Аргумент тонкой настройки

Аргумент тонкой настройки (AA110) основывается на теоретическом выводе, полученном в рамках современной науки (физики, астрофизики и космологии), что многие параметры нашей Вселенной как будто точно настроены на возможность существования разумной жизни, поскольку при небольшом изменении значений этих параметров разумная жизнь в известной нам форме не смогла бы существовать по тем или иным причинам. При этом пока не известны точно причины, по которым данные параметры приняли именно эти значения. Апологеты полагают, будто это указывает на разумный замысел Вселенной и игнорируют альтернативные возможные объяснения. Данный аргумент является разновидностью логической ошибки «бог белых пятен»: мы не знаем, почему параметры Вселенной приняли именно такие значения, — следовательно, их настроил бог. Помимо этого данный аргумент основан на разновидности аргумента к незнанию, поскольку неявно утверждается, что раз нам неизвестны физические принципы, которые определяют значения этих параметров, то таких принципов не существует.

Суть аргумента

Современные физические теории, описывающие реальность на фундаментальном уровне, (квантовая механика, Стандартная модель физики элементарных частиц, общая теория относительности, теория Большого взрыва) включают в себя множество различных «свободных» параметров, численные значения которых пока ещё не объясняются существующими ныне теориями и берутся просто из эксперимента. Таким образом, современная наука ещё не знает, почему эти параметры имеют именно такие, а не иные значения. К этим параметрам относятся, например, фундаментальные константы физических взаимодействий (гравитационная постоянная, скорость света в вакууме, постоянная Планка, константы связи сильного ядерного и электрослабого взаимодействий), массы и заряды элементарных частиц, космологическая постоянная, относительная величина начальных флуктуаций плотности в ранней Вселенной и др. Поскольку численные значения этих параметров не определяются имеющимися теориями и на данный момент не известно никаких более глубоких принципов, которые определяют значения этих параметров, то они выглядят произвольными, способными в принципе принимать любые значения. При этом теоретические расчёты показывают, что многие из этих параметров выглядят как будто тонко настроенными для возможности существования жизни, потому что изменения значений этих параметров привели бы к тому, что разумная жизнь в известной нам форме не смогла бы существовать или не смогла бы зародиться по тем или иным причинам. И, по мнению апологетов, данный факт указывает на наличие разумного замысла, создавшего Вселенную и настроившего её параметры специально ради жизни человека в ней.

Примеры тонкой настройки

• Массы лёгких кварков. Протоны и нейтроны, из которых состоят атомные ядра, в свою очередь состоят из u- и d-кварков. Соединение протонов и нейтронов между собой в ядре осуществляется за счёт обмена пи-мезонами, которые также состоят из u- и d-кварков. При этом u- и d-кварки имеют аномально малую массу по сравнению с другими типами кварков. Если бы их масса была больше, то пи-мезоны были бы массивнее, что в свою очередь привело бы к существенному ослаблению взаимодействия между нуклонами в атомных ядрах и ядра не могли бы существовать.
• Разность масс нейтрона и протона. Если бы разность масс нейтрона и протона (1,3 МэВ) была бы меньше массы электрона (0,5 МэВ), то в атоме водорода происходил бы электронный захват: протон вступал бы во взаимодействие с электроном с образованием вместо них нейтрона и нейтрино. Это привело бы к нестабильности атома водорода, который просуществовал бы всего около 30 часов. Поскольку массы нейтрона и протона составляют примерно 939 МэВ и 938 МэВ соответственно, это означает, что изменение масс этих частиц всего на одну тысячную долю привело бы к отсутствию во Вселенной водорода — главного ядерного «горючего» для звёзд. Следовательно, не было бы обычных звёзд — со всеми вытекающими последствиями. С другой стороны, если бы разность масс нейтрона и протона (1,3 МэВ) была бы больше суммы массы электрона (0,5 МэВ) и энергии связи ядра дейтерия (2,2 МэВ), то в ядре дейтерия мог бы происходить бета-распад нейтрона на протон, электрон и антинейтрино, что привело бы к нестабильности дейтерия, который является важным звеном в цепочке ядерных реакций, происходящих в недрах звёзд и приводящих к образованию почти всех химических элементов тяжелее водорода и гелия. Таким образом, получается, что разность масс нейтрона и протона должна быть заперта в относительно узком интервале масс: больше массы электрона, но меньше суммы массы электрона и энергии связи ядра дейтерия. В свою очередь эта разность масс, как и энергия связи дейтерия, определяется фундаментальными параметрами (массами кварков, постоянными сильного взаимодействия и др.), значения которых, таким образом, должны быть тонко настроены, чтобы обеспечивать указанное соотношение. При ещё большем увеличении разности масс нейтрона и протона нейтрон смог бы распадаться не только в ядре дейтерия, но и в более тяжёлых атомных ядрах. В результате ядра оказались бы разорваны силами электростатического отталкивания между протонами и во Вселенной не было бы никаких других химических элементов кроме водорода («водородный мир»). Если бы протон был массивнее нейтрона, то свободные протоны распадались бы на нейтрон, позитрон и нейтрино и во Вселенной не было бы водорода. А при ещё большем увеличении массы протона он смог бы распадаться и в атомных ядрах, вследствие чего получился бы «нейтронный мир», состоящий только из нейтронных ядер, лишённых электрического заряда и, как следствие, электронных (или даже позитронных) оболочек.
• Гравитационная постоянная. Если бы значение гравитационной постоянной было больше, то температура в недрах звёзд была бы выше, что привело бы к увеличению скорости термоядерных реакций и сокращению времени жизни звёзд. Вследствие этого звёздам и обращающимся вокруг них планетам не хватало бы времени на эволюцию жизни. А если бы значение гравитационной постоянной было ниже, то звёзды были бы слишком холодными, и термоядерные реакции в них вообще не протекали бы, и жизни не только не хватило бы времени на эволюцию, но и вообще не из чего было бы образовываться; а также распались бы галактики. Существует также гипотеза, что образование планетных систем, происходящее совместно с образованием звёзд, может успешно происходить только у таких звёзд, которые после образования сохраняют поверхностный конвективный слой (который есть, например, у звёзд типа Солнца, но отсутствует у более массивных звёзд). Если бы гравитационная постоянная имела бы заметно более высокое значение, то звёзды после образования не имели бы поверхностных конвективных слоёв, а значит, не имели бы и планетных систем.
• Сильное ядерное взаимодействие. Если бы постоянная сильного ядерного взаимодействия (удерживающего протоны и нейтроны в атомных ядрах) была несколько меньше, то ядерные силы оказались бы недостаточны для существования устойчивых атомных ядер.
• Электромагнитное взаимодействие. Реакции термоядерного синтеза, протекающие в недрах звёзд, играют решающую роль для возможности возникновения и существования жизни во Вселенной. Во-первых, почти все химические элементы, из которых состоит жизнь (кроме водорода), образовались в ходе термоядерных реакций в недрах звёзд. Во-вторых, эти термоядерные реакции обеспечивают выделение Солнцем энергии, которая согревает и освещает Землю. Если бы электромагнитное взаимодействие было сильнее, то сильнее было бы и кулоновское отталкивание между протонами, вследствие чего они не смогли бы объединяться друг с другом с образованием ядер дейтерия и термоядерные реакции в звёздах стали бы невозможны. Если бы постоянная тонкой структуры превышала единицу, то электростатическое отталкивание между протонами разорвало бы атомные ядра на части. (Однако сравнение с предыдущим пунктом показывает, что, может быть, можно совместно увеличить электромагнитное и сильное ядерное взаимодействия.)
• Слабое взаимодействие. Однако просто образования химических элементов в звёздах недостаточно. Необходимо также, чтобы эти элементы после образования как-то выбрасывались во внешнее пространство, чтобы из них потом могли образоваться планеты и жизнь на них. Звёзды типа Солнца после окончания в них ядерных реакций и соответствующего выделения энергии превращаются в белые карлики, в которых гравитационное давление уравновешивается давлением вырожденного электронного газа. Однако если масса сжимающегося ядра звезды превышает предел Чандрасекара (равный примерно 1,4 от массы Солнца), то давления вырожденного электронного газа оказывается недостаточно для предотвращения дальнейшего гравитационного сжатия звезды. В этом случае электроны под действием огромного давления «вдавливаются» в протоны, в результате чего образуются нейтроны и нейтрино. В результате ядро звезды превращается в нейтронную звезду (или в чёрную дыру), а поток улетающих нейтрино создаёт сильное давление, приводящее к выбрасыванию остальной массы (оболочки) звезды в окружающее межзвёздное пространство. Выброшенное вещество обогащено тяжёлыми химическими элементами, произведёнными в ходе эволюции звезды (причём элементы тяжелее железа производятся в момент самой вспышки сверхновой), и оно участвует в дальнейшем круговороте вещества: в образовании звёзд следующего поколения, а также обращающихся вокруг них планет и жизни на этих планетах. Для того, чтобы все эти процессы могли происходить, требуется определённая настройка величины слабого взаимодействия: оно должно быть достаточно слабым, чтобы образующиеся нейтрино могли пройти сквозь ядро коллапсирующей звезды и выйти наружу, но при этом достаточно сильным, чтобы нейтрино могли взаимодействовать с внешней оболочкой звезды и создать достаточное давление для её выброса в окружающее пространство.
• Энергия одного из возбуждённых уровней ядра атома углерода-12. Центральным химическим элементом, из которого построена известная нам жизнь, является углерод. В звёздах углерод образуется в ходе тройной гелиевой реакции, при которой три ядра гелия сливаются и образуется ядро углерода. Чтобы это могло происходить, ядро атома углерода должно обладать возбуждённым состоянием с энергией строго определённой величины — 7,82 МэВ. Причём наличие этого состояния сначала было предсказано теоретически на основе данного аргумента астрофизиком Фредом Хойлом, а потом было открыто экспериментально. Энергия этого возбуждённого состояния в свою очередь зависит от величины электромагнитного и сильного ядерного взаимодействий (в частности, от значения постоянной тонкой структуры). Если изменить интенсивность сильного ядерного взаимодействия всего на 0,5 % или электромагнитного взаимодействия всего на 4 %, то это приведёт к разрушению почти всего углерода или кислорода в звёздах и, следовательно, жизни не из чего будет образовываться. (Хотя по поводу данного факта «тонкой настройки» у учёных нет однозначного мнения. По мнению одних, данное значение энергии допускает вариацию в пределах всего лишь нескольких процентов. Но по мнению некоторых других учёных, в данном случае никакой тонкой настройки вообще не требуется.)
• Первичные возмущения плотности. Наблюдаемая структура Вселенной, включающая в себя планеты, звёзды, галактики, скопления галактик и т. д., возникла из первичных небольших неоднородностей распределения вещества (возмущений или флуктуаций плотности), существовавших в ранней Вселенной. Относительная величина этих флуктуаций составляла 10^-5, то есть их плотность была на 0,00001 долю выше средней плотности материи на тот момент. Галактики и прочие структуры образовались в результате последующего гравитационного сжатия этих флуктуаций плотности и стягивания ими к себе вещества из окружающей среды. Эти первичные флуктуации были подвержены двум противоположно направленным процессам: с одной стороны, они расширялись вследствие общего расширения Вселенной, с другой стороны, они сжимались под действием гравитации. Поэтому, чтобы из них действительно могли образоваться галактики, звёзды, планеты и проч., величина этих неоднородностей должна была быть определённым образом сонастроена со скоростью расширения Вселенной. Если бы их величина была бы меньше в 10 раз, то есть 10^-6, то галактики оказались бы слишком маленькими, а звёзды — чересчур редкими; взрывы сверхновых происходили бы гораздо реже, и к настоящему времени большая часть Вселенной представляла бы собой чрезвычайно разреженные облака водорода и гелия. Если уменьшить контраст плотности ещё немного, то образование галактик и звёзд станет вообще невозможным. А если бы величина этих первичных неоднородностей была больше в 10 раз, то есть 10^-4, то плотность звёзд в Галактике была бы слишком высокой, что повышало бы вероятности их столкновений друг с другом, в результате чего, им не хватало бы времени для зарождения и эволюции жизни до разумного состояния на обращающихся вокруг них планетах. Если же увеличить контраст первичных возмущений плотности в 100 раз, то есть до 10^-3, то под действием гравитации они быстро превратились бы в чёрные дыры, которые поглотили бы всё окружающее вещество, и во Вселенной не было бы ничего, кроме чёрных дыр. (Однако, как можно заметить из этого обсуждения, значение данного контраста плотности и скорость расширения Вселенной можно менять синхронно друг с другом.)
• Космологический параметр плотности – это величина, пропорциональная отношению средней плотности всей материи Вселенной к квадрату параметра Хаббла, характеризующего скорость расширения Вселенной. Чтобы во Вселенной успела возникнуть разумная жизнь, эта величина в момент Большого взрыва должна была быть равна единице с огромной точностью. Любое отклонение этого параметра от единицы очень быстро нарастает со временем. Если бы через 10^–43 секунды (планковское время) после Большого взрыва этот параметр превышал единицу хоть на 10^–60, то расширение Вселенной быстро остановилось бы и она сколлапсировала бы в сингулярность. А если бы этот параметр был меньше единицы на 10^–60, то плотность вещества во Вселенной падала бы слишком быстро, вследствие чего вещество очень быстро стало бы слишком разреженным и не смогло бы собраться в галактики, звёзды и планеты. В современной космологии объяснение столь тонкой настройки этого параметра даётся в рамках инфляционной модели Вселенной. Согласно этой модели, Большому взрыву предшествовала стадия инфляционного раздувания пространства Вселенной, которая автоматически обеспечила тонкую сонастройку скорости расширения и плотности материи в момент Большого взрыва таким образом, что космологический параметр плотности оказался равным единице с высокой точностью.
• Космологическая постоянная. Расчёты Стивена Вайнберга 1987 года показали, что плотность энергии вакуума, обусловленная космологической постоянной, должна иметь небольшое значение, заключённое в узком интервале между нулём и 10^–121 от планковской плотности (т. н. предел Вайнберга). Если бы космологическая постоянная была больше этого предела, то создаваемое ею гравитационное отталкивание «размывало» бы первичные возмущения плотности и из них не могли бы образоваться галактики. А если бы космологическая постоянная была бы меньше нуля, то она создавала бы не гравитационное отталкивание, а дополнительное гравитационное притяжение, в результате которого Вселенная быстро схлопнулась бы обратно в сингулярность вскоре после Большого Взрыва, и жизнь в ней не успела бы образоваться. (Однако, как показали Макс Тегмарк и Мартин Риз, величину космологической постоянной можно увеличивать синхронно с увеличением амплитуды первичных возмущений плотности с сохранением возможности образования галактик.) Надо отметить, что космологическая постоянная является свободным параметром только в общей теории относительности. Если добавить к ней квантовую теорию поля (КТП), то эта величина уже не является свободным параметром, а интерпретируется как плотность энергии вакуума и вычисляется в рамках КТП. Причём, вычисленное значение согласуется с наблюдаемым значением.

