БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ФИЛОСОФИИ И МЕТОДОЛОГИИ НАУКИ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ ПО ФИЛОСОФИИ

На тему: Антропный космологический принцип и проблема поиска жизни во Вселенной 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Аспиранта кафедры физики

полупроводников и наноэлектроники

Шпаковского Сергея Васильевича 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Минск 2005 г

Содержание

Введение

   Идеи  антропного космологического принципа, развивавшиеся в последнем столетии XX века, представляют большой научный интерес с точки зрения ответа на вопросы происхождения и эволюции окружающего мира. Основная идея этого принципа состоит в том, что фундаментальные свойства Вселенной, значения основных физических констант и даже форма физических закономерностей тесно связаны с фактом структурности Вселенной во всех масштабах - от элементарных частиц до сверхскоплений галактик - с возможностью существования условий, при которых возникают сложные формы движения материи, жизнь и человек.

   Проблема  возникновения структурности мира и жизни во Вселенной традиционно трактуется следующим образом: окружающая нас Вселенная обладает определенными физическими свойствами и закономерностями, познаваемыми нами. Как в таком случае происходит эволюция Вселенной, приводящая к достаточно сложным структурам, как зарождается и эволюционирует в такой Вселенной жизнь? От ответа на эти во многом еще не решенные вопросы зависит возможность существования жизни в других областях Вселенной, в другие времена и направления ее поиска.

   Любая физическая теория, например уравнения  Максвелла в электродинамике, ставит перед собой задачу дать полное физическое описание той или иной системы, если известен полный набор начальных  данных. Но когда мы обращаемся к космологии, вопрос о начальных данных и фундаментальных постоянных неразрывно связан с тем, почему Вселенная именно такая, какой мы ее наблюдаем. Прежде чем подойти к ответу на этот вопрос, рассмотрим, какими представляются современному естествознанию начальные условия нашей Вселенной.

1. Космология

   Космология, учение о Вселенной как едином целом и о всей охваченной астрономическими наблюдениями области Вселенной как части целого, раздел астрономии. Выводы космологии (модели Вселенной) основываются на законах физики и данных наблюдательной астрономии, а также на философских принципах (в конечном счете - на всей системе знаний) своей эпохи. Важнейшим философским постулатом космологии является положение, согласно которому законы природы, установленные на основе изучения весьма ограниченной части Вселенной, чаще всего на основе опытов на планете Земля, могут быть экстраполированы на значительно большие области, в конечном счёте - на всю Вселенную. Без этого постулата космология как наука невозможна.

   Космологические теории разных эпох (а часто и относящиеся к одной и той же эпохе) существенно различаются в зависимости от того, какие физические принципы и законы принимаются в качестве достаточно универсальных и кладутся в основу космологии. Степень универсальности принципов и законов не может быть проверена непосредственным путём, но построенные на их основе модели должны допускать проверку для наблюдаемой области Вселенной ("астрономической Вселенной") выводы из глобальной модели должны подтверждаться наблюдениями (во всяком случае не противоречить им), а также предсказывать новые явления, которые ранее не наблюдались. Из необозримого множества моделей, которые можно построить, лишь очень немногие могут удовлетворить этому критерию. В 70-х гг. 20 в. этому требованию наилучшим образом удовлетворяют разработанные на основе общей теории относительности (в релятивистской космологии) однородные изотропные модели нестационарной горячей Вселенной.

