования сколько-нибудь пригодной для жизни вселенной: массовой плотности Вселенной, скорости расширения и соотношения количества протонов и электронов. Они не просто неточно настроены — они зафиксированы общепринятой физикой и космологией, а если говорить о постоянной Хаббла, то практически любое ее значение подошло бы для существования жизни.

Аналогично распространенность дейтерия имеет мало отношения к наличию жизни. Количество, необходимое для жизни, невелико, и допустимый диапазон составляет два порядка.

Королевский астроном Великобритании Мартин Рис и другие утверждают, что неоднородность материи во Вселенной, представленная величиной Q, должна была быть точно настроена в пределах порядка, чтобы стало возможно формирование галактик. Порядок — это едва ли тот случай точной настройки, который имеют в виду теисты, они чаще упоминают одну часть на 50–100 порядков. Ктомуже, если менять массу нуклонов вместе с Q, можно опять же расширить диапазон параметров для жизни.

В главе 14 мы обсудили модель LCDM, которая точно соответствует данным об анизотропиях реликтового излучения и согласуется с наблюдениями структуры галактик. В этой модели только шесть настраиваемых параметров, ни один из которых не входит в список, вокруг которого Росс и другие приверженцы божественной точной настройки устроили столько шума. Плотность материи не является параметром, а предполагается равной критическому значению. Скорость расширения (постоянная Хаббла) не является настраиваемым параметром, а вычисляется из модели. Единственный параметр — это отношение плотности темной энергии к критической плотности. Параметр Риса Q не входит в число этих шести, но он неявно присутствует в расчете структуры галактик.

Короче говоря, сторонникам божественной точной настройки стоит вернуться к чертежной доске, просчитать модель LCDM при разных наборах параметров и показать, что жизнь в любой форме была бы невозможна, если бы эти шесть параметров не были именно такими, каковы они в нашей Вселенной.

Моделирование вселенных. Совокупные свойства Вселенной в том виде, какой мы знаем ее сейчас, определяются лишь тремя физическими параметрами: силой электромагнитного взаимодействия ? и массами протона и электрона m_p и m_е. Исходя из них, мы можем оценивать такие величины, как максимальное время жизни звезд, минимальные и максимальные массы планет, минимальная длина планетарного дня и максимальная продолжительность года для обитаемой планеты. Сгенерировав 10 тыс. вселенных, в которых параметры варьировались случайно по логарифмической шкале в диапазоне 10 порядков, я обнаружил, что в 61% вселенных время жизни звезд превышало 10 млрд. лет, что допускает развитие какой-нибудь разновидности жизни.

Коллинз ранее возражал против сделанного мной предварительного вывода двадцатилетней давности о том, что длительное время жизни звезд не является точно настроенным^{391}. Он полагает, что не все из этих вселенных подходят для жизни и что я не учел свойства, препятствующие жизни. Он ссылается на Джона Барроу и Франка Типлера, которые в своем классическом (хотя и содержащем множество опечаток и математических ошибок) труде «Антропный космологический принцип» (The Anthropic Cosmological Principle) привели оценку, что должно выполняться соотношение ? ? 11,8?_s, чтобы углерод был стабильным^{392}.

Поскольку в своем исследовании я варьировал все параметры в пределах 10 порядков, я не ожидал, что такой строгий критерий будет выполняться часто. Тем не менее я проверил это и обнаружил, что условие Барроу — Типлера удовлетворялось в 59% случаев. Я также изучил, что происходит, когда параметры варьируются в пределах всего двух порядков. Тогда в 91% случаев ? ? 11,8?_s. И снова я должен подчеркнуть, что сторонники точной настройки заявляют о куда большей чувствительности, чем изменение в пределах порядка.

Если наложить на все три параметра достаточно жесткие ограничения, чтобы получить жизнь, то 13% вселенных способны поддерживать жизнь какого-либо рода, не слишком отличную от нашей, при изменении параметров в пределах 10 порядков. Если же они варьируются в пределах двух порядков, что более реалистично, поскольку параметры не независимы, а взаимосвязаны, то в 92% вселенных время жизни звезд превышает 10 млрд. лет, а 37% способны поддерживать жизнь какого-либо рода, не слишком отличную от нашей. Жизнь, сильно отличающаяся от нашей, остается возможной в значительной части остальных вселенных, в первую очередь судя по большому времени жизни звезд.

Я не говорю, что объяснил значения всех параметров физики и космологии. В этом нет необходимости, если я хочу опровергнуть заявления оппонентов, что многие параметры настроены с невероятной точностью, такой как 1 часть на 120 порядков. Неточность в 1%, 10% или даже на порядок, как в случае параметра неоднородности Q, не считается точной настройкой.