ФИЗИКА И РЕДУКЦИОНИЗМ

2. ФИЗИКА И РЕДУКЦИОНИЗМ

Физика — главная из естественных наук, поскольку в буквальном переводе с греческого слово «фюзис» означает «природа». Стало быть, физика — наука о природе. Физика всегда считалась эталоном научного знания. В каком смысле? Не в том, что она дает наиболее важное и истинное знание, а в том, что открывает истины, справедливые для всей Вселенной, о соотношении нескольких основных переменных. Ее универсальность обратно пропорциональна количеству переменных, которые она вводит в свои формулы.

Как атомы и кварки — «кирпичики» мироздания, так законы физики — «кирпичики» познания. «Кирпичиками» познания законы физики являются не только потому, что в них используются некоторые основные и универсальные переменные и постоянные, действующие во всей Вселенной, но также и потому, что в науке действует принцип редукционизма, гласящий, что все более сложные законы развития более сложных уровней реальности должны быть сводимы к законам более простых уровней.

Скажем, законы воспроизводства жизни в генетике раскрываются на молекулярном уровне как законы взаимодействия молекул ДНК и РНК. Согласованием законов различных областей материального мира занимаются специальные пограничные науки, такие, как молекулярная биология, биофизика, биохимия, геофизика, геохимия и т. д. Очень часто новые науки образуются как раз на стыках более древних дисциплин.

Относительно сферы применимости принципа редукционизма в методологии науки ведутся ожесточенные споры, но само объяснение как таковое всегда предполагает сведения, объясняемого на более низкий понятийный уровень. В этом смысле наука просто подтверждает свою рациональность.

Физики утверждают, что ни одно тело во Вселенной не может не подчиняться закону всемирного тяготения, а если его поведение противоречит данному закону, значит вмешиваются другие закономерности. Самолет не падает на землю благодаря своей конструкции и двигателю. Космический корабль преодолевает земное тяготение за счет реактивного топлива и т. п. Ни самолет, ни космический корабль не отрицают закон всемирного тяготения, а используют факторы, которые нейтрализуют его действие.

Можно отрицать законы философии, религию, мистические чудеса, и это признается нормальным. Но с подозрением смотрят на человека, который отрицает законы науки, скажем, закон всемирного тяготения. В этом смысле можно сказать, что законы физики лежат в основании научного постижения действительности.

3. АНТРОРНЫЙ ПРИНЦИП В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ И ФИЛОСОФИИ

Во Вселенной, вероятно, возможны разные формы жизни, но в дальнейшем, говоря о жизни, я буду подразумевать только водно-углеродную форму, к которой принадлежим мы сами. Это делается не из «патриотизма», а по той причине, что при обсуждении антропного принципа имеется в виду именно эта форма жизни.

Применительно к этой форме жизни существенной характеристикой Вселенной можно считать то, что жизнь существует в ней лишь локально, в ограниченных (и притом очень небольших) областях. Это отличает Вселенную от таких однородных систем, как, например, земная биосфера, где жизнь существует повсюду, и условия в каждой точке являются необходимыми и достаточными для жизни, а любое свойство биосферы является допустимым, совместимым с жизнью. Однако, применительно ко всей планете Земля, отмеченная однородность нарушается. Если выйти за пределы биосферы, условия становятся непригодными для жизни (например, условия в атмосфере выше озонового слоя).

Рассмотрим это свойство неоднородных (в указанном выше смысле) систем на примере Солнечной системы. Здесь локальные условия, по отношению к фактору жизни, весьма различны. На Земле, в пределах биосферы, выполняется комплекс необходимых и достаточных условий. Но в других местах Солнечной системы, на других планетах, в межпланетной среде - условия непригодны для жизни. Между тем, Земля входит в состав Солнечной системы. Значит условия Солнечной системы в целом (включая условия в областях, где жизнь развиваться не может) должны допускать существование в ней жизни - хотя бы на одной планете Земля. Более того, раз в Солнечной системе есть жизнь, значит а ней реализовался комплекс необходимых и достаточных условий. Не будем анализировать этот комплекс. Для наших целей важнее подчеркнуть другое. Существует множество условий в Солнечной системе, которые не препятствуют существованию жизни на Земле, но неизвестно, являются ли они существенными для жизни. Необходимо ли для жизни на Земле наличие других планет (где нет жизни)? Необходимо ли для этого кольцо астероидов и другие "глобальные" характеристики Солнечной системы, являются ли они нейтрально-допустимыми или необходимыми для жизни?

