“Парадокс молодости” – Почему проект поиска внеземеных цивилизаций не получил сигналов из космоса

The Daily Galaxy via MIT
Перевод – Марина Войцеховская

seti
По словам ученого из Массачусетского института технологий Алана Гута, автора теории инфляционной Вселенной, наша Вселенная – это результат вечного расширения, вечного в будущем, а не в прошлом. Вечно раздувающаяся Вселенная производит бесконечное число локальных миров, которые, в свою очередь, производят еще больше новых. Старые, зрелые вселенные значительно уступают в числе тем, которые буквально начали развиваться. Гут называет этот феномен “парадоксом молодости”.

Гут утверждает, что ”из распределения вероятностей в синхронной калибровке скорее всего следует, что в наблюдаемой Вселенной не существует цивилизации, более развитой, чем наша”. Следовательно мы можем прийти к заключению о маловероятности наличия цивилизации в нашей локальной Вселенной, которая бы опережала нас в развитии хотя бы на одну секунду. Скорее всего этот аргумент объясняет, почему проектом SETI (Search for Extraterrestial Intelligence) не было найдено сигналов от других цивилизаций”.

По мнению Гута, “природа совершает многократные попытки – Вселенная является экспериментом, который снова и снова повторяется, каждый раз с едва заметными измененными физическими законами, либо сильно отличающимимся физическими законами”, говорит профессор физики из Массачусетского института технологий Роберт Джефф.

Некоторые миры могут исчезать сразу после формирования; в других – взаимодействие между частицами настолько слабое, что не может обуславливать формирование атомов и молекул. Однако, при благоприятных условиях, вещество соединяется в галактики и планеты, и, если присутствуют нужные частицы, возможно развитие разумной жизни.

Некоторые физики строили теории о том, что только миры, в которых физические законы такие, как в нашем, могут поддерживать жизнь, а при условии, что положение вещей хотя бы немного отличается от нашей Вселенной, появление разумной жизни там невозможно. В этом случае, наши физические законы могут быть объяснены “антропно”, то есть они являются такими, потому что, если бы они были другими, не было бы никого, кто бы это заметил.

Джефф и его коллеги ощутили, что предложенное антропное объяснение требует более внимательного рассмотрения, и было решено исследовать, могут ли вселенные с различными физическими законами поддерживать жизнь.

Физики Массачусетского института показали, что вселенные довольно отличающиеся от нашей, все же содержат в себе элементы, похожие на углерод, водород и кислород, а следовательно могут развивать формы жизни довольно похожие на нашу, даже в том случае, если массы кварков значительно отличаются.

В рамках более детального рассмотрения антропного объяснения Джефф и его сотрудники решили исследовать, могут ли вселенные с различными физическими законами поддерживать жизнь. В отличие от большинства других исследований, в которых изменение даже одной постоянной ведет к неблагоприятным условиям вселенной, был рассмотрен случай изменения более чем одной постоянной.

Вопрос о существовании жизни где-либо в нашей Вселенной – давняя загадка. Но для некоторых ученых вознивает другая любопытная задача: возможна ли жизнь в значительно отличающейся от нашей вселенной?

В недавно представленной, как история с обложки в Scientific American, работе Джеффи, бывший постдок Алехандро Дженкинс и недавний выпускник Итамар Кимчи доказали, что во вселенной, достаточно отличной от нашей, все же содержатся углерод, водород и кислород, а следовательно могут развиваться формы жизни довольно похожие на нашу. Даже в том случае, когда массы элементарных частиц крайне отличаются, жизнь найдет способ, чтобы это преодолеть.

“Вы можете менять значения переменных в широком диапазоне без устранения возможности органики во вселенной”, говорит Дженкинс. Хотя в непохожей на наш мир вселенной жизнь может существовать в причудливой форме, Джеффи с коллегами решили сконцентрироваться на жизни, основанной на углеродной химии. Они определили благоприятными к жизни те вселенные, где существуют устойчивые формы водорода, углерода и кислорода.

