Hva er det antropiske prinsippet?
En tidslinje for universets historie. (juni 2009). NASA / WMAP Science Team
De antropisk prinsipp er troen på at hvis vi tar menneskeliv som en gitt tilstand i universet, kan forskere bruke dette som utgangspunkt for å utlede forventede egenskaper til universet som samsvarer med å skape menneskeliv. Det er et prinsipp som har en viktig rolle i kosmologi, spesielt i forsøket på å håndtere den tilsynelatende finjusteringen av universet.
Opprinnelsen til det antropiske prinsippet
Uttrykket 'antropisk prinsipp' ble først foreslått i 1973 av den australske fysikeren Brandon Carter. Han foreslo dette på 500-årsdagen for fødselen til Nicolaus Copernicus , som en kontrast til Kopernikansk prinsipp som blir sett på som å ha degradert menneskeheten fra enhver form for privilegert posisjon i universet.
Nå er det ikke slik at Carter trodde at mennesker hadde en sentral posisjon i universet. Det kopernikanske prinsippet var fortsatt i bunn og grunn intakt. (På denne måten er begrepet 'antropisk', som betyr 'relatert til menneskeheten eller perioden for menneskets eksistens', noe uheldig, som et av sitatene nedenfor indikerer.) I stedet var det Carter hadde i tankene bare at det faktum menneskeliv er ett bevis som ikke i seg selv kan utelukkes fullstendig. Som han sa, 'Selv om situasjonen vår ikke nødvendigvis er sentral, er den uunngåelig til en viss grad privilegert.' Ved å gjøre dette stilte Carter virkelig spørsmålstegn ved en ubegrunnet konsekvens av det kopernikanske prinsippet.
Før Copernicus var standardsynspunktet at Jorden var et spesielt sted, og adlyder fundamentalt forskjellige fysiske lover enn resten av universet - himmelen, stjernene, de andre planetene, osv. Med beslutningen om at Jorden ikke var fundamentalt sett. annerledes, var det veldig naturlig å anta det motsatte: Alle områder av universet er identiske .
Vi kunne selvfølgelig forestille oss mange universer som har fysiske egenskaper som ikke tillater menneskelig eksistens. For eksempel kunne kanskje universet ha dannet seg slik at den elektromagnetiske frastøtningen var sterkere enn tiltrekningen til den sterke kjernefysiske interaksjonen? I dette tilfellet ville protoner presse hverandre fra hverandre i stedet for å binde seg sammen til en atomkjerne. Atomer, slik vi kjenner dem, ville aldri dannes ... og dermed ikke noe liv! (I hvert fall slik vi kjenner det.)
Hvordan kan vitenskapen forklare at universet vårt ikke er slik? Vel, ifølge Carter betyr nettopp det at vi kan stille spørsmålet at vi åpenbart ikke kan være i dette universet ... eller noe annet univers som gjør det umulig for oss å eksistere. De andre universene kunne har dannet seg, men vi ville ikke være der for å stille spørsmålet.
Varianter av det antropiske prinsippet
Carter presenterte to varianter av det antropiske prinsippet, som har blitt foredlet og modifisert mye gjennom årene. Ordlyden til de to prinsippene nedenfor er min egen, men jeg tror fanger nøkkelelementene i hovedformuleringene:
Det sterke antropiske prinsippet er svært kontroversielt. På noen måter, siden vi eksisterer, blir dette ikke noe mer enn en truisme. Imidlertid i deres kontroversielle bok fra 1986 Det kosmologiske antropiske prinsippet , hevder fysikerne John Barrow og Frank Tipler at 'må' ikke bare er et faktum basert på observasjon i universet vårt, men snarere et grunnleggende krav for at ethvert univers skal eksistere. De baserer dette kontroversielle argumentet i stor grad på kvantefysikk og Deltakende antropisk prinsipp (PAP) foreslått av fysikeren John Archibald Wheeler.
Et kontroversielt mellomspill - Endelig antropisk prinsipp
Hvis du tror at de ikke kunne blitt mer kontroversielle enn dette, går Barrow og Tipler mye lenger enn Carter (eller til og med Wheeler), og kommer med en påstand som har svært liten troverdighet i det vitenskapelige samfunnet som en grunnleggende betingelse for universet:
Endelig antropisk prinsipp (FAP): Intelligent informasjonsbehandling må oppstå i universet, og når den først eksisterer, vil den aldri dø ut.
Det er egentlig ingen vitenskapelig begrunnelse for å tro at det endelige antropiske prinsippet har noen vitenskapelig betydning. De fleste mener det er litt mer en teologisk påstand kledd opp i vagt vitenskapelige klær. Likevel, som en 'intelligent informasjonsbehandling'-art, antar jeg at det kanskje ikke skader å krysse fingrene for denne ... i hvert fall til vi utvikler intelligente maskiner, og da antar jeg at selv FAP kan tillate en robotapokalypse .
