Взгляд со стороны. Естествознание и религия

В теореме об обезьянах присутствует один момент, на который, похоже, мало кто обращает внимание. По условию задачи мы сознательно исключили полную случайность при создании текста. Ограничив действия обезьяны начальными условиями – использованием пишущей машинки с набором клавиш из 26 букв английского алфавита, мы указали направление движения к цели. А из этого следует, что обезьяна, печатая на 26-клавишной машинке, работает по конкретной, наперёд заданной программе. В то же время сам процесс создания текста происходит случайным образом.

Вероятность наступления последующего события при условии, что предыдущее событие уже произошло, называется условной вероятностью и является одним из фундаментальных понятий теории вероятностей. По аналогии, применительно к рассматриваемой теореме, процесс случайного набора текста с заданными начальными условиями можно назвать направленной случайностью.

Элементы направленной случайности присутствуют в научном поиске при создании новой теории или решении неизвестной задачи. Можно полагать, что подобным образом в природе происходят и эволюционные процессы. Но, в отличие от обезьяньего творчества или научного поиска, в природе различные, в том числе и взаимоисключающие друг друга события протекают параллельно.

Изменим начальные условия и предоставим обезьяне машинку, где вместо букв будут все слова или все предложения, взятые из трагедии Шекспира. Несложно заметить, что это коренным образом повлияет на вероятность наступления события.

Если же обезьяна вместо 26 букв будет использовать неограниченное число символов, среди которых будут находиться и необходимые для создания осмысленного текста буквы, не только целое произведение, но и отрывок текста из «Гамлета» у неё едва ли получится напечатать в реальном времени. Для получения полностью случайным образом даже одной осмысленной фразы обезьяне нужно перебрать бесконечное количество вариантов из бесконечного количества символов. Как известно, корректно определить вероятность наступления такого события невозможно. Тем не менее предполагается, что жизнь на Земле возникла в результате подобного творения.

Расчёты показывают, что вероятность образования жизни на конкретной планете чрезвычайно мала и требует длительного времени. Если предположить, что жизнь на Земле возникла в результате случайного перебора бесчисленного количества вариантов, становится не совсем понятно, почему жизнь появилась на нашей планете одновременно с её остыванием (см. «Живая материя»). О происхождении жизни на Земле профессор геохимии из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе Марк Харрисон высказал следующее мнение: «Похоже, что жизнь на Земле возникла почти мгновенно с формированием планеты – судя по всему, живые существа возникают из не-жизни очень быстро, если есть все нужные для этого ингредиенты»[123 - РИА Новости: Учёные: жизнь на Земле могла существовать уже 4 миллиарда лет назад, 20.10.2015. https://ria.ru/20151020/1305087801.html.].

По оценке признанного эксперта в эволюционной и вычислительной биологии, одного из ведущих мировых специалистов по происхождению жизни Е. В. Кунина, вероятность случайного зарождения жизни примерно равна 10

(число атомов во Вселенной ?10

). Вывод учёного однозначный: если не рассматривать Мультивселенную (множество реально существующих параллельных вселенных, включая и ту, в которой мы находимся), мы одни во Вселенной. Но в Мультивселенной даже самая ничтожная вероятность где-то обязательно будет реализована[124 - Штерн Б., Марков А. и др. Вероятность зарождения жизни. – «Троицкий вариант – Наука», 2019, № 6 (275). https://vk.com/@infocanteen-veroyatnost-zarozhdeniya-zhizni.].

В азартных играх существует понятие «ошибка игрока», отражающее ошибочное восприятие случайности событий. Суть его в том, что игрок, как принято считать, из-за стрелы времени полагает, что исход последующего события связан с предыдущим событием, в то время как в теории вероятностей каждое событие рассматривается без учёта времени и, следовательно, независимо от других событий.

В том случае, когда, например, необходимо определить вероятность выпадения орла или решки n раз подряд на конкретном отрезке времени, картина принципиально меняется, и теория определяет вероятность события как (1/2)

.

Стрела времени не объясняет, почему игрок интуитивно предполагает, что после решки должен выпасть именно орёл, но не решка. На наш взгляд, это связано с тем, что, если есть выбор, мы отдаём предпочтение симметрии, интуитивно отождествляя её с порядком, равновесием, устойчивостью.

В природе симметрия распространена везде. Наблюдается она и в микромире. В эксперименте ALICE на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе учёные подтвердили фундаментальную СТР-симметрию между материей и антиматерией на уровне атомов – между ядрами и антиядрами дейтрона и гелия-3.