Возможные объяснения

Классификация объяснений и антропный принцип

На данный момент причины тонкой настройки параметров Вселенной точно не известны, существуют лишь различные гипотетические объяснения, все из которых обладают какими-либо недостатками и ни одно из них не является доказанным.

Возможные объяснения тонкой настройки можно разделить на два типа:

• Антропные объяснения — это такие объяснения, в которых сама возможность существования разумной жизни играет ключевую роль и они на неё каким-либо образом ссылаются. Проще говоря, антропные объяснения заканчиваются словами: «…потому что только при таких параметрах разумная жизнь может существовать/зародиться». К этому типу объяснений относятся, например, гипотеза разумного замысла и объяснение на основе мультивселенной.
• Неантропные объяснения — это такие объяснения, в которых возможность существования разумной жизни не играет никакой роли и они на неё никак не ссылаются. В их рамках возникновение имеющихся законов физики и значений параметров Вселенной объясняется через какие-либо механизмы, не имеющие никакого отношения к существованию жизни, а возможность существования жизни оказывается просто «побочным эффектом» этих механизмов. К этому типу объяснений относятся, например, более общие теории (в частности, возможная теория всего) и гипотеза космологического естественного отбора.

Антропный принцип — это утверждение, что объяснение тонкой настройки Вселенной должно быть антропным. По мнению сторонников этого принципа, связь значений параметров Вселенной именно с возможностью существования разумной жизни (а не с какими-либо другими свойствами Вселенной) настолько очевидна и бросается в глаза, что именно в этом направлении и нужно искать объяснение — каким-то образом увязывать его именно с возможностью существования жизни, а не с чем-то другим. По их мнению, вероятность того, что истинное объяснение окажется неантропным, довольно низкая.

Имеющиеся на сегодняшний день различные гипотетические объяснения можно классифицировать в виде таблицы, а ниже каждое из них будет рассмотрено подробнее.

ВОЗМОЖНЫЕ ОБЪЯСНЕНИЯ ТОНКОЙ НАСТРОЙКИ ВСЕЛЕННОЙ
ТИП ОБЪЯСНЕНИЯ:	Одна вселенная	Много вселенных
Антропные (выбор законов физики и параметров как-то связан с возможностью существования разумной жизни)	Разумный замысел Некий разумный сверхъестественный создатель намеренно создал Вселенную, чтобы поселить в ней живых питомцев — людей, и настроил для этого законы физики и значения параметров Вселенной.	Мультивселенная + антропный принцип Существует множество вселенных (областей мультивселенной) с самыми разными наборами законов физики и значений физических констант и прочих параметров. Разумная жизнь возникла в той (или в тех немногих) из них, где законы физики это позволяют. В большинстве других вселенных законы физики несовместимы с существованием разумной жизни. Таким образом, вселенные, допускающие существование жизни, являются уникальным меньшинством. Один из возможных механизмов формирования мультивселенной с разными законами физики описывается теорией вечной (хаотической) инфляции в сочетании с M-теорией.
Неантропные (выбор законов физики и параметров никак не связан с возможностью существования разумной жизни)	Более общая теория Параметры Вселенной определяются пока не известными принципами, которые должны стать частью будущей более общей теории, которая объяснит тонкую настройку. Возможно и так, что может существовать только один набор значений параметров, который определяется простыми, элегантными и фундаментальными математическими принципами и уравнениями, лежащими в основе мироздания (которые ещё не открыты), и других законов физики и значений параметров быть не может.	Космологический естественный отбор Вселенные порождают другие вселенные при образовании в них чёрных дыр. При этом законы физики и значения параметров передаются по наследству вселенным-потомкам, но слегка «мутируют». Больше потомства оставляют те вселенные, чьи законы физики настроены на образование как можно большего числа чёрных дыр. Поэтому эволюция вселенных движется в этом направлении. Но эти же законы физики позволяют существовать и разумной жизни (как побочный эффект). Следовательно, большинство вселенных в популяции имеет именно такие законы физики, они не уникальны.

