Címkearchívumok: antropikus elv

A különleges és magányos Föld

Csillagászat, , , ,

Aki találkozott már az Univerzum finomhangoltságának különlegességével, az talán nem fog meglepődni, hogy ez a tervezettségre utaló tulajdonság a Föld esetében talán még hangsúlyosabb és feltűnőbb.

Az Univerzum szinte minden jellemzője, minden fizikai állandója olyan, hogy véletlenül összeválogatva ezeket, az esetek szinte mindegyikében nem létező, vagy élet hordozására alkalmatlan Univerzumot kapunk. A megfelelő kombináció összeválogatása a véletlen segítségével elképzelhetetlennek tűnik.

Ha az Univerzum ennyire pontosan tervezett, akkor ennek valamilyen oka kell, hogy legyen, és ez az ok mi más lehetne, mint a Föld, a földi élet, az Univerzum eddigi legbonyolultabb, legösszetettebb rendszere.

A Föld esetében is megdöbbentő véletlenek sorát találjuk, ha jobban megvizsgáljuk a Naprendszer és a ma már egyre jobban ismertté váló exo-bolygó rendszerek tulajdonságait.

Míg a Föld egy egyetlen főcsillagból álló – ez a Nap – rendszer tagja, az eddigi tapasztalatok azt mutatják, hogy a naprendszerek többségének középpontjában két, esetleg még ennél is több csillag van. És ami még ennél is érdekesebb: vannak olyan helyek az Univerzumban, még a közelünkben is, ahol még most is csillagbölcsők működnek. Olyan ködök ezek, amelyekben burkok, inkubátorok vannak, a közepükben – és ez infravörös távcsövekkel kiválóan megfigyelhető – több csillagkezdemény is fejlődik. Tehát nemcsak a már megfigyelhető rendszerek többes csillagrendszerek, de a még fejlődő naprendszerek is több központi csillaggal rendelkeznek.

Miért érdekes ez ennyire? A több központi csillagot tartalmazó rendszerek bolygórendszere bonyolultabb, mint a mi Naprendszerünk. A több központi csillag egymás körüli mozgása a bolygók kialakulását is bonyolultabbá teszi, és később a bolygópályák stabilitására is nagyon nagy hatással lehet. Ha a Naprendszerben több központi csillag lenne, és a Föld a jelenlegi helyén keringene, akkor előfordulhatna, hogy a nagyobb főcsillag körül lévő kisebb társcsillag időnként túl közel kerülne a Földhöz, és a sugárzása súlyos károkat okozhatna – rendszeres időközönként – a földi ökoszisztémában. Egy többes rendszerben az élet kialakulása és fennmaradása sokkal körülményesebb, nehezebb lenne, mint az egyetlen központi csillaggal rendelkező bolygórendszerben.

További érdekes különbségek is kiderültek az idegen bolygórendszerek vizsgálata során. Az egyik ilyen furcsaság az óriás kőzetbolygók, a másik a gázóriások jelenléte az élhető zónában. Amennyiben a Naprendszerünk is ilyen lenne, nem lehetne élet a Földön. Illetve, az első esetben az óriás-Föld hordozhatna életet, de az egészen más lenne a nagy gravitáció miatt. Erős vázú, apró, a felszínhez lapuló élőlények élnének a bolygón a szárazföldeken, a tengerek viszont gazdag életet tudnának fenntartani még az óriás kőzetbolygókon is. Két lábon járó, felemelkedve közlekedő, szárazföldön élő emberek valószínűleg nem létezének az ilyen többszörös Föld méretű bolygókon. A légkör sűrűbb, és vékonyabb lenne.

Az óriás gázbolygók jelenléte az élhető zónában, a kőzetbolygókkal ellentétben teljesen kizárná a földihez hasonló bioszféra kialakulását és fennmaradását.

A kérdés így az, hogy vajon a Naprendszer miért ilyen? Miért van egy nem túl nagy és nem túl kicsi kőzetbolygó éppen az élhető zónában, ha az eddig megvizsgált idegen naprendszerek nem ilyenek? Mivel a bolygók és bolygórendszerek keletkezése valószínűleg ugyanolyan mechanizmus segítségével történik mindenütt, hogy lehet mégis a mi naprendszerünk ennyire más?

