Совершенство конструкции человеческого организма

Да, действительно, человек всегда с изумлением останавливался перед совершенством и гармонией окружающего его мира. Но и само устройство человеческого организма поистине достойно не меньшего восхищения. Оно превосходит по своей сложности все остальное вместе взятое. Рассмотрим, например, количество информации, которую может содержать человеческий мозг. Оно оценивается числом между 10 в 10 степени и 10 в 15 степени бит. При этом нижняя цифра предполагает, что 1 бит информации в среднем содержится в каждой из 10 в 15 степени "ячеек" человеческой памяти [1]. Скорость же вычислений человеческого мозга оценивается величиной от 10 до 1000 гигафлоп [2]. Минимальная скорость в 10 гигафлоп определяется всего лишь той быстротой, с которой глаз обрабатывает информацию перед тем, как послать ее в мозг без учета всей остальной многообразной деятельности человеческого интеллекта [3]. Для сравнения, такой один из самых мощных компьютеров конца 20-го столетия, как Cray-2, имел скорость всего лишь 1 гигафлоп и объем памяти в 2х1010 бит, что от 10 до 1000 раз меньше, чем у человека [4]. Интересной иллюстрацией сложности человеческого мозга служат цепочки дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которые содержатся в каждой клетке человеческого организма. Эти цепочки ДНК несут в себе информацию о всех частях человеческого тела - от кончиков пальцев до корней волос. Причем способность ДНК хранить информацию настолько эффективна, что все сведения, необходимые для описания, всех видов организмов, когда-либо существовавших на нашей планете, могут уместиться в чайной ложке, и еще останется место для содержания всех когда-либо написанных книг [5]. Думается, что работающим в этой области науки специалистам мысль о слепой эволюции, основанной на действии случайных сил, должна казаться нелогичной. Бит информации означает наличие либо 0, либо 1 в одной ячейке памяти ^ Один гигафлоп равен 109 операций с "плавающей" точкой в секунду ^ Для простоты из рассмотрения исключаются структурные белки ^ Остальные могут случайным образом изменяться под действием мутаций, но это на биохимическую эффективность самого фермента не влияет ^ Возраст Вселенной оценивается приблизительно в 18 млрд. лет ^

Фундаментальные принципы, лежащие в основе бытия

Что же говорит современная фундаментальная наука о проблеме сотворения мира? Чтобы попытаться по-настоящему оценить ее вклад, следует перейти от частностей, исследуемых той или иной дисциплиной, к неким общим категориям, лежащим в основании каждой области знаний. Аналогией, хотя и несовершенной, может послужить гипотетическое "дерево", каждая "ветвь" которого представляет собой ту или иную отрасль человеческого познания. Общим "стволом", от которого в разные стороны расходятся эти "ветви", являются фундаментальные физические законы. Действительно, всего имеется четыре основных физических взаимодействия. Из них непосредственно вытекают все те частные законы, посредством которых управляется вся неживая материя. Фундаментальными взаимодействиями обусловлены и структурные свойства вещества - от строения атомов до галактик. Но и сами эти взаимодействия "произросли" не на голом месте. Ведутся небезуспешные попытки построить всеобщую теорию поля, которая призвана объединить все взаимодействия в одно целое. При этом начинает все более отчетливо проступать некое общее положение, находящееся в основании всего мироздания. Это эстетический принцип симметрии. Сегодня ученым, работающим на переднем крае теоретической физики, становится совершенно очевидно, что мир построен по законам красоты. Именно идея красоты, которая на математическом языке выражается законами симметрии, "питает" все древо. Основанием такого утверждения может служить тот факт, что все физические взаимодействия, как теперь это стало очевидно, по своей сути есть проявление и даже средство