Перейдем теперь ко Вселенной в целом. Многие области Вселенной непригодны для жизни. Но поскольку жизнь во Вселенной существует, то условия в ней должны быть допустимыми, они должны допускать существование жизни, хотя бы в некоторых локальных областях Вселенной. Это тривиально. Но какие из допустимых условий во Вселенной можно считать необходимыми для жизни? Очевидно, к ним можно отнести существование звезд и планет (хотя это утверждение требует, на самом деле, серьезного обоснования). Менее очевидно, насколько необходимы для жизни галактики. Должны ли звезды, чтобы обеспечить возникновение около них жизни, объединяться в гигантские системы? И, если да, то могут ли эти системы иметь произвольные параметры, или они должны соответствовать параметрам типичных галактик? Еще менее очевидно, насколько необходимы для жизни скопления галактик и, наконец, вся расширяющаяся Метагалактика. Насколько, вообще, «глобальные» свойства Вселенной необходимы для жизни? Иными словами, в какой мере существенные черты Вселенной совпадают с жизненно-важными параметрами, или они играют роль каркаса в рассмотренном выше примере с оранжереей?

Ответ, который дает на этот вопрос антропный принцип оказался весьма неожиданным. Он позволил связать наиболее характерные существенные черты Вселенной, а позднее и фундаментальные свойства материи с существованием во Вселенной жизни (и человека).

Важный шаг в этом направлении был сделан Г.М. Идлисом. Он поставил вопрос таким образом: "Почему наблюдаемая нами часть Вселенной представляет собой расширяющуюся систему галактик, состоящих из звезд с обращающимися вокруг них планетами, на одной из которых обитаем мы? Нельзя ли решить этот вопрос, исходя из самого факта нашего существования?"². На основе проведенного анализа, полностью отдавая себе отчет в ориентировочности выполненных оценок и расчетов, Г.М. Идлис пришел к выводу, что основные черты наблюдаемой нами астрономической Вселенной являются характерными для любой обитаемой космической системы. Иными словами, космическая система может стать обитаемой лишь в том случае, если она включает в себя планеты, обращающиеся вокруг звезд, составляющих звездные системы (с параметрами, соответствующими параметрами типичных галактик), «входящие в «расширяющуюся метагалактику», которая, подобно нашей Метагалактике, оказывается «замкнутой», т.е. ее размеры, по крайней мере, сравнимы с радиусом кривизны ее пространства, и ее свойства описываются в первом приближении релятивистскими космологическими моделями». А это значит, что наиболее существенные черты наблюдаемой нами Вселенной, ее «глобальные» свойства оказываются необходимыми для возникновения и развития жизни.

Это обстоятельство позволяет понять, почему окружающий нас мир таков, как он есть, почему наблюдаемая Вселенная обладает отмеченными выше свойствами. Согласно Г.М. Идлису, это объясняется тем, что мы наблюдаем заведомо не произвольную область Вселенной, а именно ту, особая структура которой сделала ее пригодной для возникновения и развития жизни. Что же касается других областей Вселенной, то в них, по мнению Г.М. Идлиса, могут реализоваться иные физические условия, радикально отличные от условий, в нашей Метагалактике, что делает их непригодными для жизни во всяком случае в известной нам форме). В позднейших формулировках АП эта идея была конкретизирована в представлении об ансамбле миров-вселенных, в котором может быть выделено «познаваемое подмножество» с благоприятными для жизни условиями.

