Co to jest zasada antropiczna?

The zasada antropiczna jest przekonanie, że jeśli weźmiemy ludzkie życie za dany warunek wszechświata, naukowcy mogą to wykorzystać jako punktem wyjścia do uzyskania oczekiwanych właściwości wszechświata jako zgodnych z tworzeniem człowieka życie. Jest to zasada, która odgrywa ważną rolę w kosmologii, szczególnie w próbach radzenia sobie z pozornym dostrajaniem wszechświata.

Wyrażenie „zasada antropiczna” zostało po raz pierwszy zaproponowane w 1973 r. Przez australijskiego fizyka Brandona Cartera. Zaproponował to w 500. rocznicę urodzin Mikołaj Kopernik, w przeciwieństwie do Zasada kopernikańska jest to postrzegane jako zdegradowanie ludzkości z jakiegokolwiek uprzywilejowanego miejsca we wszechświecie.

To nie jest tak, że Carter myślał, że ludzie mają centralny pozycja we wszechświecie. Zasada kopernikańska była w zasadzie nienaruszona. (W ten sposób termin „antropiczny”, który oznacza „odnoszący się do ludzkości lub okresu istnienia człowieka”, jest nieco niefortunny, jak podaje jeden z poniższych cytatów wskazuje.) Zamiast tego, Carter miał na myśli jedynie to, że fakt ludzkiego życia jest dowodem, który sam w sobie nie może być całkowicie zdyskontowanych. Jak powiedział: „Chociaż nasza sytuacja niekoniecznie jest centralna, dla niektórych jest nieuchronnie uprzywilejowana „Carter naprawdę podał w wątpliwość bezpodstawną konsekwencję Kopernika zasada.

Przed Kopernikiem standardowym punktem widzenia było to, że Ziemia była miejscem szczególnym, zasadniczo posłusznym inne prawa fizyczne niż cała reszta wszechświata - niebo, gwiazdy, inne planety, itp. Podejmując decyzję, że Ziemia nie jest zasadniczo inna, bardzo naturalne było założenie czegoś przeciwnego: Wszystkie regiony wszechświata są identyczne.

Moglibyśmy oczywiście wyobrazić sobie wiele wszechświatów, które mają właściwości fizyczne, które nie pozwalają na istnienie człowieka. Na przykład, być może wszechświat mógł się uformować, tak że odpychanie elektromagnetyczne było silniejsze niż przyciąganie silnej interakcji jądrowej? W takim przypadku protony rozdzieliłyby się nawzajem zamiast wiązać w jądrze atomowym. Atomy, jakie znamy, nigdy nie powstałyby... i dlatego nie ma życia! (Przynajmniej tak, jak wiemy.)

Jak nauka może wyjaśnić, że nasz wszechświat nie jest taki? Według Cartera sam fakt, że możemy zadać pytanie, oznacza, że ​​oczywiście nie możemy być w tym wszechświecie... lub jakikolwiek inny wszechświat, który uniemożliwia nam istnienie. Te inne wszechświaty mógłby powstały, ale nie byłoby nas, by zadać pytanie.

Carter przedstawił dwa warianty zasady antropicznej, które zostały udoskonalone i zmodyfikowane na przestrzeni lat. Sformułowanie dwóch poniższych zasad jest moje, ale myślę, że oddaje kluczowe elementy głównych sformułowań:

• Słaba zasada antropiczna (WAP): Obserwowane wartości naukowe muszą umożliwiać istnienie co najmniej jednego regionu wszechświata, który ma właściwości fizyczne pozwalające istnieć ludziom, a my istniejemy w tym regionie.
• Silna zasada antropiczna (WAP): Wszechświat musi mieć właściwości, które pozwolą na życie w nim w pewnym momencie.

Silna zasada antropiczna jest bardzo kontrowersyjna. W pewnym sensie, skoro istniejemy, staje się to jedynie truizmem. Jednak w swojej kontrowersyjnej książce z 1986 roku Kosmologiczna zasada antropiczna, fizycy John Barrow i Frank Tipler twierdzą, że „must” to nie tylko fakt oparty na obserwacji w naszym wszechświecie, ale raczej podstawowy wymóg istnienia wszechświata. Opierają ten kontrowersyjny argument w dużej mierze na fizyce kwantowej i Partycypacyjna zasada antropiczna (PAP) zaproponowany przez fizyka Johna Archibalda Wheelera.

Jeśli uważasz, że nie mogą stać się bardziej kontrowersyjne, Barrow i Tipler idą znacznie dalej niż Carter (a nawet Wheeler), twierdząc, że ma bardzo małą wiarygodność w środowisku naukowym jako podstawowy warunek wszechświat:

Ostateczna zasada antropiczna (FAP): Inteligentne przetwarzanie informacji musi zaistnieć we Wszechświecie, a gdy powstanie, nigdy nie wymrze.

Naprawdę nie ma naukowego uzasadnienia dla przekonania, że ​​Ostateczna zasada antropiczna ma jakiekolwiek znaczenie naukowe. Większość uważa, że ​​jest to raczej twierdzenie teologiczne ubrane w niejasną naukową odzież. Mimo to, jako gatunek „inteligentnego przetwarzania informacji”, przypuszczam, że trzymanie kciuka za ten może nie zaszkodzić... przynajmniej dopóki nie opracujemy inteligentnych maszyn, a potem nawet FAP może pozwolić na apokalipsę robota.