для поддержания в природе присущего ей набора определенных скрытых симметрий. Под последними в физике понимается неизменность ее законов относительно некоторого калибровочного преобразования. Поиски таких симметрий лежат в основе научной стратегии, призванной привести к более глубокому пониманию сути вещей. Предполагается, что в первые мгновения существования Вселенной при энергиях порядка 10 в 15 степени ГЭВ все физические взаимодействия представляли собой проявления единого фундаментального взаимодействия, единую константу. Симметрия же, служившая основой объединения этих взаимодействий, была идеально точной [1]. Принцип красоты усматривается и в математических формулировках законов природы. Обладая практически абсолютной точностью, они несут в себе строгую лаконичность и изящество. Откройте любой справочник по физике и вы в этом сразу убедитесь - основные законы записаны просто, нигде нет длинных, сложных и аляповатых формул. Последние встречаются разве что в приближенных, компьютерных расчетах, весьма далеких от совершенства, Так, формулируя закон всемирного тяготения, Исаак Ньютон заботился главным образом о функциональной и алгебраической простоте этого закона. Иоганн Кеплер, руководствуясь стремлением к лаконичности, добился большей точности в описании движения планет и большей простоты вычислений, введя эллиптические орбиты, и т.д. В истории науки очень часто бывает так, что существенно различные теории, призванные описать новые явления, в одинаковой мере подтверждаются экспериментально. В таком случае более предпочтительными оказываются те концепции, которые являются наиболее простыми. Таким образом, принцип простоты представляет собой специфическое требование к построению научной теории. Многие известные ученые полагали простоту гипотез одним из наиболее решающих критериев их корректности. В этом находят свое выражение простота и гармония самого мира. В современную эпоху эта простота природы мыслится как наличие в ней тенденции к ограничению разнообразия. Как свидетельствуют данные науки, за различием и сложностью постоянно обнаруживаются ритмы и повторения, симметрии и инварианты. Они находят свое выражение в "способности природы", используя лишь ограниченный набор элементов, создавать все многообразие материального мира. В них находит свое последнее основание сама возможность существования законов науки, в частности, законов сохранения. Само призвание науки как бы и заключается в нахождении за видимой сложностью мира его невидимой простоты. По словам знаменитого натуралиста Ж.-Л. Бюффона, "Верховное Существо, создавая мир, пожелало использовать лишь одну идею, варьируя ее сразу всеми возможными способами так, чтобы человек смог восхищаться совершенством исполнения и простотой замысла". Совершенно невозможно представить себе, чтобы все это реализовалось случайным образом. Гораздо легче помыслить, что в мире без Творца скорее самопроизвольно реализуется хаотическое нагромождение бесформенной материи, чем гармоничное благообразие стройного порядка, совершенного в своей полноте и единстве, на основах высокого эстетического принципа. Без Разумного, Всемогущего, Щедрого Творца - Устроителя и Промыслителя о всем сущем здравый человеческий рассудок отказывается воспринимать мир таким, каким он видится и невооруженным глазом, и в свете последних научных данных. Мир не только сотворен, но и содержится Словом Божиим, поэтому печать Божественной красоты неотъемлема от него. Особым образом она касается человека. Как цветы украшают любое растение, так и человечество по Божественному замыслу увенчивает все древо мироздания. Между этими "цветами" и всеми остальными частями строения Вселенной существует очень строгая, жесткая зависимость, нашедшая в науке название "антропного" принципа. Этот принцип гласит, что Вселенная приспособлена для возникновения разумной жизни и что как законы физики, так и начальные параметры подобраны таким образом, чтобы гарантировать ее существование. Современная физика свидетельствует: окружающий нас мир очень "чувствителен" к численным значениям универсальных мировых констант [2], поскольку все основные особенности реального мира (размеры ядер, атомов, планет, звезд и т.