Антропные объяснения

Разумный замысел

Объяснение на основе разумного замысла формулируется так: некий сверхъестественный разумный творец имел намерение создать Вселенную специально для того, чтобы поселить в ней разумных обитателей — людей, поэтому и с этой целью он при создании Вселенной настроил её параметры, придав им именно такие значения, а не иные, потому что только при таких значениях параметров жизнь может существовать. Последние слова означают, что данное объяснение относится к типу антропных, потому что в его рамках выбор значений параметров определяется возможностью существования жизни.

В принципе, гипотеза разумного замысла имеет право на существование в качестве одного из возможных гипотетических объяснений тонкой настройки, но не более того. К тому же против этого объяснения имеется множество фактов. Если смотреть на свойства Вселенной в целом (а не только на один специально избранный факт «тонкой настройки»), то она явно не выглядит созданной для существования жизни, тем более для жизни конкретно обитателей планеты Земля.

• Во-первых, Вселенная явно избыточна для существования как жизни вообще, так и конкретно земной жизни. В частности, для обитателей Земли столь огромная Вселенная с сотнями миллиардов галактик явно не нужна. Как и не нужны все остальные планеты Солнечной системы, непригодные для жизни.
• Во-вторых, большая часть этой огромной Вселенной совершенно непригодна для жизни, не считая отдельных малых областей вокруг звёзд, составляющих ничтожно малый объём Вселенной. В частности, как было сказано, даже если рассматривать только Солнечную систему, то в ней жизнь возможна только в узком поясе вокруг Солнца, в который попадает только планета Земля и Марс и, соответственно, их спутники. В то время как условия на остальных планетах уже не пригодны для жизни — и тогда непонятно их назначение.
• В-третьих, даже и этот малый кусочек мира постоянно угрожает человеку и убивает его природными катаклизмами, эпидемиями, паразитами, вирусами, хищниками и проч., и даже в нём человеку постоянно приходится бороться за своё выживание. Наша Солнечная система заполнена большим количеством летающего «мусора» в виде астероидов и комет, которые постоянно угрожают столкнуться с Землёй и уничтожить жизнь на ней. В прошлом они уже уничтожали большую часть жизни на Земле, и в любой момент могут ещё раз это сделать. Большая часть поверхности Земли также неблагоприятна и некомфортна для жизни человека (океаны, пустыни, ледники и т. д.). Таким образом, Земля, Солнечная система и Вселенная в целом не выглядят задуманными и спроектированными для существования жизни. Скорее, всё указывает на то, что не мир был создан для человека, а человек приспособился в процессе эволюции к тому небольшому кусочку мира, условия в котором случайно оказались более или менее подходящими для существования сложной белковой жизни и в котором человеку всё равно приходится постоянно бороться за своё выживание. И никакой «заботливый создатель» человека никак не оберегает, даже от своих собственных «косяков». Например, никакой «всемогущий бог» не сделал ничего, чтобы предотвратить землетрясение в Индийском океане в 2004 г., убившее порядка 300 000 человек, хотя ему это ничего не стоило бы, если бы он существовал. Даже несмотря на то, что это его брак, а не вина людей (ведь это именно он создал Землю такой, что на ней случаются землетрясения, цунами и проч.).

Нобелевский лауреат, физик и космолог Стивен Вайнберг в книге «Мечты об окончательной теории» указывает на тот факт, что и большинство известных физике фундаментальных частиц не играют никакой роли для существования жизни:

“”«Чем больше фундаментальных физических принципов мы открываем, тем меньшее отношение они к нам имеют. Например, в начале 1920-х гг. считалось, что единственными элементарными частицами являются электрон и протон, из которых состоим мы сами и весь мир. Когда были обнаружены новые частицы, скажем, нейтрон, то сначала думали, что они составлены из электронов и протонов. Сегодня все сильно изменилось. Мы совсем не уверены в том, что понимаем, что значит элементарность частицы, но уже выучили важный урок, что вхождение частиц в состав обычного вещества не имеет никакого отношения к тому, насколько они фундаментальны. Почти все частицы, чьи поля содержатся в уравнениях современной стандартной модели частиц и взаимодействий, так быстро распадаются, что они не могут находиться в составе обычного вещества и оказывать какое бы то ни было влияние на человеческую жизнь. Электроны являются существенной частью окружающего нас мира, а частицы, называемые мюонами и тау-лептонами, едва ли имеют отношение к нашим жизням, но в том виде, как это выглядит в наших теориях, электроны ни в коей мере не кажутся более фундаментальными, чем мюоны или тау-лептоны. Можно высказать более общее утверждение: никто еще не обнаружил никакой корреляции между чем бы то ни было, что важно для нас, и тем, что важно для фундаментальных физических законов.»

Все эти факты понижают вероятность гипотезы разумного замысла и повышают вероятность альтернативных объяснений тонкой настройки, в рамках которых Вселенная не предполагается специально созданной ради жизни человека.

Более того, все знания современной науки о разуме указывают на то, что он является продуктом работы головного мозга (см. обзор Мозг и психика), то есть материального объекта, самого по себе нуждающегося в энергии, питании, а также в тонкой настройке параметров Вселенной для возможности его существования. Поэтому гипотезы о существования нематериального разумного создателя противоречат современным данным нейробиологии и нейропсихологии и являются чистыми спекуляциями (в пользу которых нет ни одного подтверждения, но есть множество свидетельств против них). К тому же можно заметить, что если мы утверждаем, что существование разумной жизни требует тонкой настройки Вселенной, то и сам разумный создатель (также являющийся, очевидно, разумной жизнью) нуждается в тонкой настройке и поэтому не мог эту тонкую настройку создать.

Мультивселенная + антропный принцип

Другое гипотетическое объяснение тонкой настройки, в общих чертах, заключается в том, что существует огромное множество вселенных, параметры которых принимают самые разные значения, — и среди этого гигантского разнообразия вселенных с самыми разными параметрами наверняка найдётся и такая вселенная, параметры которой примут нужные значения для возможности возникновения жизни. И мы наблюдаем в нашей Вселенной значения параметров, подходящие для возможности возникновения и существования жизни, потому что только во вселенной с такими параметрами могла возникнуть разумная жизнь (при этом есть вселенные и с другими значениями параметров, но в них жизнь не возникла и поэтому эти значения некому наблюдать). Последние слова означают, что этот класс объяснений также является антропным, поскольку в его рамках выбор значений параметров Вселенной определяется возможностью существования жизни. Разумеется, данное объяснение (или, точнее, класс объяснений) подразделяется на множество частных теорий, предлагающих разные механизмы образования этих вселенных и принятие их параметрами тех или иных значений. Множество разных вселенных можно понимать в более широком смысле — как различные части одной вселенной с разными законами физики (параметрами) или как различные этапы эволюции вселенной, в ходе которой её законы физики (параметры) меняются.

Все современные физические теории, описывающие более или менее глубокие уровни организации материи, так или иначе указывают на то, что Вселенных должно быть много. Среди них:

• Теория струн или её обобщение — М-теория — из которых следует возможность существования не менее 100⁵⁰⁰ различных вакуумов с различными параметрами фундаментальных частиц и взаимодействий, обусловленных различными размерами и формами дополнительных пространственных измерений и некоторыми другими их свойствами (см. ландшафт теории струн).
• Теория хаотической (или вечной) инфляции (или теория «кипящего вакуума»), описывающая самые ранние стадии эволюции Вселенной, запустившие её расширение. Из неё следует образование бесконечного множества «пузырей» с различными свойствами вакуума — и наша Вселенная является лишь одним из них. Хаотическая инфляция обеспечивает механизм, который реализовывает всевозможные типы вакуума, существующие в М-теории (о которых сказано в предыдущем пункте).
• Из М-теории следует также возможность существования параллельных миров на бранах (бран-миров). Предполагается, что трёхмерное пространство нашей Вселенной может быть всего лишь трёхмерной браной (3-браной), «плавающей» в пространстве более высокой размерности, и кроме неё там могут существовать и другие бран-миры. Кроме того, в рамках этой гипотезы сформулирована также циклическая модель Вселенной, в рамках которой две параллельные вселенные на бране периодически сталкиваются, что приводит к повторяющимся циклам Большого взрыва и последующей космологической эволюции. Это даёт ещё один вариант мультивселенной, где разные вселенные разнесены во времени.
• Различные версии или интерпретации квантовой механики:
  • альтернативные истории Фейнмана,
  • многомировая интерпретация Эверетта.

