Hva er det antropiske prinsippet?

De antropisk prinsipp er troen på at hvis vi tar menneskeliv som en gitt tilstand i universet, kan forskere bruke dette som utgangspunktet for å få forventede egenskaper til universet som samsvarende med å skape menneske liv. Det er et prinsipp som har en viktig rolle i kosmologien, spesielt for å prøve å håndtere universets tilsynelatende finjustering.

Uttrykket "antropisk prinsipp" ble først foreslått i 1973 av den australske fysikeren Brandon Carter. Han foreslo dette på 500-årsjubileet for fødselen av Nicolaus Copernicus, som en kontrast til Copernican prinsipp som blir sett på som å ha demotert menneskeheten fra alle slags privilegerte posisjoner i universet.

Nå er det ikke slik at Carter trodde mennesker hadde en sentral posisjon i universet. Det kopernikanske prinsippet var fremdeles i utgangspunktet intakt. (På denne måten er uttrykket "antropisk", som betyr "relatert til menneskeheten eller perioden med menneskets eksistens", noe uheldig, som et av sitatene nedenfor indikerer.) I stedet var det Carter hadde i tankene bare at faktum om menneskeliv er ett bevis som ikke i seg selv kan være fullstendig diskontert. Som han sa: "Selv om vår situasjon ikke nødvendigvis er sentral, er den uunngåelig privilegert for noen omfang. "Ved å gjøre dette stilte Carter virkelig spørsmålstegn ved en ubegrunnet konsekvens av kopernikeren prinsipp.

Før Copernicus var standard synspunktet om at jorden var et spesielt sted, og følgde grunnleggende forskjellige fysiske lover enn alt resten av universet - himmelen, stjernene, de andre planetene, etc. Med avgjørelsen om at jorden ikke var grunnleggende annerledes, var det veldig naturlig å anta det motsatte: Alle regioner i universet er identiske.

Vi kan selvfølgelig forestille oss mange universer som har fysiske egenskaper som ikke tillater menneskelig eksistens. For eksempel kunne universet ha dannet seg slik at den elektromagnetiske frastøtningen var sterkere enn tiltrekningen av det sterke kjernefysiske samspillet? I dette tilfellet ville protoner skyve hverandre fra hverandre i stedet for å binde seg sammen i en atomkjerne. Atomer, som vi kjenner dem, ville aldri danne seg... og dermed ikke noe liv! (I det minste slik vi kjenner det.)

Hvordan kan vitenskapen forklare at universet vårt ikke er slik? I følge Carter, betyr det faktum at vi kan stille spørsmålet at vi tydeligvis ikke kan være i dette universet... eller noe annet univers som gjør det umulig for oss å eksistere. De andre universene kunne har dannet, men vi ville ikke være der for å stille spørsmålet.

Carter presenterte to varianter av det antropiske prinsippet, som har blitt foredlet og modifisert mye gjennom årene. Ordlyden i de to prinsippene nedenfor er min egen, men jeg tror fanger nøkkelelementene i hovedformuleringene:

• Svakt antropisk prinsipp (WAP): Observerte vitenskapelige verdier må kunne tillate at det eksisterer minst en region i universet som har fysiske egenskaper som lar mennesker eksistere, og vi eksisterer i den regionen.
• Sterk antropisk prinsipp (WAP): Universet må ha egenskaper som lar livet eksistere i det på et tidspunkt.

Det sterke antropiske prinsippet er svært kontroversielt. På noen måter, siden vi eksisterer, blir dette ikke annet enn en truisme. Imidlertid i deres kontroversielle bok fra 1986 Det kosmologiske antropiske prinsippet, hevder fysikere John Barrow og Frank Tipler at "musten" ikke bare er et faktum basert på observasjon i vårt univers, 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 fysiker John Archibald Wheeler.

Hvis du tror at de ikke kunne bli mer kontroversielle enn dette, går Barrow og Tipler mye lenger enn Carter (eller til og med Wheeler), og fremsetter et krav som har svært liten troverdighet i det vitenskapelige samfunnet som en grunnleggende betingelse av univers:

Endelig antropisk prinsipp (FAP): Intelligent informasjonsbehandling må oppstå i universet, og når den først er eksistert, 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 lite mer av en teologisk påstand kledd i vagt vitenskapelig klær. Fortsatt, som en "intelligent informasjonsprosesserende" art, antar jeg at det ikke kan skade at vi krysser fingrene på denne... i det minste til vi utvikler intelligente maskiner, og da antar jeg at til og med FAP kanskje tillater en robot-apokalypse.