Elképzelhető ugyanakkor, hogy az idegen bolygórendszerekben a Föld méretű bolygók felfedezése sokkal nehezebb, mint a nagyobb égitesteké. Ez nyilván eltolja a már felfedezett bolygók méretét a felső tartományba, a kisebb bolygók nehezebben felfedezhetők, ami nem jelenti azt, hogy nincsenek. Csakhogy, ahol az élhető zónában óriásbolygó van, ott nem azért nem találunk Föld méretű bolygót, mert azt nehezebb észrevenni, hanem azért, mert ott nem maradhatna stabil pályán. Az ilyen rendszerekben valószínűbb lehet, hogy nem bolygókon, hanem holdakon alakulhat ki az élet, de ehhez a holdnak nagynak kellene lennie, és a kérdés az, hogy az óriásbolygók kialakulása után maradt-e még annyi anyag, hogy nagy holdak keletkezhessenek az élhető zónában.

Megállapítható tehát, hogy az eddigi tapasztalatok alapján a Naprendszer és a Föld igen különleges és egyedi hely az Univerzumban.

De nemcsak a Naprendszer tűnik kiválasztott helynek, a Föld még ezen belül is rendelkezik néhány különleges tulajdonsággal.

Ezek egyike, hogy akkora holdunk van a Föld méretéhez képest, ami máshol nem fordul elő. Ráadásul csak egy kísérőnk van. A legtöbb bolygónak vagy nincs kísérője, vagy egynél több van. Érdekes, hogy a két szomszédunk közül a Vénusznak nincs holdja, a Marsnak pedig több is van, igaz ezek nagyon parányiak, valószínűleg befogott égitestek. Viszont ha nekünk ekkora holdunk van, a Vénusznak vajon miért nincs?

Jelenleg a Hold keletkezését ütközéssel magyarázzák, amiben én nem hiszek. A bolygópályák egy érdekes mértani szabályt követő mintázatot adnak ki (Titius-Bode szabály), még nem tudni pontosan miért, de ennek a szabálynak még az aszteroida öv égitestei is engedelmeskednek. Kepler egy időben a szabályos testek tulajdonságai alapján képzelte el a bolygópályák elhelyezkedését. Ha elfogadjuk, hogy van ilyen szabályosság, hogyan lehetett a Föld pályáján egy égitest, amivel ütközve a Hold létrejöhetett volna?

Ugyanakkor egy ütközés sokkal jobban megbillenthette volna a Föld forgástengelyét, ahogyan az például az Uránusszal történt. Egy nagyobb dőlés szélsőségesebb időjárást eredményezne, míg ha nem lenne dőlés, és a Föld rezonanciában lenne a Nappal (ahogy a Hold a Földdel), akkor nem létezhetne földi élet. Úgy tűnik, hogy a jelenlegi tengelyferdeség és a nagy Hold jelenléte tökéletes időjárási rendszert hozhatott létre itt, és nagyon hosszú ideig képes is ezt fenntartani.

Ami szintén egyedi tulajdonsága a Földnek, és akár még megdöbbentőnek is nevezhetnénk, az a nagy mennyiségű folyékony víz jelenléte. Még ma sem tudjuk pontosan, honnan van ennyi víz ezen a bolygón. Csak azt tudjuk, hogy víz nélkül nincs élet.

Szintén különleges a folyékony vasmag, aminek a mágneses teret, a kozmikus sugárzás, a napszél ellen védő pajzsot köszönhetjük.

A Földön megtalálható minden stabil elem, és a radioaktív elemek közül a hosszabb felezési idejű izotópok is. Tudjuk, hogy az emberi szervezet tökéletes működéséhez milyen nyomelemek szükségesek, például a króm, vagy a szelén, hogy a vérben sok a vas, a csontokban a kalcium, az idegrendszer működéséhez pedig nátrium és kálium kell. Ezek az elemek korábbi csillagok belsejében, vagy szupernova robbanáskor keletkeztek. Valóban csodálatos, hogy ezek az elemek aztán összegyűltek egy kozmikus porfelhőben, majd kialakult a központi csillag, körülötte bolygók formálódtak, és a sorban a harmadik bolygó ebben a kavarodásban megszilárdulhatott, össze tudott gyűjteni minden szükséges elemet, óriási mennyiségű vizet, és megfelelően nagyra nőhetett ahhoz, hogy a légkörét és a vizet megtarthassa.