Одной из таких теорий, предлагающих конкретный механизм образования мультивселенной с разными законами физики, является сочетание теории струн (или её обобщения — М-теории) с космологической теорией вечной (хаотической) инфляции. Согласно теории струн, пространство-время должно иметь 9 пространственных и 1 временное измерение (в рамках M-теории — 10 пространственных и 1 временное, но ниже для примера мы будем продолжать говорить о девяти, так как точное их количество для данного обсуждения не играет роли). Но из 9 пространственных измерений только 3 имеют макроскопическую протяжённость, а остальные 6 компактифицированы (то есть замкнуты сами в себя) до размеров порядка нескольких планковских масштабов длины (10^–33 см), в результате чего они незаметны для нашего опыта. Причём, вариантов компактификации (или топологии) этих дополнительных измерений существует огромное множество, и нет никаких оснований считать, будто в реальности реализовано только одно из них. Все частицы в рамках этой теории представляют собой микроскопические струны, колеблющиеся в этих дополнительных измерениях, и свойства частиц определяются характерами колебаний. В свою очередь, варианты компактификации дополнительных измерений определяют характер колебаний струн, а следовательно, они определяют свойства элементарных частиц и константы физических взаимодействий. В частности, поскольку колебания микроскопической ограниченной системы квантованы, то есть могут иметь лишь дискретный спектр, то существует лишь дискретный набор элементарных частиц с дискретным набором масс и других параметров. И поскольку существует множество различных способов компактификации дополнительных измерений, то может существовать и огромное множество вселенных (или различных областей одной вселенной) с разными законами физики, различными свойствами элементарных частиц, значениями фундаментальных постоянных, констант связи и т. д.

В качестве простой иллюстрации представим себе двумерное пространство, одно из измерений которого имеет макроскопические размеры (например, бесконечно), а второе измерение компактифицировано, то есть замкнуто само в себя, с планковским радиусом кривизны. Другими словами, это пространство представляет собой длинный тонкий цилиндр с микроскопическим радиусом порядка планковского масштаба. В этом случае нет причин считать, будто радиус цилиндра обязательно должен быть везде одинаков. Если на этот цилиндр «намотаны» колеблющиеся струны, представляющие собой элементарные частицы, то в участках с разным радиусом кривизны длина этих струн будет разной, а значит, будут разными частоты их собственных колебаний и, следовательно, будут разными свойства элементарных частиц. Воображаемый наблюдатель, живущий на этом цилиндре (и воспринимающий его как одномерный из-за того что второе измерение слишком мало и потому незаметно для него), при движении вдоль цилиндра может проходить участки с разным радиусом кривизны, и тогда он будет замечать, что законы физики (параметры частиц и константы связи) постепенно меняются при переходе от одной области пространства к другой.

Исследования реликтового излучения указывают на то, что наблюдаемая нами часть Вселенной имеет плоскую, то есть евклидову геометрию. Это может означать одно из двух.

• Первый вариант: вся наша Вселенная действительно плоская, но это потребовало бы тонкой сонастройки суммарной плотности всех видов материи и энергии, содержащихся во Вселенной, и скорости её расширения (параметра Хаббла). Другими словами, средняя плотность Вселенной должна быть в точности равна критической (которая определяется параметром Хаббла). Недостаток этого варианта в том, что он требует тонкой сонастройки параметров.
• Второй вариант: наблюдаемая нами Вселенная выглядит плоской, потому что это лишь крошечная часть всей Вселенной, которая может иметь произвольную кривизну (по аналогии с тем как поверхность Земли нам кажется плоской, когда мы изучаем лишь крошечную её часть). Согласно наиболее общепринятой среди космологов теории инфляции, на самых ранних этапах своей эволюции Вселенная расширилась до таких размеров, что наблюдаемая сегодня часть Вселенной представляет лишь крошечный её участок (примерно как поле стадиона представляет собой лишь крошечный участок поверхности Земли). Вселенная, на самом деле, гораздо больше и может представлять собой богатый и разнообразный ландшафт, разные участки которого компактифицированы по-разному и, следовательно, содержат разные законы физики, наборы и параметры элементарных частиц, константы связи и т. д. При желании области пространства с разными законами физики можно назвать вселенными, а тогда всю существующую реальность — мультивселенной.

Причём, существуют 5 разных версий теории струн, которые являются частными решениями более общей М-теории. В её рамках наша Вселенная представляется трёхмерной браной, обёрнутой вокруг дополнительных компактных пространственных измерений (аналогично тому, как, например, лист бумаги можно обернуть вокруг цилиндра). Существует не только огромное число компактификаций дополнительных малых измерений, но и большое число способов оборачивания бран вокруг измерений. К тому же, таких бран может быть несколько. Струны, которые даны нам в опыте как элементарные частицы, своими концами «укреплены» на бране и не могут её покинуть (кроме гравитонов, но и те далеко не улетают, так как дополнительные измерения компактны), но колебания струн могут происходить и в дополнительных измерениях. Как было сказано, разные компактификации определяют разные законы физики. Даже заниженные оценки в рамках М-теории дают 10⁵⁰⁰ возможных вакуумов с разными законами физики.

Среди такого гигантского ландшафта наверняка найдётся область, где фундаментальные параметры допускают возникновение жизни, — и именно в этой области жизнь возникла. Всё это не противоречит тому факту, что в наблюдаемой нами части Вселенной законы физики везде одинаковы. Наблюдаемая часть Вселенной — лишь крошечный её участок, внутри которого изменения просто незаметны. Это аналогично тому как наблюдатель, изучивший небольшой кусочек Земли, может счесть её плоской. А если, например, он находится посреди Сахары, то по всему горизонту он будет видеть лишь пустыню и думать, будто на Земле существует только пустыня, не догадываясь, что есть горы, луга, леса, моря, водопады и т. д. Если кто-то считает, что областей пространства с другими компактификациями и, соответственно, с другими параметрами частиц и взаимодействий не существует, то он должен объяснить, почему он уверен, что реализоваться должна была только одна «избранная» компактификация (так же, как если бы он утверждал, например, что все все горы на некой неизвестной планете обязаны быть одной высоты).

Итак, из теории струн или М-теории следует существование огромного математического пространства всевозможных вариантов компактификации, расположения бран и т. д., то есть всевозможных вакуумов или законов физики. Но реализуются ли эти возможные вакуумы в реальном физическом мире? Наиболее общепринятая теория вечной (хаотической) инфляции, основанная лишь на общепризнанных физических теориях — общей теории относительности (ОТО) и квантовой механике — даёт утвердительный ответ на этот вопрос. В раздувающемся пространстве Вселенной постоянно происходят квантовые флуктуации вакуума, которые создают энергию вакуума. Поэтому каждый вакуум обладает своей энергией, в результате чего на вышеописанном математическом пространстве задан гигантский «ландшафт» энергии вакуума, с «горами», «долинами» и т. д. А каждую область пространства Вселенной можно уподобить шарику, который катится по этому ландшафту и, как любая физическая система, стремится скатиться в локальный минимум. Из уравнений ОТО следует, что под действием энергии вакуума пространство должно экспоненциально расширяться (модель де Ситтера). Однако в результате тех же квантовых флуктуаций и туннельного эффекта время от времени в разных точках пространства возникают небольшие «пузырьки» с другими свойствами вакуума (в том числе, с более низкой энергией). Другими словами, даже если наш воображаемый шарик скатился в локальный минимум энергии вакуума, он может туннелироваться в соседнюю область и скатиться в ещё более низкий минимум. Если размер «пузырька» превышает некоторый критический размер, он тоже вступает в фазу деситтеровского экспоненциального расширения. И этот процесс повторяется раз за разом. При флуктуации вакуума дополнительные измерения могут компактифицироваться по-другому. Причём, когда в результате случайных, хаотических квантовых флуктуаций вакуума разные области пространства «скатываются» к вакуумам с более низкой энергией, с большой вероятностью это будут разные вакуумы (с разными компактификациями, расположением бран и другими параметрами). Таким образом, возникает множество расширяющихся областей мультивселенной с разными законами физики.

Причём, поскольку в пузырях энергия вакуума ниже, чем в окружающем пространстве, то и расширяются они медленнее, чем вакуум между пузырями. Поэтому пузыри не сливаются, а остаются отдельными «вселенными». Внутри одного пузыря может возникнуть другой пузырь, с другими свойствами вакуума, который тоже начнёт расширяться, но никогда не поглотит весь пузырь, в котором он возник. (Что интересно: одно из свойств неевклидовой геометрии состоит в том, что для внешнего наблюдателя такой пузырь может быть конечным, а внутреннему наблюдателю он может казаться бесконечным.) Таким образом, теория инфляции приводит к существованию огромного ландшафта, разные области которого обладают разными свойствами вакуума и, следовательно, разными законами физики и различными фундаментальными параметрами.

Неантропные объяснения

Более общая теория

Тот факт, что на данный момент обсуждаемые параметры Вселенной не определяются имеющимися теориями, вовсе не означает, что они на самом деле являются произвольными. Это может быть всего лишь недостатком нынешнего состояния науки. Возможно, существуют какие-то более глубокие физические принципы (ещё не открытые), которые определяют значения «свободных» параметров физических теорий (фундаментальных констант, параметров элементарных частиц и т. д.) и прочих параметров Вселенной. Возможно даже, что когда эти принципы будут открыты, они покажут, что эти параметры Вселенной просто не могут быть другими. (Например, аналогично тому как число «пи» имеет значение 3,1415926…, потому что оно в принципе не может быть другим, а не потому что оно специально настроено кем-то, «чтобы круги были круглыми».) Некоторые учёные надеются, что единая теория всего выявит эти принципы и объяснит, почему законы физики и все константы имеют именно такой вид, какой мы наблюдаем в нашей Вселенной. И если эти более глубокие принципы не будут ссылаться на возможность существования жизни (а именно это и ожидается от теории всего), то такое объяснение будет неантропным.