   В наивной форме космологические  представления зародились в глубочайшей  древности в результате попыток человека осознать своё место в мироздании. Эти представления являются характерной составной частью различных мифов и верований. Более строгим логическим требованиям удовлетворяли космологические представления античных философов школ Демокрита, Пифагора, Аристотеля (5-4 вв. до н. э.). Влияние Аристотеля на космологию сохранялось на протяжении почти двух тысячелетий. Первая математическая модель Вселенной, основанная на всей совокупности данных астрономических наблюдений, представлена в "Альмагесте" Птолемея (2 в. н. э.). Эта геоцентрическая система мира объясняла все известные в ту эпоху астрономические явления и господствовала около полутора тыс. лет. За это время не было сделано практически никаких астрономических открытий, но стиль мышления существенно изменился. Предложенная Н. Коперником (16 в.) гелиоцентрическая система мира, несмотря на противодействие христианского догматизма, получала всё более широкое признание, особенно после того как Г. Галилей, применив для астрономических наблюдений телескоп, впервые (1-я половина 17 в.) обнаружил факты, которые трудно было совместить с геоцентрической системой. Ещё до этого Дж. Бруно, в соответствии с учением Коперника, сделал философский вывод о бесконечности Вселенной и отсутствии в ней какого-либо центра. Этот вывод оказал большое влияние на все последующее развитие космологии. Основанная на учении Коперника революция в космологии явилась исходным пунктом революции в астрономии и естествознании в целом. Закон всемирного тяготения (И. Ньютон, 1685), в самом названии которого подчёркнута его космологическая универсальность, дал возможность рассматривать Вселенную как систему масс, взаимодействия и движения которых управляются этим единым законом. Однако при применении ньютоновой физики к бесконечной системе масс обнаружились т. н. космологические парадоксы.

   Возникновение современной космологии связано  с созданием релятивистской теория тяготения (А. Эйнштейн, 1916) и зарождением внегалактической астрономии (20-е гг.). На первом этапе развития релятивистской космологии главное внимание уделялось геометрии Вселенной (кривизна пространства-времени и возможная замкнутость пространства). Начало второго этапа можно было бы датировать работами А.А. Фридмана (1922-24), в которых было показано, что искривленное пространство не может быть стационарным, что оно должно расширяться или сжиматься, но эти принципиально новые результаты получили признание лишь после открытия закона красного смещения (Э. Хаббл, 1929). На первый план теперь выступили проблемы механики Вселенной и еe "возраста" (длительности расширения). Третий этап начинается моделями "горячей" Вселенной (Г. Гамов, 2-я половина 40-х гг.). Основное внимание теперь переносится на физику Вселенной - состояние вещества и физические процессы, идущие на разных стадиях расширения Вселенной, включая наиболее ранние стадии, когда состояние было очень необычным. Наряду с законом тяготения в космологии приобретают большее значение законы термодинамики, данные ядерной физики и физики элементарных частиц. Возникает релятивистская астрофизика, которая заполняет существовавшую брешь между космологией и астрофизикой.

   Геометрия и механика Вселенной. В основе теории однородной изотропной Вселенной лежат  два постулата:

   1. наилучшим известным описанием  гравитационного поля являются  уравнения Эйнштейна, из этого следует кривизна пространства-времени и связь кривизны с плотностью массы (энергии);

   2. во Вселенной нет каких-либо  выделенных точек (однородность) и выделенных направлений (изотропия), т. е. все точки и все направления равноправны. Последнее утверждение часто называют космологическим постулатом, его можно назвать также обобщённым принципом Дж. Бруно. Ели дополнительно предположить, что космологическая постоянная равна нулю, а плотность массы создаются главным образом веществом (фотонами и нейтрино можно пренебречь), то космологические уравнения приобретают особенно простой вид и возможными оказываются только две модели. В одной из них кривизна пространства отрицательна или, в пределе, равна нулю, пространство бесконечно (открытая модель), в такой модели все расстояния со временем неограниченно возрастают. В другой модели кривизна пространства положительна, пространство конечно (но столь же безгранично, как и в открытой модели), в такой (замкнутой) модели расширение со временем сменяется сжатием. В ходе эволюции кривизна уменьшается при расширении, увеличивается при сжатии, но знак кривизны не меняется, т. е. открытая модель остаётся открытой, замкнутая - замкнутой. Начальные стадии эволюции обеих моделей совершенно одинаковы, должно было существовать особое начальное состояние с бесконечной плотностью массы и бесконечной кривизной пространства и взрывное, замедляющееся со временем расширение.