Ha ezek a folyamatok nem így történnek, most nem írhatnám le mindezt.

És ha még mindez nem lenne elég a Föld különlegességének rejtélyéhez, akkor tegyük hozzá, hogy jelenlegi ismereteink szerint az Univerzumban sehol máshol nincs élet. Később persze változhat ez a tudásunk, de most az a helyzet, hogy egyedül vagyunk.

Többféle következtetésre juthatunk, ezek egyike az, hogy a Föld nem véletlenül ilyen különleges, hanem pontosan az élet hordozására megtervezett. És ha ezt elfogadjuk, akkor azon sem kell aggódnunk, hogy elpusztítjuk az életet, az embert, a Földet. A tervezés része lehet a stabilitás biztosítása is, olyan rendszerek segítségével, amelyekről ma még nem tudhatunk.

A Föld különlegességének elfogadása optimizmussal tölthet el bennünket, ha a múltunk a tervezettség jeleit mutatja, talán a jövőnk is biztos.

Talán egyszer megszabadulunk az emberiség összes gyermekbetegségétől, az önzéstől, az erőszaktól, és akkor bebocsátást nyerhetünk az intelligens és érző civilizációknak abba a közösségébe, ami addig rejtve marad előttünk, míg végig nem járjuk a számunkra előírt utat.

Nyíregyháza, 2019. december 28. – 2020. január 19.

A természet számai

Tudomány, , , , ,

Hogy a Világegyetem ebben a jelenlegi formájában létezhessen és benne még gondolkodó lények is élhessenek, az néhány kulcsfontosságú természeti állandó pontosan hangolt értékének köszönhető. A kozmológia, a csillagászat és a fizika egyenleteiben szereplő állandókról van szó, ezek értéke nem függ semmi mástól, sőt még az időben sem változnak. A legmeglepőbb azonban az, hogy jelenlegi ismereteink szerint, ha ezen állandók akár csak egyikének is más értéke lenne, a világunk gyökeresen más képet mutatna, annyira, hogy nem lennének galaxisok, vagy nem lenne szénatom, így élet sem.

Hogy ez miért érdekes? Hát azért, mert ha ezek az állandók minden egyébtől függetlenek, márpedig most úgy néz ki, hogy ez a helyzet, akkor annak az esélye, hogy pontosan a kellő értékük legyen, hihetetlenül, csillagászati számokkal kifejezhető mértékben kicsi. És itt nemcsak arról van szó, hogy egy kis változás ezekben az értékekben kicsit más Univerzumot eredményezne! Némely állandó esetében már egy elenyészően kicsi változás is élettelen Univerzumot jelentene!

A tudósok egy része a szőnyeg alá söpri a kérdést, azzal, hogy természetesen, csak az gondolkodhat azon, vajon mennyire kicsi volt az esélye a jelen Univerzum kialakulásának, aki éppen egy ilyen Univerzumban él, ahol van élet, és vannak gondolkodó lények, akik ezen elgondolkodhatnak.

Ez persze nem magyaráz meg semmit. Hiszen a világ lehetne olyan is, hogy az állandók értékeinek bármilyen kombinációja mellett is kialakulhatna és létezhetne élet az Univerzumban. A csoda az, hogy az állandók igen szűk intervalluma eredményez csak élhető Univerzumot. A másik csoda pedig az, hogy az állandók éppen ebben az intervallumban vannak.