Som nevnt ovenfor, er de svake og sterke versjonene av det antropiske prinsippet på en eller annen måte virkelig tro om vår posisjon i universet. Siden vi vet at vi eksisterer, kan vi gjøre visse spesifikke påstander om universet (eller i det minste vår region av universet) basert på denne kunnskapen. Jeg tror følgende sitat oppsummerer begrunnelsen for denne holdningen:

"Selvfølgelig, når vesener på en planet som støtter livet, undersøker verden rundt dem, er de nødt til å oppdage at miljøet deres tilfredsstiller betingelsene de trenger for å eksistere.

Det er mulig å gjøre den siste uttalelsen til et vitenskapelig prinsipp: Vår eksistens innfører regler som bestemmer hvor og når det er mulig for oss å observere universet. Det vil si at faktum at vi er, 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 pålegger regler som bare velger de miljøene med de egenskapene som tillater, ut av alle mulige omgivelser liv." -- Stephen Hawking & Leonard Mlodinow, Grand Design

Det antropiske prinsippets sentrale rolle i kosmologien er å bidra til å gi en forklaring på hvorfor vårt univers har egenskapene det gjør. Det pleide å være at kosmologer virkelig trodde de ville oppdage en slags grunnleggende eiendom som satte de unike verdiene vi observerer i vårt univers... 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 finstemte for menneskers liv.

Carters antropiske prinsipp åpner for et bredt spekter av teoretisk mulige universer, som hver inneholder forskjellige fysiske egenskaper, og våre tilhører det (relativt) lille settet av dem som ville gi rom for mennesker liv. Dette er den grunnleggende grunnen til at fysikere mener at det sannsynligvis er flere universer. (Se artikkelen vår: "Hvorfor er det flere universer?")

Dette resonnementet har blitt veldig populært blant ikke bare kosmologer, men også fysikerne involvert i strengteori. Fysikere har funnet ut at det er så mange mulige varianter av strengteori (kanskje så mange som 10)⁵⁰⁰, som virkelig pirrer sinnet... til og med hodet til strengteoretikere!) som noen, spesielt Leonard Susskind, har begynt å innta synspunktet om at det er et enormt streng teori landskap, som fører til flere universer og antropisk resonnement bør brukes ved evaluering av vitenskapelige teorier relatert til vår plass i dette landskapet.

Et av de beste eksemplene på antropisk resonnement kom da Stephen Weinberg brukte det til å forutsi den forventede verdien av kosmologisk konstant og fikk et resultat som spådde en liten, men positiv verdi, som ikke stemte overens med forventningene til dagen. Nesten ti år senere, da fysikere oppdaget at utvidelsen av universet var i fart, innså Weinberg at hans tidligere antropiske resonnement hadde vært tydelig på:

"... Kort tid etter oppdagelsen av vårt akselererende univers, foreslo fysiker Stephen Weinberg, basert på et argument han hadde utviklet mer enn et tiår tidligere - før oppdagelsen av mørk energi-at... kanskje var verdien av den kosmologiske konstanten som vi måler i dag på en eller annen måte "valgt antropisk". Det vil si at hvis det på en eller annen måte var mange universer, og i hvert univers, tok verdien av energien i tomt rom en tilfeldig valgt verdi basert på en viss sannsynlighet distribusjon mellom alle mulige energier, da bare i de universene hvor verdien ikke er så forskjellig fra hva vi måler ville livet slik vi kjenner det kunne utvikle seg... Sagt på en annen måte, det er ikke så overraskende å oppdage at vi lever i et univers der vi kan leve! " - Lawrence M. Krauss,

Det er egentlig ingen mangel på kritikere av det antropiske prinsippet. I to veldig populære kritikker av strengteori, Lee Smolin's Problemet med fysikk og Peter Woit Ikke engang galt, 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 unnvik, fordi det gjenoppdaterer spørsmålet som vitenskapen normalt stiller. I stedet for å lete etter spesifikke verdier og grunnen til at disse verdiene er hva de er, er det i stedet tillater et helt verdisortiment så lenge de stemmer overens med en allerede kjent slutt resultat. Det er noe grunnleggende urovekkende ved denne tilnærmingen.