Čo je antropický princíp?
Časová os histórie vesmíru. (jún 2009). Vedecký tím NASA / WMAP
The antropický princíp je viera, že ak vezmeme ľudský život ako danú podmienku vesmíru, vedci to môžu použiť ako východiskový bod na odvodenie očakávaných vlastností vesmíru ako v súlade s vytvorením ľudského života. Je to princíp, ktorý má dôležitú úlohu v kozmológii, konkrétne v snahe vysporiadať sa so zdanlivým dolaďovaním vesmíru.
Pôvod antropického princípu
Fráza „antropický princíp“ bola prvýkrát navrhnutá v roku 1973 austrálskym fyzikom Brandonom Carterom. Navrhol to pri 500. výročí narodenia o Mikuláš Koperník , ako kontrast k Kopernikov princíp to sa považuje za degradáciu ľudstva z akéhokoľvek privilegovaného postavenia vo vesmíre.
Nie je to tak, že by si Carter myslel, že ľudia majú a centrálny postavenie vo vesmíre. Kopernikov princíp bol stále v podstate nedotknutý. (Týmto spôsobom je výraz „antropický“, čo znamená „súvisiaci s ľudstvom alebo obdobím existencie človeka“, trochu nešťastný, ako naznačuje jeden z citátov nižšie.) Namiesto toho mal Carter na mysli len to, že skutočnosť o ľudskom živote je jedným z dôkazov, ktorý sám osebe nemožno úplne vylúčiť. Ako povedal: „Hoci naša situácia nie je nevyhnutne ústredná, do určitej miery je nevyhnutne privilegovaná.“ Týmto Carter skutočne spochybnil nepodložený dôsledok Kopernikovho princípu.
Pred Kopernikom bol štandardný názor, že Zem je špeciálne miesto, ktoré sa riadi zásadne odlišnými fyzikálnymi zákonmi ako celý zvyšok vesmíru – nebesia, hviezdy, ostatné planéty atď. S rozhodnutím, že Zem nie je v podstate iné, bolo veľmi prirodzené predpokladať opak: Všetky oblasti vesmíru sú rovnaké .
Mohli by sme si, samozrejme, predstaviť veľa vesmírov, ktoré majú fyzikálne vlastnosti, ktoré neumožňujú ľudskú existenciu. Napríklad možno vesmír mohol vzniknúť tak, že elektromagnetické odpudzovanie bolo silnejšie ako príťažlivosť silnej jadrovej interakcie? V tomto prípade by sa protóny navzájom od seba odtláčali namiesto toho, aby sa spojili do atómového jadra. Atómy, ako ich poznáme, by nikdy nevznikli ... a teda ani život! (Aspoň tak, ako to poznáme.)
Ako môže veda vysvetliť, že náš vesmír nie je taký? No, podľa Cartera samotná skutočnosť, že môžeme položiť otázku, znamená, že zjavne nemôžeme byť v tomto vesmíre... alebo v žiadnom inom vesmíre, ktorý nám znemožňuje existenciu. Tie ostatné vesmíry mohol sa vytvorili, ale neboli by sme tam, aby sme položili otázku.
Varianty antropického princípu
Carter predstavil dva varianty antropického princípu, ktoré sa v priebehu rokov značne zdokonaľovali a upravovali. Znenie dvoch nižšie uvedených zásad je moje vlastné, ale myslím si, že zachytáva kľúčové prvky hlavných formulácií:
Silný antropický princíp je veľmi kontroverzný. V niektorých ohľadoch, keďže existujeme, nie je to nič iné ako pravda. Avšak v ich kontroverznej knihe z roku 1986 Kozmologický antropický princíp Fyzici John Barrow a Frank Tipler tvrdia, že „povinnosť“ nie je len fakt založený na pozorovaní v našom vesmíre, ale skôr základná požiadavka na existenciu akéhokoľvek vesmíru. Tento kontroverzný argument zakladajú prevažne na kvantovej fyzike a Participatívny antropický princíp (PAP) navrhol fyzik John Archibald Wheeler.
Kontroverzná medzihra - Záverečný antropický princíp
Ak si myslíte, že nemohli byť kontroverznejšie ako toto, Barrow a Tipler idú oveľa ďalej ako Carter (alebo dokonca Wheeler), pričom tvrdia, že je vo vedeckej komunite veľmi málo dôveryhodné ako základná podmienka vesmíru:
Záverečný antropický princíp (FAP): Vo vesmíre musí vzniknúť inteligentné spracovanie informácií, a keď už raz vznikne, nikdy nezanikne.
V skutočnosti neexistuje žiadne vedecké opodstatnenie veriť, že Konečný antropický princíp má nejaký vedecký význam. Väčšina sa domnieva, že ide o niečo viac o teologické tvrdenie zahalené do nejasne vedeckého oblečenia. Napriek tomu, ako druh „inteligentného spracovania informácií“ predpokladám, že by nebolo na škodu držať nám palce v tomto... aspoň dovtedy, kým nevyvinieme inteligentné stroje, a potom predpokladám, že aj FAP by mohol umožniť robotickú apokalypsu .