На возможное существование связи между наличием условий, допускающих развитие жизни в окружающей нас области Вселенной (Метагалактике), и другими характеристиками этой области обращал внимание А.Л. Зельманов. В этой связи он указывал на красное смещение, как один из факторов, благоприятствующих появлению и развитию жизни. Напротив, смена расширения сжатия привела бы к таким условиям, которые сделали бы невозможным существование жизни.

Таким образом, уже на данном этапе формирования АП были сформулированы две главные относящиеся к нему идеи: 1) основные черты наблюдаемой Вселенной связаны с существованием в ней жизни (и человека) - они являются необходимыми для возникновения и развития жизни; 2) это объясняется тем, что мы наблюдаем не произвольную область Вселенной, а ту, в которой существует познающий эту Вселенную субъект (наблюдатель) и в которой реализовались необходимые для его существования условия. А.Л. Зельманов сформулировал эти две идеи в виде следующего положения: «мы являемся свидетелями процессов определенного типа потому, что процессы другого типа протекают без свидетелей». Эта формулировка, по существу совпадает с позднейшими формулировками АП (например, формулировкой Б. Картера), хотя сам термин «антропный принцип» на данном этапе его становления еще не использовался.

На этом этапе анализировались, главным образом, наблюдаемые свойства Вселенной, и суждения относились преимущественно к наблюдаемой области Вселенной. При этом обнаружилась связь между «глобальными», крупномасштабными, астрономическими свойствами Вселенной и возникновением в ней жизни (и познающего субъекта). На последующем этапе была обнаружена более глубокая связь - между наличием жизни во Вселенной и фундаментальными физическими параметрами материального мира. При этом анализировались как наблюдаемые, так и теоретические свойства Вселенной в целом (а не только ее наблюдаемой части), описываемые космологическими моделями. Тогда же стал использоваться термин «антропный принцип».

Я думаю, 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, на мой взгляд, является установленная с помощью АП 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, И.Л. Розенталь отмечает: «Тривиальным является утверждение: действующие в Метагалактике законы достаточны для возникновения жизни. Нетривиально другое утверждение: эти законы необходимы для возникновения сложных форм вещества». Я думаю, 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».

Третье. Применение антропного принципа показало, что пределы изменения параметров, определяющие необходимые условия, очень узки: достаточно небольшого изменения параметров - и жизнь во Вселенной становится невозможной. Вот эта исключительно тонкая подстройка глобальных свойств нашей Вселенной к условиям, в которых становится возможным существование жизни (и человека) является, пожалуй, наиболее впечатляющим и, несомненно, очень важным результатом применения АП. Более того, при этом обнаружилась поразительная взаимосогласованность фундаментальных констант и астрономических свойств Вселенной, демонстрирующая «глубокую целесообразность и гармонию физических законов». Это послужило дополнительным поводом для интерпретации АП в духе антропоцентризма, для отождествления его с антропоцентрическим принципом. Между тем, ни тонкая подстройка, ни взаимосогласованность параметров не декларируются антропным принципом. Они объективно присущи миру, АП только помогает вскрыть эту объективную реальность.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мартынов Д.Я. Антропный принцип в астрономии и его философское значение // О современном статусе идеи глобального эволюционизма. М., 1986. С. 155-157. Он же. Антропный принцип в астрономии... // Вселенная, астрономия, философия. М., 1988. С. 58-65.

2. Идлис Г.М. Основные черты наблюдаемой астрономической Вселенной, как характерные свойства обитаемой космической системы // ИзвАстрофиз. ин-та АН КазССР. 1958. Т. 7. С. 39.

3. Идлис Г.М. Структурная бесконечность Вселенной и Метагалактика как типичная обитаемая космическая система (тезисы доклада) // Труды 6 совет, по вопр. космогонии (5-7 нюня 1957 г.). М., 1959. С. 270-271.

5. Солопов Е.Ф. «Концепции современного естествознания».