   Указанные выше постулаты достаточны для суждений об общем характере эволюции и  приводят, в частности, к выводу о чрезвычайно высокой начальной (при малых значениях t) плотности. Однако плотность не даёт исчерпывающей характеристики физического состояния, нужно знать ещё, например, температуру. Задание тем или иным путём характеристик начального состояния представляет третий постулат (гипотезу) релятивистской космологии, независимый от первых двух. Начиная с б0-70-х гг. обычно принимается постулат "горячей" Вселенной (предполагается высокая начальная температура). Приняв этот постулат, можно сделать несколько очень важных выводов. Во-первых, при очень малых значениях t не могли существовать не только молекулы или атомы, но даже и атомные ядра, существовала лишь некоторая смесь разных элементарных частиц (включая фотоны и нейтрино). На основе физики элементарных частиц можно рассчитать состав такой смеси на разных этапах эволюции. Во-вторых, зная закон расширения, можно указать, когда существовали те или иные условия: плотность вещества изменяется обратно пропорционально радиусу в третей степени или квадрату температуры, плотность излучения ещё быстрее обратно пропорционально радиусу в четвертой степени и т. д. Поскольку расширение вначале к тому же идёт с большой скоростью, очевидно, что высокие плотность и температура могли существовать только очень короткое время. Во Вселенной в это время существуют фотоны, электроны, позитроны, нейтрино и антинейтрино, нуклонов ещё очень мало. В результате последующих превращений получается смесь лёгких ядер (по-видимому, две трети водорода и одна треть гелия), все остальные химические элементы формируются из них, причём намного позднее, в результате ядерных реакций в недрах звёзд. Оставшиеся фотоны и нейтрино на очень ранней стадии расширения перестают взаимодействовать с веществом и должны наблюдаться в настоящее время в виде реликтового излучения, свойства которого можно предсказать на основе теории "горячей" Вселенной. В-третьих, хотя расширение вначале идёт очень быстро, процессы превращений элементарных частиц протекают несравненно быстрее, в результате чего устанавливается последовательность состояний термодинамического равновесия. Это чрезвычайно важное обстоятельство, поскольку такое состояние полностью описывается макроскопическими параметрами (определяемыми скоростью расширения) и совершенно не зависит от предшествующей истории. Поэтому незнание того, что происходило при плотностях, намного превосходящих ядерную (т. е. за первые 10-4 сек расширения), не мешает делать более или менее достоверные суждения о более поздних состояниях, когда состояние вещества является "обычным", известным современной микрофизике.

   Выводы  релятивистской космологии имеют радикальный, революционный характер, и вопрос о степени их достоверности представляет большой общенаучный и мировоззренческий интерес. Наибольшее принципиальное значение имеют выводы о нестационарности Вселенной, о высокой удельной энтропии ("горячая" Вселенная) и об искривленности пространства. Несколько более частный характер имеют проблемы знака кривизны, а также степени однородности и изотропии Вселенной. Вывод о нестационарности надёжно подтвержден: космологическое красное смещение, свидетельствует о том, что область Вселенной с линейными размерами порядка несколько млрд. пс расширяется, и это расширение длится по меньшей мере несколько млрд. лет (объекты, находящиеся на расстоянии 1 млрд. пс, мы видим такими, какими они были около 3 млрд. лет тому назад). Столь же основательное подтверждение нашла и концепция "горячей" Вселенной. В 1965 было открыто реликтовое радиоизлучение, причём его свойства оказались весьма близкими к предсказанным. Последующее детальное изучение позволило установить, что реликтовое излучение к тому же в высокой мере, с точностью до долей процента изотропно. Это доказывает, что Вселенная на протяжении более чем 0,99 своей истории изотропна. Это, естественно, повышает доверие к однородным изотропным моделям, которые до этого рассматривались как весьма грубое приближение к действительности.

   Наличие же кривизны пространства пока нельзя считать доказанным, хотя оно весьма вероятно, если учитывать подтверждение других выводов релятивистской космологии. Кривизна непосредственно никак не может быть измерена. Косвенно она могла бы быть определена, если бы была известна средняя плотность массы или можно было бы определить более точно зависимость красного смещения от расстояния (отклонение от линейной зависимости). Астрономические наблюдения приводят к значениям усреднённой плотности светящегося вещества около 10^-31 г/см^З. Определить плотность тёмного вещества, а тем более плотность энергии нейтрино гораздо труднее, и неопределённость суммарной плотности из-за этого весьма велика (она может быть, в частности, на два порядка больше усреднённой плотности звёздного вещества). Таким образом, на основе имеющихся наблюдательных данных нельзя сделать никакого выбора между открытой (расширяющейся безгранично) и замкнутой (расширение в далёком будущем сменяется сжатием) моделью. Эта неопределённость никак не сказывается на общем характере прошлого и современного расширения, но влияет на возраст Вселенной (длительность расширения) - величину и без того достаточно неопределённую.

