Страница 5 из 63
Для математика эти числа именуются параметрами. Можно было бы в порядке мысленного эксперимента или игры попробовать изменить эти параметры. Ученые это сделали, и оказалось что Вселенная точнейшим и тщательнейшим образом "настроена" на современные значения параметров, так что при любом их малейшем изменении, в ней не смогли бы существовать не просто разум и жизнь, но даже вещество, то есть атомы, более сложные, чем водород.
К таким параметрам относятся соотношения между массами протона и нейтрона и электрона, отношение заряда электрона к его массе, так называемые константы взаимодействия и соотношения между ними и целый ряд других величин. (Константой гравитационного взаимодействия можно ради простоты считать гравитационную постоянную, константой электрического взаимодействия – множитель в законе Кулона, зависящий от системы единиц.
Подобным образом существует константа внутриядерного "сильного" взаимодействия. Нужно только для возможности сравнения представить их в безразмерном виде.) Рассмотрим относительно простой пример. Разность масс покоя нейтрона и протона должна быть чрезвычайно точно подобранной величиной. Если эта разность станет чуть меньше и сравнится с массой покоя электрона, то в атоме водорода электрон будет реагировать с протоном с образованием нейтрона и атомарный водород не сможет стабильно существовать в природе.
Все "нормальные" звезды должны будут прекратить существование; жизнь в такой Вселенной станет невозможной. Если же разность масс протона и нейтрона станет немного больше, чем есть теперь, станет невозможным образование дейтерия – тяжелого водорода, ядро которого состоит из протона и нейтрона. При этом в природе не сможет возникнуть ни один химический элемент, начиная с гелия и дальше.
Очевидно, и в такой Вселенной жизнь никогда не смогла бы возникнуть. Между тем, эта разность масс протона и нейтрона составляёт лишь десятую долю процента от массы каждой из этих частиц. И просчет в этой десятой доле на сотые доли в ту или в другую сторону имел бы роковые последствия для всей Вселенной! Так тесно связанными оказываются сразу три независимых величины: массы протона, нейтрона и электрона.
Кстати, среди прочих элементарных частиц именно это соотношение оказывается подобранным с такой скрупулезной точностью, почему эти частицы и служат основою вещества. Целый ряд соотношений в физике, выходящих за рамки школьной программы, дают нам яркие и наглядные иллюстрации этой точной настройки удивительного физического прибора – нашей Вселенной.
Мы не станем здесь начинать подробный разговор о незнакомой читателю области физики; скажем лишь, что ученые ввели особое наименование этому удивительному соотношению параметров: антропный принцип. Он заключается в том, что Вселенная устроена "под человека", то есть все в ней сделано так, чтобы это двуногое существо как-нибудь смогло появиться на исторической сцене и осмотреть свою Вселенную.
Мы можем наблюдать мир только потому, что в нем все так точно настроено, "ненастроенную Вселенную" изнутри наблюдать будет некому. Некоторые неверующие ученые ничуть не удивились всем этим точнейшим соотношениям и объявили все эти совпадения случайными. "Закономерность" совпадений они видят лишь в том, что мы, люди, все-таки существуем, а если так, то и настройка параметров Вселенной должна быть такой, как есть.
В обоснование случайности такого совпадения они выдвинули идею о том, что различных вселенных бесконечное множество, и просто нашей так повезло. На наш взгляд, это множество "ненастроенных" вселенных, которых не только никто нигде не видел, но и не может увидеть, смотрятся не более правдоподобно, чем три слона, поддерживающих землю и стоящих на спине огромной черепахи.
По сути дела антропный принцип – это всего лишь иное наименование созидающего Разума. Подчеркнем, что слово это введено не философами, а именно физиками. Но чтобы наглядно увидеть справедливость антропного принципа вовсе не обязательно вдаваться в квантовую механику. Множество иллюстрирующих его примеров мы встречаем буквально на каждом шагу.