д.). в конечном итоге определяются величинами фундаментальных постоянных. Само существование мира обусловлено выполнением очень жестких соотношений между ними. Ничтожные, с человеческой точки зрения, отклонения от наблюдаемой удивительно сложной и невероятно точной числовой соразмеренности значений мировых констант привели бы к фатальным последствиям для существующей Вселенной. Ее природа была бы такова, что в ней невозможна была бы жизнь. Итак, живой и неживой природный мир построен на принципах красоты и совершенства. Но во взаимоотношениях разных частей мироздания угадывается еще одно фундаментальное начало - принцип бескорыстия. Само сотворение мира явилось щедрым даром, в каком-то смысле даже жертвой со стороны Создателя, ибо Он не требует служения рук человеческих, как бы имеющий в чем-либо нужду, Сам дая всему жизнь и дыхание, и все (Деяния 17:25). Поэтому и само мироздание несет на себе печать этой жертвенности. Весь неорганический мир, истощая свое плодородие, как бы жертвует собой ради возможности существования мира растительного. Растительный мир, в свою очередь, жертвует собой ради мира животного, доставаясь ему в пищу. Все же в совокупности жертвенно служит человеку, как чадолюбивая мать, носящая во чреве и жертвующая всеми своими силами ради своего ребенка. Величайшую жертву на Голгофе принес Сам Бог, дабы спасти человека для жизни вечной. Ради чего же существует человек? Может ли он жить только для себя, в свое удовольствие, безудержно и хищнически потребляя природные ресурсы? "Представьте тела ваши в жертву живую, святую, благоугодную Богу, для разумного служения вашего" (Рим. 12:1), отвечает на этот вопрос Священное Писание. Круг замкнулся. Таким образом весь мир существует на принципах жертвенного служения и любви. Поэтому до тех пор пока люди стремятся исполнять заповеди любви к Богу и своему ближнему, оправдано их существование, и человеческая жизнь имеет свою цель и смысл. Разделение на отдельные физические взаимодействия с различными константами произошло при падении энергии от масштаба великого объединения при остывании Вселенной. На языке теоретических моделей в этом "повинно" было нарушение точной симметрии - многие внутренние симметрии сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий стали приближенными ^ Существующие природные явления и физические взаимодействия электромагнитное, гравитационное, слабое и сильное характеризуются определенной силой, масштаб которой определяется так называемыми фундаментальными постоянными - a, aG, aw и as соответственно. К их числу также относятся скорость света с, элементарный электрический заряд е (заряд электрона), массы субатомных частиц, постоянная Планка h и некоторые другие. Эти константы природы подчиняются строгому принципу независимости их значений от времени и от положения в пространстве, что подтверждается сегодня целым комплексом экспериментальных данных ^

Библиография

С. А. Майорова, А. Н. Ткачева, С. И. Яковленко, УФН, 1994. т. 164, № 3, стр. 297-307. Девис П., "Суперсила", Москва, Мир, 1989. Линда А. Д., "Физика элементарных частиц и инфляционная космология", Москва, Наука. 1990. M. M. Waldrop, Science. 224, 1225(1984). Goodwin, Physics Today 37, (№ 5), 63 (1984). М. Дентон, Эволюция: Кризис теории. Бетесди, Адлер Паблишерс, 1986. стр. 336. T. Dobzhansky. F.Ayala, G.StebbIns and J.W.Valentine, "Evolution", Freeman, San Francisco, 1977. J. Deley, Evol. Blol. 2, 103(1968). J. D. Barrow, F. J. Tipler, "Anthropic cosmological principle", Clarendon press, Ox ford University press, New York, 1986. Данная ссылка отсутствует по вине редакции.