Согласно СТР-симметрии (С – от англ. Charge – «заряд»; Р – от англ. Parity – «чётность»; Т – от англ. Time – «время»), процессы в природе не меняются (симметричны) при одновременном проведении трёх преобразований:

а) замене частиц античастицами (зарядовая С-симметрия);

б) зеркальном отражении системы частиц относительно какой-либо плоскости, то есть замене координат r на –r (пространственная инверсия);

в) обращение вспять процесса, происходящего с элементарными частицами, то есть замене t на –t (обращение времени).

Известно, что в соответствии с законом возрастания энтропии все произвольно протекающие процессы в замкнутых системах однонаправленны и полностью асимметричны. Такие процессы не обладают устойчивостью и не приводят к самоорганизации систем. В то же время кратковременные флуктуации, возникающие в открытых или изолированных системах, находящихся в неравновесных состояниях, могут порождать самоорганизацию. Например, удар молнии в состоянии вызвать образование простых органических соединений, но почти все они будут разрушены кислородом и водой.

Вблизи критического состояния (точки бифуркации) система становится неустойчивой относительно флуктуаций. Возникает неопределённость: или система останется в хаотическом состоянии, или перейдёт на более высокий уровень упорядоченности. В этом случае, в привычном для нас понимании, общеизвестный закон больших чисел уже не работает.

По закону больших чисел при многократном подбрасывании монеты количество выпадений орла и решки всегда стремится к вероятности 0,5:0,5. Наблюдаемая закономерность, а также возможность её математического описания указывают на то, что для природы это не случайность. Случайность – характеристика нашего незнания всех факторов, которые влияют на происходящий процесс. Если ни один из факторов не доминирует, мы воспринимаем процесс как случайный. Но когда преобладание одного или нескольких факторов становится явно выраженным, например, при смещении центра тяжести монеты, для нас случайность выпадений орла или решки уменьшается. Применив для подбрасывания монеты специально сконструированную машину, которая будет задавать начальные условия для всех бросков, можно точно спрогнозировать результаты этих бросков, и случайность переходит в закономерность.

Рассмотрим парадокс Монти Холла – одну из задач теории вероятностей, решение которой противоречит интуитивному восприятию ситуации. Суть данный игры в том, что за тремя дверями находится автомобиль и две козы. Ведущий знает, где расположен автомобиль, а где козы. Игроку предлагается указать на дверь, за которой, по его предположению находится автомобиль.

После этого ведущий открывает одну из дверей, за которой находится коза, и предлагает игроку сменить первоначальный выбор. Оказывается, что после смены первоначального выбора вероятность выигрыша автомобиля возрастает с 1/3 до 2/3. И, если игрок первоначально выбрал проигрышную дверь, он выигрывает автомобиль.

Как правило, игрок рассуждает следующим образом: ведущий убрал проигрышную дверь, и вероятность выигрыша за двумя закрытыми дверями равна 1/2 вне зависимости от первоначального выбора. Сменять выбор двери нет причин.

Здесь рассуждения игрока также основаны на предпочтении симметрии при выборе. Поскольку в данном случае симметрия уже существует (выигрышный и проигрышный варианты), менять её не имеет смысла.

В игре присутствуют открытые информационные системы (игрок и ведущий), которые обладают взаимосвязанной информацией и взаимодействуют как друг с другом, так и с включёнными в игру физическими объектами. Для организатора игры существует объективная реальность – ему точно известна информация о физических объектах, в то время как для игрока эта информация известна с определённой вероятностью.

Игрок может произвести «измерение», произвольно вскрыв одну из двух оставшихся дверей, и узнать точное местонахождение автомобиля. Но своими действиями он нарушит правила игры и вызовет её разрушение. В таком случае, будет ли установлена подобного рода «измерением» объективная реальность, если действия участника игры разрушили игру? И не напоминает ли чем-то данная ситуация измерение в квантовой механике?

Во взаимосвязанных информационных системах, в которые включены физические объекты, изменение состояния физического объекта оказывает непосредственное влияние на информационную систему. Существует раздел между тем, что есть в действительности и что известно об этой действительности. Законы физического мира и законы информационного мира оказывают непосредственное влияние друг на друга и должны рассматриваться как дополняющие друг друга.

При измерении квантовых объектов происходит информационный обмен между квантовой системой и окружающей средой, разрушающий когерентную квантовую суперпозицию, поэтому установить объективную реальность в квантовом мире путём измерения невозможно. Подобное явление наблюдается и при попытке узнать духовное состояние человека, которое изменяется при любом вмешательстве в психику испытуемого.