   Релятивистская  космология объясняет наблюдаемое  современное состояние Вселенной, она предсказала неизвестные  ранее явления. Но развитие космологии поставило и ряд новых, крайне трудных проблем, которые ещё не решены. Так, для изучения состояния вещества с плотностями, намного порядков выше ядерной плотности, нужна совершенно новая физическая теория (предположительно, некий синтез существующей теории тяготения и квантовой теории). Для исследований же состояния вещества при бесконечной плотности (и бесконечной кривизне пространства - времени) пока нет даже надлежащих математических средств. Кроме всего прочего, в такой ситуации должна нарушаться непрерывность времени и вопрос о том, что было "до" t = 0 применительно к обычному (метрическому) понятию времени, лишён смысла, необходимо то или иное обобщённое понятие времени. В решении этой группы проблем делаются лишь первые шаги.

   По  мере развития теории, а также средств  и методов наблюдений будет уточняться само понятие космологической Вселенной. В рамках современной космологии довольно естественно считать Метагалактику единственной. Но вопросы топологии пространства - времени разработаны ещё недостаточно для того, чтобы составить представление о всех возможностях, которые могут быть реализованы в природе. Это надо иметь в виду, в частности, и в связи с проблемой возраста Вселенной.

   Не  исключено, что столь же трудно будет  объяснить зарядовую асимметрию во Вселенной: в нашем космическом окружении (во всяком случае, в пределах Солнечной системы, а вероятно, и в пределах всей Галактики) имеет место подавляющее количественное преобладание вещества над антивеществом. Между тем, согласно современным теоретическим представлениям, вещество и антивещество совершенно равноправны. Космология пока не даёт достаточно убедительного объяснения такого противоречия.

   Пока  нет также убедительной теории возникновения  звёзд и галактик (пограничная  проблема космологии и космогонии). Эта проблема по меньшей мере столь же трудна, как и другие фундаментальные проблемы возникновения в современной науке (возникновения планет, возникновения жизни). Существует и ряд других нерешенных проблем космологии.

2. Истоки  антропного принципа

   Со  времен Коперника и Галилея Земля  не рассматривается больше как центр мира. Человек во все большей мере воспринимает себя одиноким и незначительным в неизмеримо громадной Вселенной. Блез Паскаль выразил изменившееся мироощущение многих следующим образом: "Вечное молчание этого бесконечного пространства потрясает меня".

   Развитие  астрономии, астрофизики и космологии все более и более вытесняет  человека с центральных позиций, на которых он себя воспринимает: наше Солнце - это лишь одна из звезд среди  миллиардов других звезд, наш Млечный  Путь оказался одной из галактик среди многих других, и даже Космос согласно новым представлениям - это возможно, частичный Космос среди разного рода других Космосов.

   В связи со сказанным особенно примечательно, что сегодня новейшие научные  результаты трактуются большим числом ученых так, что человек -или по крайней мере биологическая жизнь - неожиданно снова занимает центральное положение в Космосе. Жизнь оказывается гораздо более тесно связанной с общекосмическими условиями, чем это до сих пор предполагалось, и все менее очевидным становится взгляд на жизнь как на незначительный продукт случая. Многие процессы в Космосе представляются направленными на возникновение и поддержание жизни. Эта мысль восходит к так называемому Антропному Принципу. Американский физик-теоретик Фримен Дж. Дайсон сказал по этому поводу: "Ели мы приглядимся к Вселенной и увидим, как много случайностей в физике и астрономии послужили нам во благо то, кажется почти, что Вселенная в известном смысле знала, что мы появимся".

   И немецкий астроном Отто Хекман (1901 - 1983) писал: "Космические предпосылки существования человека или человекоподобных существ заключаются ... в наличии не какого - либо, а в высшей степени специфического всеобщего Космоса ".