Загадка "Антропного" принципа

Виктор Тростников, Православная беседа, №3, 1996г. В конце 70-х годов 20-го столетия некоторые физики стали интересоваться чисто теоретическим вопросом, какой была бы Вселенная, если бы мировые константы были не такими, какие они есть, а несколько другими? То ли делать ему было нечего, то ли он был от природы очень любопытным, но он не поленился сесть за математические расчеты. Ответ поразил его самого. Оказалось, что если бы набор констант был несколько изменен, то получающиеся миры, сильно отличаясь и друг от друга, и от нашего мира, обладали бы одной общей особенностью: в них не было бы жизни. С тех пор вывод проверялся и уточнялся десятки раз и полностью подтвердился. Сейчас можно сказать определенно, что возможен лишь один-единственный набор констант, при котором в мире есть место жизни, и именно этот набор положен в основание нашей Вселенной. Почему жизнь предъявляет такие жесткие требования к физическим постоянным? Попробуем объяснить это на качественном уровне. Как известно, материальной основой жизни являются молекулы белков и нуклеиновых кислот, среди которых особую роль играет гигантский полимер ДНК. Биомолекулы имеют сложный состав, в них входят атомы азота, углерода, фосфора, некоторых металлов. Если бы во Вселенной не было этих элементов, жизнь в ней не могла бы возникнуть. Но при своем возникновении в результате "Большого взрыва" Вселенная состояла лишь из водорода и гелия. Чтобы "сварить" более тяжелые элементы, необходимы были "кастрюли", в которых в течение сотен миллионов лет поддерживались бы высокие температуры и давление, необходимые для ядерного синтеза. Этими "кастрюлями" стали звезды, сгустившиеся из первоначально однородного водородно-гелиевого газа под действием силы тяготения. Величина этих сгустков определялась значением гравитационной постоянной. И вот тут-то мы сталкиваемся с первой "точной настройкой". Окажись эта постоянная меньше - и звезды не образовались бы вообще, а окажись она больше - они были бы слишком массивными и превратились бы в "черные дыры", выпав из вселенского кругооборота. Промыслительно эта константа именно такова, что звезды смогли стать ядерными реакторами, в которых включились в действие цепочки превращений, ведущие к образованию всех элементов таблицы Менделеева. Ход этих превращений просто удивителен. Когда знакомишься с некоторыми обсчитанными теоретиками фрагментами этого сложнейшего "сценария", возникает ощущение, что ты прикоснулся к непостижимому Разуму, бесконечно превосходящему человеческий. Укрупнение ядер сменяется их внезапным распадом, но на этом все не кончается, так как распадаются они только для того, чтобы потом снова укрупниться, но теперь уже по другой схеме. Иногда предусматривается встреча сразу трех или четырех легких ядер для образования одного тяжелого, и, поскольку вероятность таких встреч очень мала, заполнение таблицы требует тех сотен миллионов лет, на протяжении которых звезды не должны ни остывать, ни слишком разогреваться. И весь ход этого тончайшего процесса определяется ядерной константой. Если бы ее значение было хоть на волос не таким, какое оно есть, цепь в каком-то месте оборвалась бы, и ряд химических элементов в природе отсутствовал бы. Понятно, что при этом жизни не могло бы существовать. Но ее не существовало бы даже и в том случае, если бы вся периодическая система была "сварена", но осталась бы в недрах звезд. Этого не произошло. После нескольких миллиардов лет функционирования звезды первого поколения начали взрываться и выбрасывать изготовленные в них элементы в окружающее пространство, образуя множество малых небесных тел. Это тоже было предусмотрено физическими постоянными. Одним из таких тел стала планета с быстро остывающей корой, названной в книге Бытия "сушею", и вот на этой-то "суше" и возник первый биоценоз, состоящий из одноклеточных анаэробных организмов - в основном водорослей. Но что значит "возник" - сам собой, что ли? Сегодня наука однозначно отвечает на этот вопрос "нет", и это ее вклад в апологетику. Чтобы возникла даже хотя бы одна живая клетка, необходимо, чтобы появились тщательно подогнанные друг к другу рибосомы и нуклеиновые кислоты, а это то же самое, как если бы появились одновременно станки с программным управлением и перфоленты, точно соответствующие этим станкам. Вероятность случайного возникновения клеточного аппарата синтеза белков подсчитана учеными, и они пришли к выводу, что эту вероятность можно считать нулевой. Кроме того, экологи установили, что одна клетка не смогла бы выжить: жизнеспособной может быть лишь достаточно большая группа организмов, связанных сеткой взаимозависимостей, в частности цепочками питания. Понятно, что