Lumina Obscura képe a Pixabay -en

Egy példával világítanám meg, talán így jobban érthető lesz: Képzeljük el, hogy egy koncertre megyünk, majd odaérve azt látjuk, hogy egy hatalmas fal választja el a koncertteret és a kívül várakozó tömeget, ráadásul nincs kapu a falon. Ott tipródunk és mérgelődünk a tömegben, azon gondolkodva, hogyan juthatnánk be. Majd egyszer csak legnagyobb meglepetésünkre belül találjuk magunkat a falon, előttünk a zenekar éppen elkezdi a koncertet. Örömünk persze nagy, de azonnal eszünkbe jut a kérdés, vajon hogyan kerültünk ide anélkül, hogy emlékeznénk arra, hogy átjöttünk a falon. Egy, a finomhangoltság kérdését a szőnyeg alá söprő tudós azt mondaná: „Nincs ebben semmi különös, ha nem lennénk itt bent a koncerten, fel sem tehetnénk a kérdést, hogy hogyan kerültünk ide, hiszen nem is lennénk itt.” Azonnal látszik, mennyire téves ez a magyarázat. Hiszen találhatnánk akár racionális okot is, egy rejtekajtó például, aminek nekidőltünk, és mielőtt felfogtuk volna, mi történt, már bent voltunk. Vagy okolhatnánk az alagúteffektust, ami ebben az esetben, nemcsak mikroszkopikus szinten, de makroszkopikus mértékben is megmutatta magát. Találhatnánk még rengeteg okot, de ha magát a gondolkodást vetjük el azzal, hogy semmi rendkívülit nem találunk a helyzetünkben, akkor esélyünk sem lesz rá, hogy valamit kiderítsünk.

Pontosan ilyen a finomhangoltság kérdése. A koncertterem az Univerzum és az élet. A fal a valószínűtlenség fala, az odakint tobzódó tömeg a káosz, az összes lehetséges valóság. És mi valahogy belül kerültünk a falon, míg az Univerzum lehetőségeinek végtelenszer végtelen sora odakint rekedt. Ha ezt természetesnek vesszük, nagy hibát követünk el.

Elveszítjük az esélyét is annak, hogy valaha is rájöjjünk, miért élünk ilyen speciálisan jól hangolt világban.

Az első ilyen állandóra nem is szoktunk fizikai konstansként tekinteni. A tér dimenzióinak a száma, a 3 annyira természetes része életünknek, hogy valószínűleg nem sokan gondolkodnak el azon, miért éppen háromdimenziós térben élünk, és mi lenne, ha ez a szám nem 3 lenne, hanem valamilyen más egész szám.

Háromnál kevesebb dimenziójú térben nincs esély a bonyolult struktúrák kialakulására, háromnál több dimenziójú térben pedig nem lennének stabilak a bolygópályák. Ez ennyire egyszerű. Hihetetlen, de egyetlen szám jöhet csak szóba, és ez éppen a három.

Az atomi struktúrák és a kozmikus léptékű objektumok közötti arányszám, az elektromos erő és a gravitációs erő aránya, ami elképesztően nagy szám, 10 harminchatodik hatványa. Azaz, ennyiszer erősebb az elektromos erő a gravitációs erőnél, még pontosabban két proton ennyiszer jobban taszítja egymást a töltésüknek köszönhetően, mint amennyire vonzzák egymást a gravitációjukból kifolyóan.

Már ennek a számnak a nagysága is megdöbbentő, de még érdekesebb az, hogy sokkal kisebb nem lehetne, mert akkor a gravitáció uralná a világunkat, sokkal, de sokkal zsarnokibb módon, mint ahogyan azt most teszi. A Nap sokkal kevesebb ideig sugározna, a bolygók közelebb lennének hozzá, és nagyobbak lennének. Szárazföldi élet nem lehetne, mert az élőlényeket összeroppantaná a saját súlyuk. A gravitáció és a többi kölcsönhatás egyesítése is azért nehéz többek között, mert a gravitáció ennyivel gyengébb, mint a többi kölcsönhatás. Gondoljunk bele, a 10 után harminchat nulla, és egyáltalán nem mindegy az élet szempontjából, hogy egy-két nullával több, vagy kevesebb. Ha nekünk kellene egy ilyen pontosságú rendszert megtervezni, nagy bajban lennénk.