В частности, источником космологической постоянной считается энергия вакуума, представляющая собой суммарную энергию нулевых колебаний квантовых полей с различными частотами (или, что то же самое, суммарную энергию основных состояний квантовых полей) в некотором объёма пространства, где суммирование производится по всем полям, по всем частотам и по объёму. В то же время, максимальная энтропия любой области пространства равна энтропии чёрной дыры, занимающей эту область, которая пропорциональная площади поверхности (горизонта событий) чёрной дыры, а не её объёму. Следовательно, максимальное количество состояний любой материи, которое может содержаться в каком-либо объёме пространства, пропорционально не этому объёму, а площади ограничивающей его поверхности. По мнению физика Виктора Стенджера, если суммировать энергию квантовых состояний полей не по объёму, а по его поверхности, то вычисленное значение космологической постоянной согласуется с данными наблюдений. Таким образом, космологическая постоянная не является произвольным параметром, который по какой-то непонятной причине принял то значение, которое нужно для образования жизни, а вытекает из законов физики.

Иногда апологеты утверждают, что даже если параметры Вселенной найдут своё объяснение через какие-то более глубокие принципы, то это не отменит проблему тонкой настройки, а только сдвинет её на один шаг и поставит новый вопрос: а почему сами эти принципы тонко настроены на возможность существования разумной жизни? Однако это неверно. Подобная тактика является всего-лишь отражением желания любой ценой сохранить аргумент о тонкой настройке. Подчеркнём, что изначально проблема тонкой настройки возникла именно из-за того, что различные фундаментальные физические константы никак не определялись имеющимися на тот момент физическими теориями и выглядели так, как будто их значения в принципе могут быть совершенно любыми, то есть они выглядели произвольными. Но при этом они именно таковы, чтобы могла существовать жизнь. Отсюда и возникла мысль, будто из кто-то специально настроил для существования жизни. Если же окажется, что они не произвольны и жёстко определяются более глубокими принципами, то это именно отменит проблему тонкой настройки. Вопрос о том, чем определяются сами эти принципы, возникать не будет, потому что они будут определяться самими собой. (Иначе, если продолжать логику апологетов, то можно заявить, что и гипотеза разумного замысла не отвечает на проблему тонкой настройки, а только отодвигает её на шаг, ставя новый вопрос: а почему этот разумный создатель Вселенной тонко настроен на создание именно Вселенной, пригодной для существования жизни? Чем настроено его желание или намерение сделать это?)

Космологический естественный отбор

Ещё один вариант неантропного объяснения «тонкой настройки» — гипотеза космологического естественного отбора (КЕО), предложенная физиком-теоретиком Ли Смолиным и сильно напоминающая дарвиновскую теорию эволюции. В сущности, гипотеза основана на изменении законов физики со временем, но при переходе от одной вселенной к другой. В рамках этой гипотезы предполагается, что всякий раз, когда в какой-то вселенной возникает гравитационная сингулярность, то есть чёрная дыра, она становится космологической сингулярностью для новой вселенной, то есть из неё в результате Большого Взрыва рождается новая вселенная (но в своём собственном пространстве-времени, а не в пространстве-времени исходной вселенной). При рождении новой вселенной ей передаются по наследству законы физики и параметры вселенной-предка, но при этом они слегка «мутируют», то есть претерпевают небольшие случайные отклонения от исходных. Те вселенные, чьи законы физики не позволяют образоваться устойчивым системам (атомам, звёздам, вращающимся вокруг них планетам и т. д.), вследствие этого не формируют чёрные дыры, а значит, не оставляют «потомства». И наоборот, те вселенные, чьи законы физики позволяют образоваться, например, звёздам, вырабатывающим углерод, производят много чёрных дыр, а значит, и вселенных-потомков, которым передают по наследству свои законы физики. Таким образом идёт космологический естественный отбор вселенных по способности формировать макроскопические тела, звезды, углерод, а значит и жизнь — и эволюция вселенных движется именно в этом направлении. Поэтому большинство вселенных в «популяции» будут пригодны для существования жизни (в отличие от ранее описанной гипотезы мультивселенной, где такие вселенные были уникальным меньшинством).

Например, чтобы могли образоваться чёрные дыры, должны образоваться устойчивые звёзды. Для этого пространство должно иметь три макроскопических (не компактных) измерения, Вселенная должна просуществовать достаточно долго. А чтобы этих чёрных дыр произвелось как можно больше, Вселенная должна быть ещё и достаточно большой. Если бы звёзды не могли производить углерод, то они не могли бы превращаться в чёрные дыры, а значит, в ходе КЕО законы физики должны настроиться и на производство углерода. И так далее. Другими словами, так получается, что те свойства Вселенной, которые нужны для образования как можно большего числа чёрных дыр, подходят и для развития жизни. Таким образом, свойства Вселенной в ходе КЕО настроились для формирования чёрных дыр, а жизнь возникла как «побочный эффект» этого процесса. Поэтому данное объяснение тонкой настройки является неантропным.

Как указывает Смолин в книге «Возвращение времени», его теория является фальсифицируемой. Многие наблюдения уже могли её опровергнуть, но этого не произошло. В дополнение к этому можно заметить, что, если бы обнаружились какие-то свойства Вселенной, которые «тонко настроены» для образования как можно большего числа чёрных дыр, но безразличны для существования жизни, то это подтвердило бы эту теорию. (Причём, важно именно чтобы чёрные дыры образовывались в как можно большем количестве, а не как можно раньше.) И наоборот, если бы обнаружились параметры, «тонко настроенные» для существования жизни, но безразличные для формирования чёрных дыр, это опровергло бы теорию. Леонард Сасскинд в книге «Космический ландшафт» спорит со Смолиным и утверждает, что наша Вселенная не выглядит настроенной для образования чёрных дыр, так как в этом случае первичным неоднородностям вещества следовало бы быть гораздо плотнее, чтобы всё вещество Вселенной на самых ранних этапах её эволюции превратилось в чёрные дыры — и тогда не было бы ни звёзд, ни планет, ни жизни. Однако, не исключено, что в этом случае Вселенная произвела бы гораздо меньше чёрных дыр, но крайне массивных. Поэтому ей было выгодно эволюционировать подольше, образовать как можно больше звёзд и, следовательно, как можно больше чёрных дыр (а не как можно раньше).

Преувеличения тонкой настройки

К тому же «тонкую настройку» Вселенной часто преувеличивают, и она оказывается не такой уж «тонкой», как её пытаются представить.

Во-первых, если даже при изменении некоторых параметров Вселенной жизнь не сможет существовать или зародиться, многие из этих параметров допускают совместные синхронные изменения. Проведём аналогию с параметрами планетной системы: чтобы на планете могла существовать жидкая вода, необходимая для жизни, она должна располагаться в определённом диапазоне расстояний от звезды: не слишком далеко и не слишком близко. Однако этот диапазон может варьироваться вместе со светимостью звезды. Планета может находиться близко к относительно холодному и тусклому карлику или далеко от горячего и яркого гиганта. Аналогично, можно синхронно менять и параметры Вселенной. Например, утверждается, что если бы космологическая постоянная была немного больше, то Вселенная на ранних этапах эволюции расширялась бы слишком быстро и из первичных малых неоднородностей вещества не смогли бы образоваться галактики и звёзды. А если бы эти первичные неоднородности были в 100 раз плотнее, то всё вещество очень быстро превратилось бы в чёрные дыры. Однако можно было бы совместно увеличить космологическую постоянную и эти первичные возмущения плотности — и возникновение жизни по-прежнему оставалось бы возможным.

Во-вторых, многие параметры Вселенной допускают изменения в довольно широком диапазоне значений с сохранением возможности существования жизни. Расчёты, на которых основаны выводы о тонкой настройке, крайне сложны и требуют одновременного учёта большого количества данных, поскольку изменение значения того или иного параметра может влиять сразу на огромное множество свойств Вселенной и происходящих в ней процессов. Кроме того, нужно учитывать вариабельность форм жизни и её способности к приспособлению к самым разным условиям. Поэтому со временем эти расчёты уточняются и многие прежние выводы пересматриваются. Более свежие исследования показывают, что многие параметры, которые ранее считались требующими тонкой настройки (в пределах нескольких процентов или даже меньше), на самом деле, допускают изменения в диапазоне нескольких порядков величины, то есть в десятки тысяч, миллионы или миллиарды раз (иногда даже больше) без каких-либо катастрофических последствий для возможности возникновения или существования жизни. Возможность синхронного изменения других параметров увеличивает этот диапазон ещё сильнее. Одна из причин этого заключается в том, что иногда при прекращении возможности одних астрофизических процессов, обеспечивающих возможность возникновения или поддержания жизни, возникает возможность альтернативных процессов, обеспечивающих то же самое. А иногда эти альтернативные процессы могут иметь место и при нынешних значениях параметров, просто учёные до сих пор упускали их из виду. Поэтому, кстати, представление о наличии у параметров Вселенной некой тонкой настройки является не строгим и точным выводом из известных законов физики (как иногда думают апологеты), а всё же гипотезой, причём, по всей видимости, почти опровергнутой.