ПРИМЕРЫ ПРИМЕНИМОСТИ АНТРОПНОГО ПРИНЦИПА В ХИМИИ В природе существует несколько уникальных веществ, без которых существование жизни становится невозможным. Первейшее из них – вода. Известно, что свойства элементов из одной группы периодической системы, а следовательно, и свойства их простейших соединений схожи между собой. Можно сравнивать, положим оксиды лития и натрия или гидриды серы и селена, но ничего иного, что могло бы заменить нам воду, мы не найдем.
Молекула воды электрически поляризована, иначе говоря, имеет ярко выраженный дипольный момент. Благодаря этому свойству, вода является универсальным растворителем, становится способной переносить множество солей на уровне ионов. Изучая теорию электролитической диссоциации, вы уже знакомились с этим свойством воды и видели, что ни о каком ином растворителе, кроме воды, в этой теории речи не было.
Благодаря электрической поляризации, молекулы воды образуют между собою тонкие связи, именуемые водородными. Эти связи возникают, когда атом водорода одной молекулы, будучи в значительной мере "лишен" электронной оболочки, притягивается к отрицательно заряженному атому кислорода (или другому атому), входящему в состав иной молекулы.
Водородные связи возникают в кристаллах льда, обеспечивая его ажурную легкую конструкцию, притом еще нескольких разных видов. Потому мы не находим другого вещества с таким малым молекулярным весом, которое было бы столь тугоплавким, как лед. Водородные связи обеспечивают и относительно малую разницу между температурами плавления и кипения для воды.
Потому вода встречается на земле во всех трех агрегатных состояниях, и становится возможным ее круговорот, сопровождаемый постоянной очисткой. Только на водяной основе может строиться жизнь. Водородные связи, которые, впрочем обеспечивает не только вода, помогают сложным органическим молекулам "держать форму" или структуру – спиральную закрученность полимерной цепи.
Эта структура – неотъемлемый признак жизни. Только имея надлежащую структуру, белок способен выполнять свою функцию. Первое, что теряет "живая молекула" при "выключении" из жизни, это структуру. Живые мягкие ткани подвергаются тогда трупному окоченению. Можно смело утверждать, что вода задумана как первичная стихия жизни.
Для такого утверждения у нас еще больше оснований, чем у наших далеких предков, полагавших, что все живое происходит из воды. Вы знаете также, что органическая химия – это химия углеродных соединений. Углерод занимает уникальное место среди прочих веществ. Находясь посередине первого периода в системе элементов, он способен образовывать четыре ковалентных связи, равносильных и прочных.
Элементы третьей и пятой группы к этому уже неспособны, а "ближайший сосед" углерода по четвертой группе – кремний имеет эту способность в гораздо более слабом выражении. В свою очередь эти четыре свободных валентности позволяют "строить" полимерные цепочки. Органическая химия становится химией полимеров. Не существует другого элемента, кроме углерода, на основе которого можно создать столько полимерных цепей, в особенности живых.
Совершенно ясно, что и углерод устроен специально "под жизнь". Заметив эти удивительные свойства воды и углерода, ученые ввели даже особый термин: водно-углеродный шовинизм. Впрочем и другие элементы, входящие в состав молекул живых организмов, ничем не заменимы. Это относится прежде всего к кислороду, азоту, фосфору. Как не удается создать "кремниевую жизнь", где место углерода занял бы его ближайший аналог, так и эти три элемента невозможно заменить "соседями" по группе.
Каков, например, химический смысл отравления мышьяком? Это элемент пятой группы, следующий непосредственно за фосфором и имеющий сходные с ним свойства. Потому он способен бывает встать на место фосфора в АТФ или нуклеиновых кислотах. Но живая клетка оказывается неспособной принять такую "подмену" – она просто умирает. Итак, не только углерод и вода, но и вообще вся химия Божиего мира устроена не случайно, а специально ради возможности построения на ее основе жизни.