“Если нет стабильного элемента с химическими свойствами как у водорода, то мы не получим углеводороды, и не появится жизнь”, – говорит Джеффи. “То же самое с углеродом и кислородом. Все остальное, помимо этих трех элементов – лишь детали”.

И они решили посмотреть, что будет с элементами, если изменить массы кварков. Есть шесть типов кварков, которые являются строительным материалом для протонов, нейтронов и электронов [в оригинале ошибка, на самом деле электроны не состоят из кварков – прим. ред.]. Команда сфокусировалась на самых обычных и легких “верхних”, “нижних” и “странных” кварках, которые соединяются для образования протонов, нейтронов и близких к ним гиперонов.
.
В нашей Вселенной “нижние” кварки почти в два раза тяжелее “верхних” , из-за чего нейтроны, на 0.1 процент тяжелее, чем протоны. Джефф и его коллеги смоделировали одну серию миров, в которых нижний кварк был бы тяжелее верхнего кварка, а протоны – на процент тяжелее, чем нейтроны. При таком сценарии водород нестабилен, но его тяжелые изотопы дейтерий или тритий устойчивы. Изотоп углерода, карбон-14 также будет устойчив, так же как и форма кислорода, таким образом станут возможны органические реакции необходимые для жизни.

Команда открыла еще несколько благоприятных вселенных, включая ряд, где верхние и странные кварки приблизительно одинаковой массы (в нашей Вселенной странные кварки намного тяжелее и могут возникнуть лишь при столкновениях с высокими энергиями), в то время как нижние кварки будут намного легче. В таком мире ядро атома будет состоять из нейтронов и сигма-минус-гиперонов, которые заменят протоны. Они опубликовали свои заключения в журнале Physical Review D в прошлом году.

Джефф и коллеги сконцентрировались на кварках, так как знали достаточно об их взаимодействии для предсказания того, что случится, когда их масса изменится. Однако, “любая попытка рассмотреть задачу в более широком контексте будет очень сложной”, говорит он, потому как физики ограничены в возможности предсказать последствия изменения многих других физических законов и постоянных.

Группа исследователей в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли проводили связанные исследования, изучая возможность возникновения благоприятной вселенной при нехватке одной из четырех основных сил нашей Вселенной – слабой ядерной связи, которая делает возможными реакции, превращающие нейтроны в протоны и наоборот. Ученые продемонстрировали, что настройка других трех фундаментальных элементов может компенсировать слабое ядерное взаимодействие, при этом смогут формироваться стабильные элементы.

Это исследование и работа Массачусетского института отличаются от других работ в области тем, что они рассматривали более одной константы.

“Обычно люди меняют одну постоянную и смотрят на результат, но когда вы меняете несколько постоянных, все по-другому”, говорит Марк Вайз, профессор физики в Келтеке, который не принимал участия в исследовательской работе. Изменение одной переменной обычно создает неприспособленную для жизни вселенную, а это может привести нас к ошибочному выводу о том, что получение благоприятного мира невозможно.

Один физический параметр, который оказывается особо “точно настроенным” – это космологическая константа – мера давления пустого пространства, которое заставляет вселенную расширяться или уменьшаться. Когда она положительна, то пространство расширяется, когда отрицательна – вселенная сворачивается в себя. В нашем мире она положительна, но совсем немного – любое другое значение заставило бы пространство расширяться слишком быстро, чтобы сформировались галактики. Однако Вайз и коллеги продемонстрировали теоретическую возможность того, что изменение первоначальных космологических флуктуаций плотности может скомпенсировать хотя бы небольшие изменения значений космологической постоянной.

В конце концов, нет способа достоверно узнать, какие миры находятся за пределами нашего или какие там формы жизни. Но это скорее всего не помешает физикам изучать их вероятности, а в процессе больше узнавать о нашей Вселенной.

Вам также может понравиться...