Jak stwierdzono powyżej, słabe i silne wersje zasady antropicznej są, w pewnym sensie, naprawdę truizmami na temat naszej pozycji we wszechświecie. Ponieważ wiemy, że istniejemy, możemy na podstawie tej wiedzy sformułować pewne określone twierdzenia na temat wszechświata (a przynajmniej naszego regionu wszechświata). Myślę, że następujący cytat dobrze podsumowuje uzasadnienie tego stanowiska:

„Oczywiście, kiedy istoty na planecie, która wspiera życie, badają otaczający ich świat, z pewnością przekonają się, że ich środowisko spełnia warunki, które muszą istnieć.

Możliwe jest przekształcenie tego ostatniego stwierdzenia w naukową zasadę: Nasze istnienie narzuca reguły określające, skąd i o której godzinie możemy obserwować wszechświat. To znaczy, fakt naszego istnienia ogranicza cechy środowiska, w którym się znajdujemy. Zasada ta nazywana jest słabą zasadą antropiczną... Lepszym terminem niż „zasada antropiczna” byłaby „zasada wyboru”, ponieważ zasada ta odnosi się do tego, w jaki sposób nasza własna wiedza na temat nasze istnienie narzuca zasady, które wybierają spośród wszystkich możliwych środowisk tylko te środowiska, których cechy na to pozwalają życie." -- Stephen Hawking I Leonard Młodinow, Wielki design

Kluczową rolą zasady antropicznej w kosmologii jest pomoc w wyjaśnieniu, dlaczego nasz wszechświat ma takie właściwości. Kiedyś kosmolodzy naprawdę wierzyli, że odkryją jakąś fundamentalną właściwość, która wyznacza unikalne wartości, które obserwujemy w naszym wszechświecie... ale tak się nie stało. Zamiast tego okazuje się, że istnieje wiele różnych wartości we wszechświecie, które wydają się wymagać bardzo wąskiego, specyficznego zakresu, aby nasz wszechświat mógł funkcjonować tak, jak to działa. Stało się to znane jako problem dostrajający, ponieważ problemem jest wyjaśnienie, w jaki sposób te wartości są tak precyzyjnie dostosowane do ludzkiego życia.

Zasada antropiczna Cartera pozwala na szeroki zakres teoretycznie możliwych wszechświatów, z których każdy zawiera różne właściwości fizyczne, a nasza należy do (względnie) niewielkiego zestawu, który pozwoliłby człowiekowi życie. Jest to podstawowy powód, dla którego fizycy uważają, że prawdopodobnie istnieje wiele wszechświatów. (Zobacz nasz artykuł: „Dlaczego istnieje wiele wszechświatów?")

Takie rozumowanie stało się bardzo popularne nie tylko wśród kosmologów, ale także zaangażowanych fizyków teoria strun. Fizycy odkryli, że istnieje tak wiele możliwych wariantów teorii strun (być może nawet 10⁵⁰⁰, co naprawdę zadziwia umysł... nawet umysły teoretyków strun!), że niektórzy, szczególnie Leonard Susskindzaczęli przyjmować punkt widzenia, że ​​istnieje ogrom krajobraz teorii strun, co prowadzi do wielu wszechświatów i wnioskowania antropicznego należy stosować do oceny teorii naukowych związanych z naszym miejscem w tym krajobrazie.

Jeden z najlepszych przykładów rozumowania antropicznego przyszedł, gdy Stephen Weinberg wykorzystał go do przewidzenia oczekiwanej wartości stała kosmologiczna i uzyskał wynik, który przewidywał małą, ale dodatnią wartość, która nie pasowała do oczekiwań dzień. Prawie dekadę później, kiedy fizycy odkryli, że ekspansja wszechświata przyspiesza, Weinberg zdał sobie sprawę, że jego wcześniejsze antropiczne rozumowanie było na miejscu:

"... Krótko po odkryciu naszego przyspieszającego wszechświata fizyk Stephen Weinberg zaproponował na podstawie argumentu, który rozwinął ponad dekadę wcześniej - przed odkryciem ciemna energia-że... być może wartość stałej kosmologicznej, którą dzisiaj mierzymy, została w jakiś sposób „antropicznie” wybrana. To znaczy, jeśli w jakiś sposób istnieje wiele wszechświatów, a w każdym wszechświecie wartość energii pustej przestrzeni przyjęła losowo wybraną wartość na podstawie pewnego prawdopodobieństwa rozkład między wszystkimi możliwymi energiami, to tylko w tych wszechświatach, w których wartość nie różni się tak bardzo od tego, co mierzymy, życie, jakie znamy, byłoby w stanie ewoluować... Innymi słowy, nie jest zaskakujące, że żyjemy we wszechświecie, w którym możemy żyć! ” - Lawrence M. Krauss,

Naprawdę nie brakuje krytyków zasady antropicznej. W dwóch bardzo popularnych krytykach teorii strun Lee Smolina Kłopoty z fizyką i Peter Woit's Nawet nie tak, zasada antropiczna jest cytowana jako jeden z głównych punktów spornych.

Krytycy słusznie twierdzą, że zasada antropiczna jest czymś w rodzaju uniku, ponieważ zmienia definicję pytania, które nauka zwykle zadaje. Zamiast szukać konkretnych wartości i powodu, dla którego te wartości są takie, jakie są zamiast tego pozwala na cały zakres wartości, o ile są one zgodne ze znanym już końcem wynik. W tym podejściu jest coś zasadniczo niepokojącego.