Происходящие в подсознании человека информационные процессы принято называть неосознанным мышлением. В отличие от осознанного дискретного мышления, при котором последовательно отслеживается весь мыслительный процесс, такое мышление неконтролируемо, а его скорость огромна. Неосознанное мышление одновременно использует огромный массив информации, из которого выделяет некое состояние или образ. Образ невозможно выразить в виде последовательности дискретных символов. Не поддаётся он и переводу на язык слов.

Предполагается, что наш далёкий предок использовал в основном образное мышление, но при этом его интеллект не уступал интеллекту современного человека. Если кто сомневается в интеллектуальных способностях нашего предка, пусть применив все свои знания и используя доступные доисторическому мастеру инструменты, попробует изготовить орудие каменного века. Например, топор.

Представим на миг, что мы очутились в каменном веке и несколько мгновений наблюдаем, как первобытный человек колотит камнем о камень. Какое из этого наблюдения мы сделаем заключение, если у нас не будет никакой информации ни о каменных орудиях труда той эпохи, ни о цели, которую поставил доисторический человек, взяв в руки два камня? Не сделаем ли мы вывод, что он развлекается и у него нет никакой цели?

Сделанный из наблюдений за действиями древнего мастера ложный вывод о случайности происходящего события произошёл от незнания цели. Цель исключает случайность и изначально предполагает программу действий, исходя из начальных условий. И коль скоро учёные отрицают наличие у природы цели, из этого следует и однозначный вывод: всё в природе происходит случайно.

Но так ли это? Французский философ Поль Гольбах утверждал: «Ничего в природе не может произойти случайно; всё следует определённым законам; эти законы являются лишь необходимой связью определённых следствий с их причинами. Говорить о случайном сцеплении атомов либо приписывать некоторые следствия случайности, значит говорить о неведении законов, по которым тела действуют, встречаются, соединяются либо разъединяются»[125 - Гольбах П. Избранные антирелигиозные произведения. – М.: ОГИЗ, Государственное антирелигиозное издательство, 1934.].

Как известно, антропный принцип, по сути, не отрицает у природы цели. Термин «антропный принцип» предложил в 1973 г. английский астрофизик Брэндон Картер в противовес принципу Коперника, по которому мы не занимаем привилегированного места во Вселенной. По Картеру, «то, что мы ожидаем наблюдать, должно быть ограничено условиями нашего существования как наблюдателей».

Существует несколько модификаций антропного принципа. Среди них слабый антропный принцип, сильный антропный принцип и некоторые другие. Сильный антропный принцип в формулировке Картера гласит: «Вселенная (и, следовательно, фундаментальные параметры, от которых она зависит) должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей»[126 - Казютинский В. В. Антропный принцип – В кн.: Новая философская энциклопедия. 2-е изд., исп. и доп. – М.: Мысль, 2010. https://iphlib.ru/library/collection/newphilenc/document/HASH362f209c5da031600b8c36.]. Согласно сильному антропному космологическому принципу, законы физики и начальные условия выстроены так, что Вселенная заведомо приспособлена для возникновения и существования человека.

В отличие от слабого антропного принципа, по которому зарождение жизни во Вселенной возможно, сильный антропный принцип утверждает неизбежность зарождения жизни.

Антропному принципу можно противопоставить принцип самоорганизации, согласно которому порядок в природе возникает спонтанно из хаоса. Необходимое условие для самоорганизующейся системы – её открытость, позволяющая получать извне энергию и информацию.

В неорганической природе один из самых ярких примеров самоорганизации – образование ячеек Бенара. Суть этого явления в том, что в подогреваемом минеральном масле с подмешанными для наглядности алюминиевыми опилками при определённом критическом перепаде температур между нижними и верхними слоями масла возникают упорядоченные структуры – шестигранные ячейки, отличительной особенностью которых является когерентное поведение молекул. Теоретики синергетики Илья Пригожин и Изабелла Стенгерс, рассматривая ячейки Бенара, отметили следующее: «…когда наступает неустойчивость Бенара… в одной точке пространства молекулы поднимаются, в другой – опускаются как по команде. Однако никакой команды в действительности "не раздаётся", поскольку в систему не вводится никакая новая упорядочивающая сила. Открытие диссипативных структур потому и вызвало столь сильное удивление, что в результате одной-единственной тепловой связи, наложенной на слой жидкости, одни и те же молекулы, взаимодействующие посредством случайных столкновений, могут начать когерентное коллективное движение»[127 - Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. К решению парадокса времени: Пер. с англ. – М.: Едиториал УРСС, 2003 (Синергетика: от прошлого к будущему).].