Az egyik legérdekesebb állandó következik, ez pedig a nukleáris hatásfok, ez megmondja, hogy a hidrogén atomok a fúzió során, amikor hélium keletkezik belőlük, tömegük mekkora részét alakítják át energiává. Ennek az értéke 0.007, azaz 7 ezrelék. Az élet szempontjából ez a legfontosabb állandó, és talán ennek az értéke a legmisztikusabb, mégpedig azért, mert a szén kialakulásában létfontosságú szerepe van, 4 százalékos változás az értékében, és nem létezne szénatom, azaz élet sem. A szén ugyanis a csillagok belsejében jön létre magfúzió során, amikor is könnyebb atommagok egyesülnek nehezebb elemek magjaivá. Ebben a kialakulási sorban van egy kritikus pont, és ez éppen a szén. Ha nem lenne a szén atommagjának egy bizonyos rezonanciaállapota, akkor az instabil berilliumból soha nem keletkezne szén. És ez a rezonanciaállapot rendkívül érzékenyen függ a nukleáris hatásfok értékétől. Az is érdekes, hogy a további fúziós lépéseknél nincs szükség ilyen rezonanciára, egyedül a szén kialakulásához szükséges ez a különleges feltétel.

Még egy szám bemutatására szeretnénk kitérni, ez pedig a gravitáció és a Világegyetem tágulásának az arányát fejezi ki. Ha gyors a tágulás, egy nagy, de sivár Univerzum a végeredmény, ha lassú, akkor a gravitáció összehúzza az Univerzumot, mielőtt bármi érdekes kifejlődhetne benne. Ennek a két, egymás ellen dolgozó hatásnak tehát szintén egészen jól hangoltnak kell lennie, hogy a végeredmény egy élhető Univerzum legyen. Nagyon úgy néz ki, hogy az Ősrobbanás idején szinte végtelen pontossággal, 1-gyel kellett egyenlőnek lennie a kritikus sűrűség és az aktuális sűrűség arányának, ezért lehet, hogy ez az érték most is ennyi, és a Világegyetem nagy léptékben sima.

Aztán ott van az entrópia, a rendezetlenség mértéke, ami a termodinamika második törvénye szerint állandóan növekszik. A Világegyetemnek nulla entrópiával kellett keletkeznie ahhoz, hogy most ne csupán egy kaotikus leves legyen, hanem legyenek benne rendezett struktúrák. És itt most ne csak a földi életre gondoljunk, hanem azokra a többmilliárd fényév nagyságú filamentekre is, amelyek a legnagyobb rendezett struktúrák a világunkban.

Ne feledkezzünk meg a neutronról sem, amely a legérdekesebb építőköve világunknak. Semleges töltésű, úgy gondolhatnánk, nem sok szerepe lehet, de éppen ellenkezőleg. Semleges volta miatt tud az atommagba beépülni, és mivel a protonokkal az erős kölcsönhatás kapcsolja őket össze, így képesek a protonok egymás közti taszítását ellensúlyozni. Ha nem lenne a semleges neutron, amely részt tud venni az erős kölcsönhatásban, nem lennének atomok, és persze élet sem. Ráadásul a neutron nem örökéletű. Szabad állapotában nem stabil, kb. 14 perc alatt elbomlik. Egészen más a helyzet az atomon belül, ott a stabil atommagokban örökéletű, csak a radioaktív magokban bomlik béta-bomlással. Gondoljunk bele, ha minden atommagban megtartaná az instabilitását, semmilyen állandó atomi struktúra nem létezne, az elemek folyamatosan átalakulnának egymásba. Így az élet elképzelhetetlen lenne.

Még a legközönségesebbnek gondolt anyag, a víz is csodákat rejt. Az egyetlen anyag, amely fagyott állapotában könnyebb, mint folyékonyan, így a jég úszik a vízen. Ezért nem fagynak be a tengerek, a folyók, a tavak teljesen. Ha a víz nem ilyen lenne, az élet nem alakulhatott volna ki a tengerekben, és onnan nem hódíthatta volna meg a szárazföldet.

Hogy ezek a számok és tulajdonságok egy Intelligens Tervező létezését jelentik, avagy csupán a véletlennek köszönhető a jól hangoltságuk? Én úgy gondolom bármi is legyen a következtetés, ezek a számok még akkor is furcsa, borzongató tiszteletet kelthetnek bennünk, ha pusztán a véletlennek tulajdonítjuk a létezésüket.

Nyíregyháza, 2008. február 19. – 2013. augusztus 24.