Ньютон полагал, что наша странным образом пригодная для жизни Солнечная система «не возникла из хаоса всего лишь по законам природы». Он утверждал, что порядок во Вселенной был «первоначально создан Богом и сохранен им по сей день в том же состоянии и форме». Легко понять, почему можно было так подумать. Множество невероятных случайностей, которые совпали, сделав возможным наше существование и благоприятное для нас устройство мира, действительно вызывали бы недоумение, если бы наша Солнечная система была единственной в своем роде во Вселенной. Но в 1992 году произошло первое достоверное наблюдение планеты, вращающейся вокруг другой звезды. Теперь известно о сотнях таких планет, и мало кто сомневается, что среди миллиардов звезд в нашей Вселенной их бесчисленное множество. Это делает совпадение условий на нашей планете — единственное солнце, удачное сочетание его массы с расстоянием от него до Земли — намного менее любопытным и намного менее убедительным в качестве свидетельства тщательного проектирования Земли с тем лишь, чтобы угодить нам, человеческим существам. Есть планеты разных типов, а некоторые — по крайней мере одна — оказались пригодны для жизни, и когда существа на пригодной для жизни планете изучают окружающий их мир, они непременно обнаружат, что их планета соответствует тем условиям, которые необходимы для их существования.
Последнее утверждение можно превратить в научный принцип: само наше существование диктует правила, определяющие, откуда и когда мы можем наблюдать Вселенную. То есть сам факт нашего существования ограничивает характеристики окружения, в котором мы находимся. Этот принцип называют слабым антропным принципом. (Вскоре мы увидим, почему добавлено прилагательное «слабый».) Вместо «антропный принцип» лучше было бы говорить «принцип отбора», поскольку он связан с тем, как наше собственное знание о нашем существовании диктует правила, которые выбирают из всех возможных окружающих условий только те, которые позволяют существование жизни.
Хоть это и звучит несколько философски, слабый антропный принцип можно использовать для научных предсказаний (например, относительно возраста Вселенной). Как мы вскоре увидим, чтобы было возможно наше существование, Вселенная должна содержать такие химические элементы, как углерод, который образуется из более легких элементов внутри звезд. Потом углерод должен был рассеяться в пространстве взрывом сверхновой звезды и в конечном счете сконденсироваться как часть планеты при рождении новой солнечной системы. В 1961 году американский физик Роберт Дикке (1916–1997) дал обоснование того, что этот процесс занимает около 10 миллиардов лет, так что наше присутствие здесь означает, что Вселенная должна быть по меньшей мере такого возраста. С другой стороны, возраст Вселенной не может быть намного больше чем 10 миллиардов лет, поскольку в далеком будущем все топливо для звезд израсходуется, а нам для поддержания жизни требуются горячие звезды. Следовательно, Вселенной должно быть около 10 миллиардов лет. Это прогноз не очень точный, но верный, ведь согласно последним данным, Большой взрыв произошел примерно 13,7 миллиарда лет назад.
Как и в случае с определением возраста Вселенной, антропные предсказания обычно дают лишь диапазон значений для каждого физического параметра, но не указывают точной величины. Это потому, что наше существование часто зависит от параметров, не слишком сильно отличающихся от тех значений, которые обычно наблюдаются, хотя для какого-либо физического параметра может и не требоваться очень точного значения. К тому же мы надеемся, что нынешние условия в нашем мире типичны в пределах диапазона, допустимого с антропной точки зрения. Например, если лишь умеренные эксцентриситеты орбит — скажем, от 0 до 0,5 — позволяют существование жизни, то эксцентриситет 0,1 не должен удивлять нас, так как вполне вероятно, что орбиты весьма значительной части планет во Вселенной обладают столь же малым эксцентриситетом. Но если бы оказалось, что Земля движется по почти идеальной окружности с эксцентриситетом, скажем, 0,000 000 000 01, это сделало бы ее действительно совершенно особой планетой, и мы были бы вынуждены пытаться объяснить, почему мы оказались в таком аномальном месте. Эту идею (о том, что ни Земля, ни люди на ней не являются чем-то особенным во Вселенной. — Науч. ред.) иногда называют принципом заурядности.
Удачные совпадения, связанные с формой планетных орбит, массой Солнца и т. д., называются совпадениями внешней среды, поскольку они проистекают из интуитивной прозорливости окружающего нас мира, а не из счастливой случайности, связанной с фундаментальными законами природы. Возраст Вселенной тоже фактор, относящийся к внешней среде, поскольку в истории Вселенной было более раннее и будет более позднее время, но мы должны жить в нынешнюю эру, поскольку это единственная эра, способствующая жизни. Совпадения внешней среды легко понять, так как место нашего обитания лишь одно среди многих, имеющихся во Вселенной, и мы, очевидно, должны существовать в таком, которое способствует поддержанию жизни.
Слабый антропный принцип не вызывает особых споров. Но есть более сильная форма, которую мы здесь обсудим, хотя некоторые физики относятся к ней с пренебрежением. Сильный антропный принцип предполагает, что сам факт нашего существования налагает ограничения не только на нашу окружающую среду, но и на возможные форму и содержание самих законов природы. Такая идея возникла оттого, что для развития человеческой жизни удивительно подошли не только особые характеристики нашей Солнечной системы, но также и характеристики всей нашей Вселенной, а это объяснить уже гораздо труднее.
Повествование о том, как изначальная Вселенная, состоявшая из водорода, гелия и небольшого количества лития, развилась во Вселенную, давшую приют по крайней мере одному — нашему — миру с разумной жизнью, представляет собой историю из многих глав. Как мы уже говорили, природные силы должны были быть такими, чтобы более тяжелые химические элементы, особенно углерод, могли производиться из первичных элементов и оставаться стабильными по крайней мере миллиарды лет. Эти тяжелые элементы были созданы в печах, которые мы называем звездами, следовательно, природные силы должны были позволить сначала сформироваться звездам и галактикам. Они выросли из семян крохотных неоднородностей в ранней Вселенной, которая была почти полностью однородна, но, к счастью, в ней имелись отклонения в плотности (примерно 1 частица на 100 000). Однако существования звезд и наличия внутри них тех химических элементов, из которых мы сделаны, недостаточно. Движущие силы внутри звезд должны были быть таковы, чтобы некоторые из звезд в конце концов взорвались, — более того, взорвались именно так, чтобы разбросать более тяжелые элементы по широкому пространству. Вдобавок законы природы должны были обеспечить, чтобы эти остатки смогли еще раз сконденсироваться в новое поколение звезд, окруженных планетами, вобравшими в себя эти заново созданные тяжелые элементы. Так же, как определенные события на ранней Земле должны были произойти в том порядке, который позволил бы развиться нам, должно было быть и в каждом звене этой цепи, необходимой для нашего существования. Но события, которые привели к развитию Вселенной, управлялись балансом фундаментальных природных взаимодействий, слаженность которых должна была быть именно такой, чтобы мы могли существовать.