Причины кооперативного поведения молекул при образовании ячеек Бенара до конца остаются неясными. При этом нераскрытость механизмов самоорганизации большинство синергетиков принимают как данность, которая не нуждается в объяснении.

Наблюдаемая в окружающем нас мире самоорганизация систем, а также подобие друг на друга происходящих в природе различных явлений дали учёным основание распространить концепцию самоорганизации на Вселенную в целом. Но как и откуда Вселенная получает энергию и информацию для своей самоорганизации? Возникшая путём Большого взрыва, она является закрытой системой. Согласно второму началу термодинамики, все закрытые системы эволюционируют в одном направлении – к тепловому равновесию, сопровождаемому увеличением энтропии.

Достоверно установлено – эволюция галактик, не останавливаясь, идёт миллиарды лет: они набирают массу, меняют размер и плотность, старые звёзды умирают, зажигаются новые.

Модельные вычисления указывают на направленность эволюционного процесса формирования галактик. Согласно модельным вычислениям, уже через сотню миллионов лет после Большого взрыва в космосе образовались облака из тёмной материи величиной с нынешнюю Солнечную систему. Они объединялись во всё более и более крупные структуры, независимо от расширения пространства. Это привело к возникновению скопления облаков тёмной материи, а потом и скопления этих скоплений. Они втягивали в себя космический газ, предоставляя ему возможность сгущаться и коллапсировать. Так образовались первые сверхмассивные звёзды; они быстро взрывались сверхновыми, оставляя после себя чёрные дыры. Эти взрывы обогащали космическое пространство элементами тяжелее гелия, которые способствовали охлаждению коллапсирующих газовых облаков и потому делали возможным появление менее массивных звёзд второго поколения. Такие звёзды уже могли существовать миллиарды лет и могли формировать (опять-таки с помощью тёмной материи) гравитационно связанные системы. Так возникли долгоживущие галактики, в том числе и наша[128 - Левин А. Звёздный остров: что такое галактика и из чего она состоит на самом деле, 12.04.2022. https://www.popmech.ru/science/12086-zvezdnye-ostrova-galaktiki/.].

Из компьютерной модели следует, что основополагающую роль в формировании галактик играла недоступная наблюдениям тёмная материя, о составе и происхождении которой современная наука ничего не знает.

Гипотетически предположив существование множества реальных параллельных миров, учёные пришли к идее Мультивселенной, в которой наша Вселенная – не единственное место, где возникла жизнь. Идея Мультивселенной активно используется в теории струн и теории инфляционной Вселенной.

Согласно одной из гипотез, нашу Вселенную следует рассматривать как одну из небольших областей, образованных в результате фазовых переходов на начальных этапах эволюции. Имеются и другие варианты образования «параллельных» вселенных, например, многомировая интерпретация квантовой механики, где каждой волновой функции сопоставляется своя умозрительная вселенная. Идея множественных вселенных с бесчисленным разнообразием миров и законов присутствует и в антропном принципе.

По убеждению многих физиков, Мультивселенная не более чем плод фантазии. Это скорее философская проблема, не имеющая непосредственного отношения к теоретической физике.

Следует также иметь в виду, что присутствие бесконечностей в теориях часто приводит к несуразностям. Допуская существование параллельных миров, в соответствии с теорией Хокинга – Хертога законы физики в них должны быть такими же, как в нашей Вселенной. И если число вселенных ничем не ограничено, наша Вселенная будет обязательно где-то точно воспроизведена вместе с нами. К тому же не один раз.

Структура наблюдаемой части нашей Вселенной крайне неустойчива к численным значениям фундаментальных постоянных. Изменение размерности пространства приводит к непредвиденным изменениям физических законов. При размерности пространства N = 3, в котором мы находимся, реализуются все известные типы движения. При большей размерности пространства уже невозможно организовать атомную структуру вещества – орбиты электронов в атомах станут неустойчивыми. Не могут быть образованы и замкнутые орбиты планет, следовательно, возникновение объектов, похожих на нашу Солнечную систему, в многомерных пространствах невозможно[129 - Розенталь И. Л. Элементарные частицы и структура Вселенной. – М.: Наука, 1984.].

Десятилетиями учёные безрезультатно ищут объяснение, почему полученные экспериментальным путём фундаментальные константы имеют именно такие значения, которые имеют. Ни одна из существующих теорий не в состоянии предложить вариант, позволяющий теоретическим путём получить количество и численные значения этих констант.