Александр Шаров - Человек, открывший взрыв Вселенной. Жизнь и труд Эдвина Хаббла

Продолжая эту линию аргументов, можно добавить следующий факт. Постоянная сильного взаимодействия такова, что ядерные силы достаточны, чтобы удержать протоны и нейтроны в сложных атомных ядрах. Если бы эта постоянная была несколько меньше, то ядерные силы оказались недостаточны для устойчивого существования всех сложных атомных ядер. Это означает, что в природе не были бы возможны химические элементы тяжелее водорода. Не были бы возможны ни соответствующие ядерные процессы в звездах, ни химические формы движения материи и, по всей вероятности, невозможна была бы и жизнь.

Наконец, рассмотрим еще одно следствие, связанное на этот раз с воображаемым изменением постоянной тяготения.

Известно, что в звездах с массой близкой к массе Солнца и меньше, значительные толщи их поверхностных слоев испытывают конвективное перемешивание. В то же время более массивные звезды после образования не имеют поверхностных конвективных слоев. Существует гипотеза, что образование планетных систем, происходящее совместно с образованием звезд, может успешно осуществляться только у таких звезд, которые после образования сохранили поверхностную конвекцию. Анализ показал, что если бы постоянная тяготения оказалась заметно больше, чем это есть на самом деле, то все звезды после образования не имели бы поверхностных конвективных слоев, а значит не имели бы, вероятно, и планетных систем. По-видимому, жизнь в такой вселенной была бы невозможна. Хотя в данном случае аргументация основывается на ряде гипотез, тем не менее вывод тоже впечатляющ.

Мы не станем приводить дальнейших примеров и только заметим, что внимательный анализ показывает следующее. Изменение некоторых постоянных может привести к невозможности вообще образоваться галактикам, звездам или даже элементарным частицам! А это означает невозможность появления сколько-нибудь сложной структуры во Вселенной.

Таким образом, относительно небольшие вариации фундаментальных констант ведут не просто к небольшим количественным изменениям, а к кардинальным качественным изменениям в природе. В этом смысле наша Вселенная оказалась весьма неустойчивой по отношению к подобным изменениям в законах физики.

Возникает вопрос — какой смысл в подобных рассуждениях? «Кто» или «что» может варьировать законы физики, ведь мы знаем реальные значения фундаментальных постоянных и, используя эти значения, должны вести рассмотрение всех процессов в природе. Ведь нет же в действительности какой-то «другой» физики и нет «других» вселенных?

Прежде чем рассматривать попытки ответа на эти вопросы, обратим внимание на следующие удивительные факты, относящиеся к «нашей» физике и «нашей» Вселенной. Условия, которые мы перечисляли выше, и другие необходимые для существования сложных структур, выглядят порой весьма странно.

В самом деле, обратимся к первому условию, записанному в виде неравенства m e< Δm. Согласно этому неравенству, масса электрона должна быть мала и не просто мала, а меньше 1,3 МэВ. Посмотрим теперь на список масс элементарных частиц. Электрон — наилегчайшая частица из имеющих массу покоя. Она в две тысячи раз легче протона и в двести раз легче следующей по массе частицы — мюона. Обращает на себя внимание, что электрон не просто легче всех других частиц, но и существенно легче. Так, почти все остальные «обычные» элементарные частицы по массе не слишком сильно отличаются друг от друга и имеют массу порядка 1 ГэВ. Электрон явно резко выделяется в меньшую сторону на этом фоне. На все эти факты обратил специальное внимание И. Л. Розенталь.

Очень малая масса электрона выглядит как некая крупная флуктуация. Если бы этой флуктуации не было и электрон был бы, например, всего в несколько раз легче мюона, то неравенство me < Δm не выполнялось бы со всеми вытекающими отсюда катастрофическими последствиями.

Обратимся теперь к неравенству Δm < E св+ m e. Оно требует, чтобы разность Δm масс нейтрона и протона была достаточно мала.

Протон и нейтрон — похожие частицы, отличающиеся лишь зарядами и небольшой разностью масс. Такие семейства похожих частиц получили название «изотопических мультиплетов». Если посмотреть на список разности масс в других подобных семействах, стабильных относительно сильного взаимодействия частиц, то увидим, что Δm для протона и нейтрона заметно меньше их всех. Снова флуктуация! И опять как раз такая, чтобы выполнялось рассмотренное выше неравенство, необходимое для существования сложных структур.