Например, по мнению некоторых исследователей, возможность осуществления тройной гелиевой реакции накладывает сильные ограничения на константу связи сильного взаимодействия (изменения допускаются лишь в пределах 2%). Однако даже более слабые изменения фундаментальных постоянных приводят к стабильности ядра атома бериллия-8 — что открывает альтернативный способ образования углерода в звёздах, вследствие чего тройная гелиевая реакция становится необязательной и ограничения на константу связи сильного взаимодействия существенно ослабляются, допуская её изменения уже в тысячу раз. Другой пример: ранее требование стабильности дейтерия накладывало ограничения на константу сильного взаимодействия в пределах 15 % от её реального значения. Однако теперь известно, что стабильность дейтерия не является обязательной для образования тяжёлых химических элементов и выделения энергии звёздами. Так, в работе 2017 года было показано, что даже при отсутствии стабильного дейтерия звёзды могут выделять энергию за счёт гравитационного сжатия, имея при этом достаточную светимость и срок существования (порядка миллиарда лет) для эволюции жизни на планете. А тяжёлые химические элементы при этом могут образовываться за счёт тройной нуклонной реакции, при которой три нуклона сразу сливаются в ядро гелия-3, а также в процессе нуклеосинтеза при взрывах этих звезд на финальной стадии их сжатия. После этого даже ничтожно малых количеств тяжёлых элементов, произведённых таким образом, достаточно для поддержания в звёздах термоядерных реакций по CNO-циклу. Также уточнённые данные показывают, что амплитуда первичных неоднородностей плотности (ПНП), вопреки сказанному в разделе «Примеры тонкой настройки», может меняться в интервале от 10^–6 до 10^–2 — то есть на 4 порядка. Космологическая постоянная ранее считалась наиболее ярким примером тонкой настройки, требующим настройки с точностью до 120-го знака после запятой. Однако более новые исследования показывают, что при допустимых изменениях амплитуды ПНП космологическая постоянная может изменяться в 10¹⁰ раз, всё ещё позволяя образовываться галактикам и их скоплениям. А при совместном изменении ещё одного параметра — отношения числа барионов и фотонов — этот диапазон увеличивается ещё в 10¹² раз. Такие параметры, как постоянная тонкой структуры, константы разных взаимодействий, отношение массы электрона к массе протона и некоторые другие, также допускают изменения в десятки-сотни тысяч, в миллионы или даже в миллиарды раз.

В таблице ниже, взятой из обзора (Adams, 2019), суммированы данные по относительной ширине диапазонов допустимых значений параметров Вселенной. Во втором столбце указаны наблюдаемые значения параметров в нашей Вселенной, а третьем столбце указано, во сколько раз может изменяться значение этого параметра с сохранением возможности для существования и возникновения жизни (как отношение максимального значения к минимальному). Для сравнения в последних двух строках приведены данные для частот радиостанций в радиодиапазонах AM и FM: во втором столбце указаны полные интервалы этих диапазонов, а в третьем столбце указана относительная ширина диапазона частоты, в который необходимо попасть для настройки на конкретную радиостанцию (величина, аналогичная указанным для предыдущих параметров). Как видно, эта величина очень близка к единице, то есть в данном случае настройка на конкретную радиостанцию действительно не допускает значительных относительных отклонений от некой основной частоты (напомним, что это отношение максимального значения к минимальному; то есть эти два значения почти равны, что означает, что заключённый между ними диапазон возможных изменений действительно очень узок). В отличие от этого случая, параметры Вселенной допускают изменения в тысячи, миллионы и миллиарды раз. То есть ни о какой «тонкой настройке» Вселенной (хоть немного аналогичной настройке на нужную радиостанцию) речи не идёт и близко. Конечно, параметры имеют ограничения, так что некоторая настройка всё же требуется, но она никакая не тонкая, а очень-очень толстая.

ШИРИНА ДИАПАЗОНОВ ДОПУСТИМЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ВСЕЛЕННОЙ (из обзора Adams, 2019)
ПАРАМЕТР	Наблюдаемое значение	Ширина диапазона
Масса u-кварка	2,3 МэВ	10>3
Масса d-кварка	4,8 МэВ	100,85 = 7
Разность масс d- и u-кварков	2,5 МэВ	10
Отношение масс электрона и протона	1/1836	105
Константа связи гравитационного взаимодействия	6×10–39	10>10
Константа связи сильного взаимодействия	15	103
Константа связи слабого взаимодействия	10–5	10>6
Постоянная тонкой структуры	1/137	104
Амплитуда первичных флуктуаций плотности	10–5	104
Отношение числа барионов и фотонов	6×10–10	106
Обилие тёмной материи	3×10–9	106
Масштаб энергии вакуума	0,003 эВ	10>10
Частота радиостанции в AM-диапазоне	535–1605 кГц	100,0043
Частота радиостанции в FM-диапазоне	88–108 МГц	100,00087

Компьютерное моделирование 10000 вселенных, в которых варьировались значения массы протона, массы электрона и постоянной тонкой структуры на 10 порядков (т.е. в 10¹⁰ раз), показало, что 13% из них "способны поддерживать жизнь какого-либо рода, не слишком отличную от нашей". При варьировании этих параметров на 2 порядка (в 100 раз) 37% полученных вселенных оказывались пригодны для существования жизни, похожей на нашу.

Возможность существования иных форм жизни

Данный аргумент основывается на невозможности существования при других значениях параметров только разумной жизни в известной нам форме. Не исключено, что при другом облике Вселенной могла бы существовать разумная жизнь в иных формах, а также что при других законах физики и значениях фундаментальных констант возможны новые типы астрофизических процессов, которые способны поддерживать существование жизни.

Более того, религиозные апологеты, опирающиеся на этот аргумент, сами же утверждают о существовании разумной жизни в иной форме — как минимум того самого разумного создателя, который якобы живёт вне нашей Вселенной и, следовательно, не нуждается в тонкой настройке для своего существования. Также религиозные апологеты верят в существование бессмертной души, которая также является разумной жизнью, способной существовать без тонкой настройки параметров материальной Вселенной. Таким образом, очевидно, что по заявлениям самих же апологетов, существование разумной жизни вовсе не нуждается в тонкой настройке. Утверждение обратного является как раз аргументом против существования разумного создателя Вселенной: если любая разумная жизнь нуждается в тонкой настройке, то никакой разумный создатель не мог создать эту тонкую настройку, потому что он сам нуждается в её существовании и, следовательно, не мог существовать до того, как она возникла.

Логические ошибки в данном аргументе

• Аргумент к незнанию: раз нам неизвестны физические принципы, которые определяют значения рассматриваемых параметров Вселенной, то таких принципов не существует. Или, другими словами, посылка об отсутствии таких физических принципов объявляется верной из-за её неопровергнутости. То есть отсутствие доказательств наличия таких принципов неявно выдаётся за доказательство их отсутствия. (Конечно, таких принципов может на самом деле не быть. Однако с тем же успехом они могут и быть — мы пока этого не знаем. А пока мы этого не знаем, аргумент тонкой настройки не может использоваться в пользу только одной из интерпретаций — гипотезы разумного замысла. Когда же апологеты настаивают именно на этой интерпретации, они тем самым настаивают и на том, что таких принципов точно или, по крайней мере, скорее всего не существует.)

• Двойные стандарты и попытка опереться на отсутствующее знание.

При этом апологеты, опираясь на аргумент к незнанию, прибегают в данном случае ещё и к двойным стандартам. Ведь у нас не только нет доказательств наличия физических принципов, определяющих значения рассматриваемых параметров Вселенной (к чему явно или неявно и апеллируют апологеты, притягивая интерпретацию через «разумный замысел»), но также у нас также нет и оснований считать, будто есть какие-то физические (или, тем более, нефизические) события или законы, по которым наблюдаемые физические параметры могли бы быть другими. Заявление о тонкой настройке предлагает нам рассмотреть аргумент мыслимости, рассмотреть контрфактический сценарий — воображаемые миры, которые отличаются от наших. Причём в дебатах креационистов это описывается зачастую как отличие по какому-нибудь одному физическому параметру (то есть это ещё и «минимальный контрфактический мир», по терминологии философов). Но проблема в логике таких сценариев заключается в том, что все сценарии, построенные по этому принципу, во-первых, не обладают доказательной силой, а во-вторых, вообще не позволяют сделать определённых выводов о том, «что было бы, если бы». То есть имеет место, скорее, попытка креационистов апеллировать к отсутствующему у них знанию. На самом деле, у нас нет основания принять гипотезу, что параметры могли бы быть другими. Нет у нас и основания принять гипотезу, что один параметр или небольшой набор параметров могли бы отличаться, не влияя при этом на остальные параметры. Заявление о том, что параметры могли бы быть другими — это само по себе есть претензия на такие знания об устройстве Вселенной, которыми никто из людей не обладает.

• Пренебрежение случайностью и некорректное/необоснованное приписывание вероятности.