   Название  принципа и терминология была предложена Б. Картером в 1974 г., но аналогичные идеи высказывались неоднократно и ранее, в частности А.Л. Зельмановым и Г.М. Идлисом в (1957 -1958) гг. История антропного принципа с большой полнотой описана В.В. Казютинским, который в частности обнаружил, что формулировки, которые почти дословно повторяются ныне, в том числе и о множественности вселенных, появились еще в работе соперника-соратника Дарвина, А. Уоллеса, "Место человека во Вселенной", изданной по-русски в 1904 г. Одна из ранних формулировок принадлежит К.Г. Циолковскому: "Тот космос, который мы знаем, не может быть иным". В 1967 г. о зарождении "новой космологии, которая противостоит физической" писал В.А. Лефевр. "Ее задача - включить биологическую действительность в картину мира как некоторую "норму", которая в ней естественна и необходима. Представляется целесообразным рассмотреть возможные модели и некоторые принципы их построения, в которых, с одной стороны - "живые организмы" и "цивилизации", а с другой - феномены "физической картины" выступили бы как различные проявления некоторой единой конструкции". Можно сказать, что эта задача включения биологии в картину мира как некую "норму" есть одна из возможных формулировок сильного антропного принципа, отбирающего лишь такие начальные условия, при которых с необходимостью должен появиться наблюдатель, подобный нам самим. Один из создателей инфляционной космологии А.Д. Линде пишет: "Не может ли быть так, что сознание, как и пространство-время, имеет свои собственные степени свободы, без учета которых описание Вселенной будет принципиально неполным? Не окажется ли при дальнейшем развитии науки, что изучение Вселенной и изучение сознания неразрывно связаны друг с другом и что окончательный прогресс в одной области невозможен без прогресса в другой? После создания единого геометрического описания слабых, сильных, электромагнитных и гравитационных взаимодействий не станет ли следующим важнейшим этапом развитие единого подхода ко ВСЕМУ нашему миру, включая и внутренний мир человека?" Как эвристический принцип, некоторые из соображений, составляющие ныне обоснования антропного принципа, с блистательным успехом использовались задолго до появления этого термина. Важнейший результат принадлежит Ф. Хойлу, который предсказал наличие у ядра углерода энергетического уровня в 7.82 млн эВ, исходя из соображения, что только при наличии такого уровня три атома гелия могут в недрах звезд соединиться в атом углерода. Существование такого уровня является результатом сложного взаимодействия многих элементарных частиц - но без него не было бы возможно и само наше существование. Требование возможности нашего существования, неявным образом подразумевавшееся Хойлом, было сформулировано Картером как антропный принцип. Позднее Хойл писал, что для теолога антропные свойства выглядят подтверждением существования Творца, спроектировавшего мир так, чтобы в точности удовлетворить нашим требованиям. Последующее развитие космологии, как известно, предложило и другую возможность, поставив на научную почву старую идею о существовании множества вселенных с самой разнообразной физикой (например, Бранский ). ..."Вселенная в целом будет существовать вечно, нескончаемо порождая новые и новые экспоненциально большие области, в которых законы низкоэнергетического взаимодействия элементарных частиц и даже эффективная размерность пространства-времени могут быть различны... Мы знаем наверняка, что жизнь снова и снова будет зарождаться в разных областях Вселенной во всех своих возможных видах" - пишет один из создателей инфляционной космологии А.Д. Линде. Очевидно, что в ансамбле множества вселенных (согласно оценке И.Л. Розенталя их число неменее, чем 10⁵⁰), свойства обитателей каждой из вселенных определяются ее физическими законами, как это имеет место и для нас и нашей Вселенной.

3. Антропоцентрический  и антропный принцип

   При обсуждении антропного принципа представляется целесообразным с самого начала провести разграничение между ним и  антропоцентрическим принципом, идущим от Аристотеля. Сходство в наименовании и некоторые неудачные формулировки антропного принципа привели к тому, что в ряде случаев между антропным и антропоцентрическим принципом ставится, по существу, знак равенства. Это явилось одной из причин довольно острой полемики, которая возникла вокруг антропного принципа. Между тем, содержание этих принципов различно. Антропоцентрический принцип декларирует центральное или, во всяком случае, уникальное, привилегированное положение человека во Вселенной. Антропный принцип также устанавливает определенное соотношение между фундаментальными свойствами Вселенной в целом и наличием в ней жизни и человека, точнее - между существованием наблюдателя и наблюдаемыми свойствами Вселенной. Однако характер этого отношения иной - он не требует и не утверждает исключительности человеческого рода.