случайное появление такой группы тем более невероятно. Получается, что все происходило так, как сказано в Библии: "И сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя по роду и по подобию ее" (Быт. 1:11), или, если перевести это на современный язык: "да будут биополимеры и да работает механизм синтеза белков под управлением сохраняющих генетическую информацию нуклеиновых кислот". По воле Творца законы химии, зависящие от значения электромагнитной константы, таковы, что заранее предусматривается, чтобы углерод обладал свойством образовывать цепи и чтобы существовали два типа химических связей -сильные и слабые. Дело в том, что ответственные за передачу потомкам "рода и подобия" предков двойные нити ДНК должны быть достаточно прочными на разрыв и достаточно податливыми на расщепление, без которого не начнется синтез белков, а это достигается тем, что по длине ДНК удерживается сильными связями (ковалентными), а по толщине - слабыми (водородными и ван-дер-ваальсовым. Представляете, с какой колоссальной точностью нужно было выстрелить электромагнитной постоянной, чтобы убить ею даже не двух, а сразу трех зайцев! И снова видим тут действие Разума, неизмеримо превосходящего наш с вами. Он явно ставил перед собой цель создать подходящие физические условия для существования живых организмов. Это значит, что физика есть не что иное, как подножие биологии, и самостоятельного значения она не имеет. Это и есть "антропный фактор". Учение эволюции утверждает, что признаки, позволяющие организмам выжить, имеют адаптационное происхождение, то есть сформировались в ходе естественного отбора. Но ведь один из главнейших таких признаков - "хорошо настроенная" физика, запрятанная в глубины биоматерии, а как она могла адаптироваться к биологии, если существовала за миллиарды лет до нее? Как путем проб и ошибок могли сформироваться нужные для выживания организмов значения управляющих материей констант? Скажем несколько слов о самом термине "антропный фактор". "Антропос" по-гречески - "человек", так что тут вроде бы подразумевается, что физика заранее нацелена на появление именно человека. Однако из того, что было сказано, это не вытекает: мы убедились лишь в том, что она нацелена на жизнь вообще. Тут мысль ученых как бы обгоняет сама себя, подсознательно вспоминая библейский тезис, что человек есть венец творения, то есть что биология "хорошо настроена" на человека. И это абсолютно верно. Когда анаэробный биоценоз наработал достаточное количество кислорода в атмосфере, произошло крупное изменение структуры живого мира - тоже не из разряда того, что происходит "само собой", - возникла первая пирамида видов, с динозаврами на вершине. По Писанию, это произошло в пятый день творения, когда Бог сказал: "Да произведет вода пресмыкающихся, душу живую" (Быт. 1:20), - и нашей планетой завладели ящеры. А когда эта фауна вместе с соответствующей флорой создала экологические условия для появления млекопитающих, была создана вторая пирамида видов, с человеком на вершине, - это был шестой день творения. Как мы видим, современная наука действительно не просто подтверждает библейские истины, а уточняет их. В частности, она усиливает мысль о том, что человек есть цель и смысл мироздания. Прежде слова "и увидел Бог, что это хорошо", завершающие описание каждого дня творения, можно было понимать в том смысле, что это хорошо само по себе. Теперь ясно, что у них другое значение: "это хорошо, ибо на этой основе можно сделать следующий шаг по направлению к конечной цели". Значимость новейших научных результатов, из которых мы рассмотрели здесь только один, так велика, и эти результаты посыпались на нас так неожиданно и в таком изобилии, что возникает потребность в богословском осмыслении самого этого факта. Возможно, мы имеем дело тут с неким Богооткровением, облеченным в язык науки. Думается, это о нем писал апостол Павел: "Ибо невидимое Его, вечная сила Его и Божество, от создания мира чрез рассматривание творений видимы" (Рим 1:20). Вдумаемся, что произошло. Естествознание заговорило о наличии в мире Творца, причем именно такого, какой описан в Библии. О, если бы это произошло лет на сто раньше - для скольких людей это было бы великим счастьем, скольких избавило бы от тоски и отчаяния! Тысячи и тысячи людей, которые не могли жить без Бога, но не могли не верить и науке, натыкались на ее безапелляционное: "Бога нет" - и останавливались в мучительной раздвоенности. В данное время научная апологетика наполнилась точным и понятным содержанием. В физике, математической логике, эмбриологии, молекулярной биологии, иммунологии, истории, археологии и в других отраслях знания сегодня нам открывается Правда. Наши рассуждения о Боге стали сильнее.