Можно продолжить предыдущий аргумент ещё в двух направлениях. Одно из них такое. Случайность — гипотеза «по умолчанию» по сравнению с гипотезой замысла (а также — см. следующий пункт про модальности). Та же аналогия со снайперами, как и «сильная» формулировка антропного принципа (т е «так и должно было быть» вместо «так случилось», фигурирующего в «слабой» формулировке того же принципа) — упускают из виду вероятность. Вы можете собрать, допустим, 10000 карточных колод и раздать себе 40000 карт. Какова вероятность, что все они будут королями? Она мала. Но она точно такая же, как и у любой другой возможной комбинации. Любая выпавшая вам комбинация имеет ту же вероятность, что и комбинация в 40000 королей. Конечно, вероятность выше, если королей только половина. Но она не выше для любой конкретной комбинации. Что бы вам ни раздали, с одной попытки — это всё в равной степени удивительное маловероятное совпадение. И для вас вероятность любой полученной вами комбинации апостериорно равна 1 только потому, что вам уже сдали карты, а не потому, что вам специально сдали именно те карты, которые сдали. Иными словами, эта аналогия иллюстрирует, что наблюдая сколь угодно маловероятное «удивительно совпадение» с «точно сонастроенными» параметрами, мы всё ещё не имеем оснований считать, что мы наблюдаемая нами комбинация является в чём бы то ни было особенной или исключительной. У нас есть основания считать, что нам «досталась» комбинация параметров Вселенной — но, строго говоря, у нас нет оснований считать, что эта комбинация является чем-то исключительным. И тем более — чем-то, требующим сверхъестественного разумного вмешательства для своей реализации.

Данное суждение похоже на слабый (не телеологический) антропный принцип — но не является им, так как вообще не ссылается на жизнь и разум. Но это суждение не является и примером приведённых в разделах выше неантропных сценариев, так как не предполагает, что параметры нашей Вселенной являются особенными или должны быть такими, какие они есть (то есть в нём не допускается переход от модальности «могут быть» к модальности «должны быть»).

И более того. Этот аргумент идёт дальше. Даже обладая знаниями о том, какова вероятность нашей комбинации параметров (знаниями, которых у нас нет) — мы всё ещё не могли бы утверждать, что наша комбинация является особенной. И даже обладая знаниями о других вселенных (чего тоже ни у кого нет) — мы всё ещё не могли бы утверждать, что наша комбинация особенная и сделана для нас или вообще сделана. И даже зная, что наша комбинация имеет меньшую вероятность, чем другие — даже если она имеет самую меньшую вероятность — мы всё ещё не имеем оснований заявлять, что наша комбинация сделана специально, а не получилась самопроизвольно или случайно. На самом деле, возникает вопрос: «а на какого рода знание претендует человек, заявляя, что у наша комбинация параметров является исключительной?». И заявление о том, что наша комбинация является особенной — это претензия на знание очень специфического сорта: на знание о том, что имел место разумный замысел. Или, иными словами, на знание о том, что нам (то есть мы в замысле) должна была достаться другая комбинация, но досталась эта. Иными словами, знания, что наша комбинация является чудом, неким сверхъестественным вмешательством. А это порочный круг в аргументации, предвосхищение ответа (см. ниже). А кроме того, на самом деле, аргумент от чудес является аргументом против разумного замысла, а не в его пользу (по крайней мере, в случае христианства).

• Подмена модальности. Более кратко и подчёркивая другую его сторону, описанная выше претензия к заявлениям о тонкой настройке сводится к тому, что в них делается необоснованный (и обычно скрытый) переход от суждения «мир, очевидно, может быть таким, какой он есть» к суждению «мир должен быть таким» (или, иначе, «мир не должен быть таким») — то есть производится необоснованная подмена одной алетической модальности на другую (причём более сильную) алетическую модальность. Однако, не только подмена модальности сама является неправомерной. Кроме того, что это подмена модальности; кроме того, что тут отсутствует какой-либо процесс вывода или обоснования — кроме этого, в логике модальностей имеется общий принцип: модальность в заключении не может быть сильнее, чем самая слабая модальность, встречающаяся в предпосылках. Сила модальностей в данной группе меняется в таком ряду: «возможно (может быть) < есть < необходимо (должно быть)» или в ряду: «случайно < (невозможно; необходимо)». (Кстати, в начале этого абзаца также производится замена модальности — однако, так как модальность меняется на более слабую, вывод всё равно остаётся верным; без замены модальности заключение звучит так: «из „наши мир является таким“ не следует „наш мир должен быть таким“»).
• Подавленное доказательство: игнорирование альтернативных объяснений.
• Предвосхищение ответа или порочный круг: желаемая интерпретация — через разумный замысел — изначально принимается за истину и на этой основе отклоняются альтернативные объяснения.
• Бог белых пятен: если наука ещё не знает, почему параметры Вселенной приняли такие значения, значит, это сделал бог.
• Порочный круг (другое проявление) — объяснение возникновения условий для возможности существования разумной жизни через действия некоего разумного создателя, который, очевидно, сам является разумной жизнью и поэтому сам нуждается в существовании этих условий и, следовательно, не мог их создать.
• Взаимоисключающие параграфы: утверждается, что существование разумной жизни требует тонкой настройки; и в то же время утверждается, что эта тонкая настройка создана неким разумным создателем, который каким-то образом может существовать вне этой тонкой настройки.
• Систематическая ошибка выжившего: в аргументе учитывается лишь факт успешного зарождения жизни на Земле. Возможность зарождения жизни, которое, согласно последним данным, теоретически могло бы произойти естественным путём на миллионах других планет земной группы (в том числе, и на Марсе), игнорируется.

Дополнительные ошибки

Иногда у сторонников объяснения через разумный замысел встречаются дополнительные логические ошибки, которые возникают не при выдвижении самого этого аргумента, а при возражениях на предложенные альтернативные объяснения (поэтому они и отнесены к категории «дополнительных»).

• Подмена понятий встречается, например, в возражениях, подобных приведённому Сергеем Худиевым в статье «Почему мы должны верить, что вселенная создана специально для человека?»:

“”«...Те, кто отрицают разумный замысел, обычно предполагают наличие множества вселенных. Но само это предположение находится за пределами науки и является предметом веры. Его невозможно подтвердить или опровергнуть научным методом, потому что мы в принципе не можем получить какие бы то ни было эмпирические данные из этих предполагаемых других вселенных. Однако в пользу веры в Создателя мы можем привести дополнительные доводы – которых у нас нет в случае веры в множественность вселенных.»

Во-первых, здесь имеется подмена понятия «гипотеза» понятием «вера». В то время как первое означает лишь допущение возможности, последнее означает твёрдую убеждённость в чём-либо. Объяснение через мультивселенную является лишь гипотезой, но не верой, так как выдвижение этого объяснения не означает твёрдую убеждённость в том, что мультивселенная действительно существует.

Во-вторых, здесь осуществляется подмена невозможности прямым образом наблюдать другие вселенные невозможностью вообще никак проверить гипотезу мультивселенной. На самом деле, невозможность прямым образом получить «эмпирические данные из этих предполагаемых других вселенных» не означает невозможность вообще никак проверить эту гипотезу эмпирически. Данное утверждение равносильно утверждению, что квантовую механику невозможно проверить, потому что волновую функцию невозможно наблюдать непосредственно, или что общую теорию относительности невозможно проверить, потому что мы не можем прямым образом наблюдать искривлённое пространство-время (а можем наблюдать только его следствия — влияние на движение лучей света и т. д.). Для науки (особенно науки XX века) стало вполне естественным принятие тех или иных теорий, в основании которых лежат какие-то ненаблюдаемые прямым образом сущности (та же волновая функция или искривлённое пространство-время). Проверки таких теорий или гипотез могут основываться на косвенных наблюдаемых проявлениях.

В частности, в той или иной конкретной теории мультивселенная может быть собрана из разных вселенных не как попало, а иметь определённую математическую структуру, которая может предсказывать долю вселенных с теми или иными свойствами или же наличие каких-то корреляций между их свойствами. Поэтому из той или иной теории мультивселенной могут вытекать какие-то наблюдаемые свойства нашей Вселенной, которые можно эмпирически проверить, не выходя за её рамки, а следовательно, проверить и саму теорию мультивселенной. Например, в рамках какой-либо конкретной теории мультивселенной между свойствами вселенных могут существовать какие-либо корреляции (например, во всех вселенных, в которых наблюдается свойство А, должно наблюдаться и свойство Б). Проверка этой корреляции в нашей Вселенной может служить тестом истинности данной теории мультивселенной. Механизмы, порождающие мультивселенную, также могут иметь какие-то наблюдаемые проявления в нашей Вселенной и, таким образом, наблюдение этих проявлений может служить тестом истинности или ложности этих теорий, даже если мы не можем прямым образом наблюдать сами иные вселенные. Несколько таких возможных наблюдательных тестов приведены в книге Л. Сасскинда «Космический ландшафт» и в книге Б. Грина «Скрытая реальность».