4. Условия существования  жизни

   В проблематике, связанной с жизнью во Вселенной, приходится сталкиваться с тремя типами условий: допустимые, необходимые и достаточные. Между  этими типами условий не всегда проводится четкая грань, что является причиной ряда недоразумений, в том числе и при обсуждении антропного принципа. Чтобы избежать подобных недоразумений, поясним, в каком смысле будут в дальнейшем употребляться эти понятия.

   Рассмотрим  некоторую систему S, в которой реализуются определенные условия. Условия могут быть качественные и количественные. Качественные условия означают наличие (или отсутствие) в системе какого-либо свойства (например, наличие атмосферы на планете). Количественные - выражаются численными значениями некоторых параметров, при этом значения параметров задаются в определенном интервале. Так, можно говорить об определенном интервале температурных условий и т.д. По существу, качественные условия тоже сводятся к количественным. Поэтому можно считать, что каждое условие задается определенным интервалом изменения параметра p_i, и, может быть выражено с помощью соответствующих неравенств. Будем говорить, что условие выполняется (или имеет место) в системе S, если выполняется соответствующее неравенство.

   Определим теперь необходимые и достаточные  условия. Условие будем считать необходимым для жизни в системе S, если при наличии этого условия жизнь в системе S существует, а при его отсутствии жизнь в ней становится невозможной. Обычно существует целый комплекс необходимых условий. Если, по крайней мере, одно из них не выполняется, жизнь в данной системе невозможна. Поэтому, если выполнена часть из полного набора необходимых условий, то этого недостаточно для существования жизни в рассматриваемой системе. Жизнь в системе S может существовать в том и только в том случае, когда в ней реализуется весь набор необходимых условий. Этот набор образует комплекс необходимых и достаточных условий. Каждое условие комплекса необходимо для жизни, но только все вместе они являются достаточными. Набор параметров, которые связаны с необходимыми и достаточными условиями, будем называть жизненно важными параметрами.

   С необходимыми условиями тесно связаны  непригодные или запрещающие  условия. Будем называть так условия, которые исключают существование жизни в системе S, делают ее непригодной для жизни. Каждое запрещающее условие равнозначно отсутствию соответствующего (противоположного ему) необходимого условия. Запрещающие условия также связаны с жизненно важными параметрами.

   Еcли в системе существует жизнь, это  значит, что в ней выполнены  все необходимые и достаточные условия и не выполняется ни одно запрещающее условие. Последнее означает, что условия в системе не препятствуют существованию в ней жизни. Такие условия будем называть допустимыми. Все необходимые условия, конечно, являются допустимыми, но не всякое допустимое условие будет необходимым для жизни. Многие допустимые условия не являются необходимыми.

   Среди них можно выделить два класса условий: 1) допустимые условия, не связанные  с жизненно важными параметрами, и 2) допустимые условия, связанные с жизненно важными параметрами (но, тем не менее, не являющиеся необходимыми).

   Рассмотрим  допустимые условия первого класса. Пусть мы хотим создать оранжерею  для выращивания зеленых растений. Одним из необходимых условий  существования и нормального развития растений является наличие солнечного света. Для этого требуется обеспечить прозрачное покрытие оранжереи. С этой целью можно использовать либо стекло, либо прозрачную пленку. Реализация того или иного варианта приведет к изменению условий внутри оранжереи. Но это, практически, не скажется на развитии растений. Поэтому оба варианта можно считать допустимыми. Еще меньшее влияние оказывает материал каркаса, его можно сделать из дерева или из металла, металлический каркас можно сделать сварной или скрепить на болтах - все это существенно не повлияет на условия в оранжерее.

   В каждой системе существует множество  подобных параметров, несущественных для жизни. Их изменение не оказывает  заметного влияния на условия  жизнедеятельности в системе, они не препятствуют жизни, но и не способствуют ее развитию. Будем называть эти параметры нейтральными, а условия, связанные с ними - нейтрально-допустимыми. Разумеется, нейтрально-допустимые условия не являются необходимыми, поскольку они не связаны с жизненно важными параметрами.

