Условия жизни могут зависеть от темпов расширения вселенной

Ученым уже несколько лет известно, что звезды, галактики и почти все во вселенной удаляется от нас (и от всего остального) быстрее и быстрее. Но оказывается, что неизвестные силы, определяющие темпы этого ускоряющегося расширения (математическое значение, называемое «космологической константой»), могут играть неизвестную прежде роль в создании нужных условий для жизни.

К такому заключению пришла группа физиков, изучавшая последствия для планет от мощных космических взрывов, называемых гамма-вспышками. Они выяснили, что развивающейся жизни лучше находиться подальше от соседей. А космологическая константа помогает проредить этих соседей.

«В плотной среде много взрывов, а мы находимся к ним слишком близко, — говорит космолог и физик-теоретик Рауль Хименес (Raul Jimenez), работающий в Испании в Барселонском университете и ставший автором нового исследования. — Лучше всего находиться на окраине или там, где редки малые галактики. Именно такие условия сложились в районе Млечного Пути».

Хименес со своим коллективом ранее доказал, что, обстреливая планеты радиацией и уничтожая их озоновый слой, гамма-вспышки могут вызывать массовое вымирание видов или делать эти планеты непригодными для жизни. Вспышка направляет радиацию плотными пучками, которые обладают такой энергией, что, пройдя через звездную систему, пучок может уничтожить планеты в другой галактике. В рамках своей новой работы, результаты которой были опубликованы в этом месяце в журнале Physical Review Letters, эти ученые решили применить свои выводы в большем масштабе и выяснить, какая вселенная лучше всего подходит для существования жизни.

Эта работа была нацелена на исследование так называемого «антропного принципа». Он гласит, что в определенном смысле вселенная настроена на возникновение разумной жизни. Если бы силы природы были намного сильнее или слабее, чем наблюдают физики, самые важные кирпичики жизни, такие как элементарные частицы, атомы и необходимые для химического состава жизни длинные цепи молекул, не сформировались бы, и вселенная была бы стерильной или даже абсолютно хаотичной. Некоторые исследователи пытались выяснить, каким «пространством для маневра» и изменений обладают различные константы, прежде чем космос станет неузнаваемым и непригодным для жизни. Другие же сомневаются в смысле и целесообразности таких исследований.

Хименес с коллегами взялись за изучение одной важной составляющей антропного принципа. При помощи компьютера они смоделировали расширение вселенной с ускорением разными темпами. Затем они измерили, как изменение космологической константы влияет на плотность вселенной, обратив особое внимание на гамма-вспышки, поливающие звезды и планеты радиацией.

Как оказалось, в нашей вселенной все правильно, как и должно быть. Действующая космологическая константа указывает на то, что темпы расширения достаточно велики, чтобы свести к минимуму облучение планет гамма-вспышками, но одновременно достаточно низки, чтобы сформировать множество сжигающих водород звезд, вокруг которых может существовать жизнь (если темпы расширения выше, газовым скоплениям труднее превращаться в звезды).

По словам Хименеса, расширение вселенной сыграло более важную роль в создании пригодных для жизни миров, чем он ожидал. «Для меня стало неожиданностью, что для очистки региона и превращения его в нечто подобное населенному пункту действительно нужна космологическая константа», — говорит он.

Выводы ученых не только указывают на возможность существования жизни в нашей галактике и за ее пределами, но и позволяют по-новому взглянуть на одну из величайших загадок космологии: почему космологическая константа такая, какая есть. Об этом говорит космолог Алан Хевенс (Alan Heavens), возглавляющий Центр умозаключений и космологии (Imperial Centre for Inference and Cosmology) при Имперском колледже Лондона.

Теоретически, объясняет Хевенс, константа должна быть либо на сотни порядков больше, чем кажется, либо нулевой, и в этом случае вселенная не ускоряется. Но это противоречит наблюдениям астрономов. «Малое, но не нулевое значение космологической константы это настоящая загадка в космологии», — говорит он, отмечая, что согласно исследованиям, это значение соответствует условиям, необходимым для существования разумной жизни, способной наблюдать за ней.

Физик-теоретик из Института теоретической физики в канадском Ватерлоо Ли Смолин (Lee Smolin) скептически относится к антропному принципу и говорит, что изложенные в статье доводы необычны, и что после первого прочтения он не увидел никаких очевидных ошибок. «Раньше я об этом не слышал, а поэтому их следует похвалить за то, что они выдвинули новые доводы», — говорит он.

Тем не менее, отмечает Смолин, все настоящие антропные доводы на сегодня основаны на ложных заключениях или на нелогичных рассуждениях. Например, многие имеют тенденцию к избирательности, одновременно рассматривая только одну переменную в возникновении жизни. Однако рассмотрение сразу нескольких переменных может дать совсем другое заключение.

Хименес говорит, что следующим шагом станет изучение вопроса о том, действительно ли гамма-вспышки настолько губительны для жизни, как считают ученые. Работа его коллектива показала лишь одно: что такие мощные вспышки излучения наверняка уничтожат защитный озоновый слой планеты. «Действительно ли это катастрофично для жизни?— спрашивает Хименес. — Я думаю, да, но возможно, жизнь выносливее и прочнее, чем нам кажется».