Zdôvodnenie antropického princípu
Ako bolo uvedené vyššie, slabé a silné verzie antropického princípu sú v istom zmysle skutočne pravdivé o našej pozícii vo vesmíre. Keďže vieme, že existujeme, môžeme na základe týchto poznatkov urobiť určité špecifické tvrdenia o vesmíre (alebo aspoň o našej oblasti vesmíru). Myslím, že nasledujúci citát dobre zhŕňa opodstatnenie tohto postoja:
„Je zrejmé, že keď bytosti na planéte, ktorá podporuje život, skúmajú svet okolo seba, určite zistia, že ich prostredie spĺňa podmienky, ktoré potrebujú na existenciu.
Toto posledné tvrdenie je možné premeniť na vedecký princíp: Samotná naša existencia ukladá pravidlá, ktoré určujú, odkiaľ a v akom čase môžeme vesmír pozorovať. To znamená, že skutočnosť nášho bytia obmedzuje vlastnosti druhu prostredia, v ktorom sa nachádzame. Tento princíp sa nazýva slabý antropický princíp... Lepším pojmom ako „antropický princíp“ by bol „princíp výberu“, pretože tento princíp sa týka toho, ako naše vlastné poznanie našej existencie ukladá pravidlá, ktoré vyberajú zo všetkých možných prostredie, len tie prostredia s vlastnosťami, ktoré umožňujú život.“ -- Stephen Hawking a Leonard Mlodinow, Veľký dizajn
Antropický princíp v praxi
Kľúčovou úlohou antropického princípu v kozmológii je pomôcť poskytnúť vysvetlenie, prečo má náš vesmír vlastnosti, ktoré má. Kedysi to bolo tak, že kozmológovia skutočne verili, že objavia nejaký druh základnej vlastnosti, ktorá určuje jedinečné hodnoty, ktoré pozorujeme v našom vesmíre... ale nestalo sa tak. Namiesto toho sa ukazuje, že vo vesmíre existujú rôzne hodnoty, ktoré si zrejme vyžadujú veľmi úzky, špecifický rozsah, aby náš vesmír fungoval tak, ako funguje. Toto sa stalo známym ako problém jemného doladenia, pretože je problém vysvetliť, ako sú tieto hodnoty tak jemne vyladené pre ľudský život.
Carterov antropický princíp umožňuje široké spektrum teoreticky možných vesmírov, z ktorých každý obsahuje iné fyzikálne vlastnosti a ten náš patrí do (pomerne) malej množiny z nich, ktorá by umožňovala ľudský život. Toto je základný dôvod, prečo fyzici veria, že pravdepodobne existuje viacero vesmírov. (Pozrite si náš článok: ' Prečo existuje viacero vesmírov? ')
Táto úvaha sa stala veľmi populárnou nielen medzi kozmológmi, ale aj fyzikmi, ktorých sa to týka teória strún . Fyzici zistili, že existuje toľko možných variantov teórie strún (možno až 10500, čo naozaj mätie myseľ ... dokonca aj mysle teoretikov strún!), že niektorí, najmä Leonard Susskind , začali osvojovať si názor, že existuje obrovský krajina teórie strún , čo vedie k viacerým vesmírom a antropické uvažovanie by sa malo použiť pri hodnotení vedeckých teórií súvisiacich s naším miestom v tejto krajine.
Jeden z najlepších príkladov antropického uvažovania prišiel, keď ho Stephen Weinberg použil na predpovedanie očakávanej hodnoty kozmologickej konštanty a získal výsledok, ktorý predpovedal malú, ale pozitívnu hodnotu, ktorá sa nezhodovala s očakávaniami dňa. Takmer o desaťročie neskôr, keď fyzici zistili, že expanzia vesmíru sa zrýchľuje, Weinberg si uvedomil, že jeho skoršie antropické uvažovanie bolo na mieste:
„... Krátko po objavení nášho zrýchľujúceho sa vesmíru fyzik Stephen Weinberg navrhol na základe argumentu, ktorý vyvinul pred viac ako desaťročím – pred objavom temná energia – že ... možno hodnota kozmologickej konštanty, ktorú dnes meriame, bola nejako „antropicky“ vybraná. To znamená, že ak by nejakým spôsobom bolo veľa vesmírov a v každom vesmíre by hodnota energie prázdneho priestoru nadobudla náhodne zvolenú hodnotu na základe nejakého rozdelenia pravdepodobnosti medzi všetky možné energie, tak len v tých vesmíroch, v ktorých hodnota nie je až taká odlišná. z toho, čo meriame, by sa život, ako ho poznáme, mohol vyvíjať... Inak povedané, nie je príliš prekvapujúce zistenie, že žijeme vo vesmíre, v ktorom môžeme žiť!“ -- Lawrence M. Krauss,
Kritika antropického princípu
O kritikov antropického princípu naozaj nie je núdza. V dvoch veľmi populárnych kritikách teórie strún, Lee Smolin's Problémy s fyzikou a Petra Woita Dokonca ani nesprávne , antropický princíp sa uvádza ako jeden z hlavných sporných bodov.
Kritici skutočne poukazujú na to, že antropický princíp je niečo ako úskok, pretože prestavuje otázku, ktorú si veda bežne kladie. Namiesto hľadania konkrétnych hodnôt a dôvodu, prečo sú tieto hodnoty také, aké sú, namiesto toho umožňuje celý rozsah hodnôt, pokiaľ sú v súlade s už známym konečným výsledkom. V tomto prístupe je niečo zásadne znepokojujúce.