   Второй  класс допустимых условий (будем  называть их существенно-допустимыми) связан с жизненно-важными параметрами, но отличается более узким интервалом их изменения, по сравнению с необходимыми условиями. Рассмотрим пример с нашей оранжереей. Пусть оптимальная температура для данного вида растений составляет 20 °С, и пусть растения нормально развиваются при температуре от 10 °C до 30 °C и гибнут при температуре ниже 0 °С и выше 50 °С. Установим в оранжерее температурный режим 20 °± 1 °. Эти условия будут, конечно, допустимыми. Более того, они весьма благоприятны для развития растений. Но они не являются необходимыми. Мы можем изменить эти условия, немного расширив диапазон температурных изменений - условия станут менее благоприятными, но вполне допустимыми. Постепенно расширяя диапазон температурных условий, мы выйдем за границу благоприятных условий, условия станут неблагоприятными, хотя они все еще будут допустимыми. Наконец, двигаясь таким образом, мы подойдем к пределу, за которым жизнь растений станет невозможной. Очевидно, этот предел определяет необходимые температурные условия в нашей системе. Таким образом, можно сказать, что необходимые условия являются предельно неблагоприятными или предельно-допустимыми.

   Хотя  существенно-допустимые условия (за исключением предельно-допустимых) не являются необходимыми для жизни, выполнение этих условий автоматически приводит к выполнению соответствующих (связанных с теми же параметрами) необходимых условий.

   В обитаемой системе условия (все  вместе и каждое в отдельности) являются допустимыми. Это утверждение тривиально. Но совсем не тривиальным является заключение о том, к какому типу допустимых условий относится то или иное свойство системы. Оно может быть нейтрально-допустимым, или существенно-допустимым, или необходимым для жизни. В двух последних случаях это означает, что рассматриваемый параметр относится к числу жизненно важных. С выяснением характера условий во Вселенной и связано применение антропного принципа.

   Во  Вселенной, вероятно, возможны разные формы жизни, но в дальнейшем, говоря о жизни, будем подразумевать только водно-углеродную форму, к которой принадлежим мы сами. Это делается не из "патриотизма", а по той причине, что при обсуждении антропного принципа имеется в виду именно эта форма жизни.

   Применительно к этой форме жизни существенной характеристикой Вселенной можно  считать то, что жизнь существует в ней лишь локально, в ограниченных (и притом очень небольших) областях. Это отличает Вселенную от таких однородных систем, как например, земная биосфера, где жизнь существует повсюду, и условия в каждой точке являются необходимыми и достаточными для жизни, а любое свойство биосферы является допустимым, совместимым с жизнью. Однако, применительно ко всей планете Земля, отмеченная однородность нарушается. Если выйти за пределы биосферы, условия становятся непригодными для жизни (например, условия в атмосфере выше озонового слоя).

   Рассмотрим  это свойство неоднородных (в указанном  выше смысле) систем на примере Солнечной  системы. Здесь локальные условия, по отношению к фактору жизни, весьма различны. На Земле, в пределах биосферы, выполняется комплекс необходимых и достаточных условий. Но в других местах Солнечной системы, на других планетах, в межпланетной среде - условия непригодны для жизни. Между тем, Земля входит в состав Солнечной системы, значит условия Солнечной системы в целом (включая условия в областях, где жизнь развиваться не может) должны допускать существование в ней жизни - хотя бы на одной планете Земля. Более того, раз в Солнечной системе есть жизнь, значит а ней реализовался комплекс необходимых и достаточных условий. Не будем анализировать этот комплекс. Для наших целей важнее подчеркнуть другое. Существует множество условий в Солнечной системе, которые не препятствуют существованию жизни на Земле, но неизвестно, являются ли они существенными для жизни. Необходимо ли для жизни на Земле наличие других планет (где нет жизни)? Необходимо ли для этого кольцо астероидов и другие "глобальные" характеристики Солнечной системы, являются ли они нейтрально-допустимыми или необходимыми для жизни?