Кроме того, согласно теории хаотической инфляции (в рамках которой неизбежно образуется мультивселенная), пространство каждой вселенной, включая нашу, при её рождении должно было иметь отрицательную кривизну. Поскольку в ходе инфляционной стадии расширения Вселенная «раздулась» во много раз, то наблюдаемая часть Вселенной представляет собой лишь маленькую её область, которая кажется почти плоской (по аналогии с тем, как поверхность шара кажется плоской, если наблюдать только маленький её участок). Современные наблюдения анизотропии реликтового излучения подтверждают, что пространство наблюдаемой Вселенной почти плоское; если какая-то кривизна у Вселенной и есть, то она выходит за пределы точности современных методов измерения. Если по мере повышения точности измерений будет обнаружена небольшая отрицательная кривизна, это подтвердит данную теорию. Если кривизна обнаружена не будет, то это теорию ещё не опровергнет, поскольку это может означать лишь то, что инфляция продолжалась достаточно долго, чтобы уменьшить кривизну наблюдаемой Вселенной почти до нуля. Однако отсюда следует, что если по мере повышения точности измерений будет обнаружена небольшая положительная кривизна, то это опровергнет данную теорию.

К тому же теория мультивселенной может быть доказана теоретически. Напомним, что по сути, она основана на теории хаотической инфляции, которая в свою очередь основана только на хорошо проверенных и общепринятых физических теориях — общей теории относительности и квантовой механике. Из этих двух теорий с неизбежностью следует, что должно возникнуть огромное количество областей мультивселенной с разными свойствами вакуума. А поскольку законы физики, значения фундаментальных констант, параметры частиц и проч. зависят от свойств вакуума, то в этих областях эти значения будут разными — то есть мы, по всей видимости, с неизбежностью получим богатый ландшафт «вселенных» с разными свойствами вакуума и, следовательно, законами физики. При этом теория струн, вероятно, здесь даже не является обязательной. Например, даже если не рассматривать дополнительные пространственные измерения с различными формами, в разных вселенных инфляционной мультивселенной поле Хиггса окажется в разных локальных минимумах своего потенциала и будет иметь разные значения, вследствие чего как минимум массы частиц в этих вселенных будут разными, что приведёт также и к различным характеристикам фундаментальных взаимодействий. Значения энергии вакуума и, как следствие, космологической постоянной в таких разных вселенных тоже, по всей видимости, будут разными. Добавление к этой картине теории струн с её различными формами дополнительных измерений пространства лишь усиливает разнообразие физических свойств вселенных. Впрочем, эмпирическая проверка теории струн, хоть и имеет ряд трудностей практического характера, также не нуждается в непосредственном наблюдении иных вселенных. (Некоторые возможные наблюдательные тесты теории струн приведены, например, в книге Б. Грина «Скрытая реальность».) А если теория струн будет подтверждена эмпирически в нашей вселенной, то её совмещение с теорией хаотической инфляции неизбежно приведёт к картине, описанной в разделе «Мультивселенная + антропный принцип». Таким образом, эмпирически будут подтверждены основания теории мультивселенной, а сама мультивселенная будет представлять собой неизбежный теоретический вывод из них. (Причём, важно помнить, что точно таким же теоретическим выводом является и сама тонкая настройка как представление о том, что при иных значениях параметров Вселенной разумная жизнь не могла бы существовать — об этом чуть подробнее будет сказано ниже.)

Ну и в-третьих, в этой цитате присутствует ещё и подавленное доказательство: автор умалчивает, что в пользу гипотезы мультивселенной также есть дополнительные доводы, которых нет у гипотезы разумного замысла, причём более сильные. А также, что против гипотезы разумного замысла есть дополнительные аргументы, которых нет против гипотезы мультивселенной.

• Двойные стандарты:
  • Сторонники гипотезы разумного замысла обвиняют гипотезу мультивселенной в «ненаучности» из-за невозможности наблюдать другие вселенные, в то время как сама гипотеза разумного замысла также является ненаучной.
  • Часто сторонники религии утверждают, что гипотеза мультивселенной просто придумана, «высосана из пальца», чтобы обойти аргумент тонкой настройки как свидетельство в ползу наличия у Вселенной разумного замысла. Двойные стандарты (а также порочный круг) здесь заключаются в том, что различные объяснения изначально ставятся в неравноправное положение, к ним применяются неравные стандарты: объяснение через разумный замысел заведомо ставится в какое-то привилегированное положение, якобы истинное по умолчанию, а все альтернативные объяснения — в приниженное. Хотя, на самом деле, для этого нет никаких оснований. Все объяснения являются изначально равноправными. Поэтому с тем же успехом, можно было бы заявить и обратное: что сторонники гипотезы разумного замысла цепляются за неё, чтобы таким образом обойти, например, вывод о существовании мультивселенной. А при более детальном рассмотрении различных объяснений, как было показано выше, гипотеза разумного замысла оказывается даже в наиболее невыгодном положении, поскольку имеется ряд свидетельств против неё, — и поэтому имеет смысл отдать ей самый низкий приоритет из всех. К тому же, как было указано, она противоречит всем имеющимся научным знаниям о работе психики и, в частности, разума. В то же время теория мультивселенной, напротив, вытекает из хорошо проверенных физических теорий и ничему не противоречит.
  • Разновидностью этой ошибки является также заявление сторонников разумного замысла, что существование мультивселенной нужно сначала доказать, а уж потом использовать его для объяснения тонкой настройки. Двойные стандарты здесь заключаются в том, что аналогичные требования не предъявляются ими к гипотезе разумного замысла. Ведь с тем же успехом можно заявить о необходимости сначала доказать существование разумного создателя, а уж потом использовать его для объяснения тонкой настройки. Если же апологеты полагают, будто тонкая настройка сама по себе является свидетельством в пользу существования разумного создателя, то с тем же успехом можно объявить тонкую настройку самим по себе свидетельством в пользу существования мультивселенной или космологического естественного отбора.
  • Сторонники разумного замысла ставят гипотезу мультивселенной в приниженное положение на том основании, что невозможно наблюдать другие вселенные, а значит, прямым образом эмпирически подтвердить эту гипотезу. Но они забывают о том, что сама по себе тонкая настройка как мнение о том, что при иных значениях параметров Вселенной разумная жизнь не могла бы существовать, тоже прямым образом эмпирически не доказано. Ведь никто экспериментально не создавал другие вселенные с другими законами физики и не проверял экспериментально, что существование или возникновение разумной жизни в них невозможно. Как было сказано в самом начале статьи, тонкая настройка — это лишь теоретический вывод из известных физических теорий. Но точно таким же теоретическим выводом является и теория мультивселенной.
  • Аналогичное имеет место и при контраргументе об иных формах жизни. Сторонники РЗ утверждают, что апелляция к иным формам жизни — ненаучна. Однако сами апеллируют к иным формам разумной жизни в виде того самого «разумного создателя» (а также загробной жизни человека).

Связанные аргументы

Утверждения креационистов

• CI301. Вселенная идеально устроена для человеческой жизни

Литература

Книги

• Виленкин А. Мир множества миров: Физики в поисках иных вселенных. — М. АСТ, 2018.
• Вайнберг С. Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы. — М.: Издательство ЛКИ, 2008.
• Грин Б. Скрытая реальность: Параллельные миры и глубинные законы космоса. — М.: УРСС: Книжный дом «Либроком», 2013.
• Девис П. Случайная Вселенная. — М.: Мир, 1985.
• Новиков И. Д. Как взорвалась Вселенная. — М.: Наука, 1988.
• Рис М. Всего шесть чисел: Главные силы, формирующие Вселенную. — М.: Альпина нон-фикшн, 2018.
• Сасскинд Л. Космический ландшафт: Теория струн и иллюзия разумного замысла Вселенной. — СПб.: Питер, 2015.
• Смолин Л. Возвращение времени: От античной космогонии к космологии будущего. — М.: АСТ: Corpus, 2014.
• Стенджер В. Бог и мультивселенная: Расширенное понятие космоса. — СПб. Питер, 2016.
• Хокинг С., Млодинов Л. Высший замысел. — СПб.: Амфора, 2012.

• Barrow J., Tipler F. The Anthropic Cosmological Principle. — New York: Oxford University Press, 1986.
• Barrow J. The Constants of Nature. — New York: Pantheon Books, 2003.
• Davies P. The Cosmic Jackpot. — New York: Houghton Mifflin Harcourt, 2007.
• Rees M. Before the Beginning: Our Universe and Others. — Adison-Wesley, Reading, 1997.
• Stenger V. Has Science Found God? — Amherst, N. Y.: Prometheus Books, 2003.
• Stenger V. The Fallacy of Fine-Tuning: Why the Universe Is Not Designed for US. — Amherst, N. Y.: Prometheus Books, 2011.

Статьи

• Рубаков В. А., Штерн Б. Е. Антропный принцип // «Троицкий вариант» №18(262), с. 1–2, 11.09.2018. (ссылка на сайте «Элементы – новости науки»).
• Adams F. C. The degree of fine-tuning in our universe — and others. // Physics Reports, 2019, Vol. 807, P.1-111. (бесплатная версия в arXiv)
• Adams F. C., Grohs E. On the habitability of universes without stable deuterium. // Astroparticle Physics, 2017, Vol. 91, P. 90-104. (бесплатная версия в arXiv)
• Carr B. J., Rees M. J. The anthropic principle and the structure of the physical world // Nature, 1979, Vol. 278, P. 605—612.