Rettferdiggjør det antropiske prinsippet
Som nevnt ovenfor er de svake og sterke versjonene av det antropiske prinsippet på en eller annen måte virkelig truismer om vår posisjon i universet. Siden vi vet at vi eksisterer, kan vi komme med visse spesifikke påstander om universet (eller i det minste vår region av universet) basert på den kunnskapen. Jeg tror følgende sitat godt oppsummerer begrunnelsen for denne holdningen:
«Det er klart, når vesenene på en planet som støtter liv undersøker verden rundt dem, er de nødt til å finne ut at miljøet deres tilfredsstiller betingelsene de trenger for å eksistere.
Det er mulig å gjøre det siste utsagnet om til et vitenskapelig prinsipp: Selve vår eksistens pålegger regler som bestemmer fra hvor og når det er mulig for oss å observere universet. Det vil si at vårt vesen begrenser egenskapene til den typen miljø vi befinner oss i. Det prinsippet kalles det svake antropiske prinsippet... Et bedre begrep enn 'antropisk prinsipp' ville vært 'seleksjonsprinsipp', fordi prinsippet refererer til hvordan vår egen kunnskap om vår eksistens påtvinger regler som velger ut av alle mulige. miljø, bare de miljøene med egenskapene som tillater liv.' -- Stephen Hawking & Leonard Mlodinow, Det store designet
Det antropiske prinsippet i aksjon
Nøkkelrollen til det antropiske prinsippet i kosmologi er å bidra til å gi en forklaring på hvorfor universet vårt har de egenskapene det har. Det pleide å være slik at kosmologer virkelig trodde de ville oppdage en slags grunnleggende egenskap som setter de unike verdiene vi observerer i universet vårt ... men dette har ikke skjedd. I stedet viser det seg at det er en rekke verdier i universet som ser ut til å kreve et veldig smalt, spesifikt område for at universet vårt skal fungere slik det gjør. Dette har blitt kjent som finjusteringsproblemet, ved at det er et problem å forklare hvordan disse verdiene er så finjustert for menneskeliv.
Carters antropiske prinsipp åpner for et bredt spekter av teoretisk mulige universer, som hver inneholder forskjellige fysiske egenskaper, og vårt tilhører det (relativt) lille settet av dem som ville tillate menneskeliv. Dette er den grunnleggende grunnen til at fysikere tror at det sannsynligvis er flere universer. (Se vår artikkel: ' Hvorfor er det flere universer? ')
Dette resonnementet har blitt veldig populært blant ikke bare kosmologer, men også fysikere som er involvert i strengteori . Fysikere har funnet ut at det er så mange mulige varianter av strengteori (kanskje så mange som 10500, som virkelig forvirrer sinnet ... selv hjernen til strengteoretikere!) som noen, spesielt Leonard Susskind , har begynt å vedta synspunktet om at det er et stort strengteoretisk landskap , som fører til flere universer og antropiske resonnementer bør brukes i evaluering av vitenskapelige teorier knyttet til vår plass i dette landskapet.
Et av de beste eksemplene på antropisk resonnement kom da Stephen Weinberg brukte det til å forutsi forventet verdi av den kosmologiske konstanten og fikk et resultat som spådde en liten, men positiv verdi, som ikke passet med dagens forventninger. Nesten et tiår senere, da fysikere oppdaget at universets ekspansjon akselererte, innså Weinberg at hans tidligere antropiske resonnement hadde vært midt i blinken:
'... Kort tid etter oppdagelsen av vårt akselererende univers, foreslo fysikeren Stephen Weinberg, basert på et argument han hadde utviklet mer enn et tiår tidligere – før oppdagelsen av mørk energi –at ... kanskje verdien av den kosmologiske konstanten som vi måler i dag, på en eller annen måte ble 'antropisk' valgt. Det vil si, hvis det på en eller annen måte var mange universer, og i hvert univers verdien av energien til det tomme rommet tok en tilfeldig valgt verdi basert på en viss sannsynlighetsfordeling blant alle mulige energier, så bare i de universene der verdien ikke er så forskjellig fra det vi måler ville livet slik vi kjenner det kunne utvikle seg... Sagt på en annen måte, det er ikke så overraskende å finne at vi lever i et univers vi kan leve i!' -- Lawrence M. Krauss,
Kritikk av det antropiske prinsippet
Det er egentlig ingen mangel på kritikere av det antropiske prinsippet. I to svært populære kritikker av strengteori, Lee Smolins Problemet med fysikk og Peter Woits Ikke engang feil , er det antropiske prinsippet sitert som et av de viktigste stridspunktene.
Kritikerne gjør et gyldig poeng om at det antropiske prinsippet er noe av en dodge, fordi det omformulerer spørsmålet vitenskapen vanligvis stiller. I stedet for å lete etter spesifikke verdier og årsaken til at disse verdiene er som de er, åpner den i stedet for en hel rekke verdier så lenge de stemmer overens med et allerede kjent sluttresultat. Det er noe grunnleggende foruroligende med denne tilnærmingen.