Hvad er det antropiske princip?

Det antropisk princip er troen på, at hvis vi tager menneskeliv som en given tilstand i universet, kan forskere bruge dette som udgangspunktet for at udlede forventede egenskaber ved universet som værende i overensstemmelse med at skabe menneske liv. Det er et princip, der spiller en vigtig rolle i kosmologien, specielt i forsøget på at håndtere universets tilsyneladende finjustering.

Udtrykket "antropisk princip" blev først foreslået i 1973 af den australske fysiker Brandon Carter. Han foreslog dette på 500-årsdagen for fødslen af Nicolaus Copernicus, som en kontrast til Copernican princip der betragtes som at have nedlagt menneskeheden fra enhver form for privilegeret position i universet.

Nu er det ikke, at Carter troede, at mennesker havde en central position i universet. Det kopernikanske princip var stadig grundlæggende intakt. (På denne måde er udtrykket "antropisk", der betyder "relateret til menneskeheden eller perioden med menneskets eksistens", noget uheldigt som et af nedenstående citater indikerer.) I stedet for, hvad Carter havde i tankerne, var blot, at det faktum, at menneskets liv er et bevis, der ikke i sig selv kan være helt diskonteret. Som han sagde: "Selvom vores situation ikke nødvendigvis er central, er den uundgåeligt privilegeret for nogle Omfang. "Ved at gøre dette rejste Carter virkelig spørgsmålstegn ved en ubegrundet konsekvens af Copernican princip.

Før Copernicus var standardsynspunktet, at Jorden var et specielt sted, der adlyder grundlæggende forskellige fysiske love end alle resten af ​​universet - himlene, stjernerne, de andre planeter, etc. Med beslutningen om, at Jorden ikke var grundlæggende forskellig, var det meget naturligt at antage det modsatte: Alle regioner i universet er identiske.

Vi kunne selvfølgelig forestille os en masse universer, der har fysiske egenskaber, der ikke tillader menneskelig eksistens. F.eks. Kunne universet have dannet sig, så den elektromagnetiske frastødelse var stærkere end tiltrækningen af ​​den stærke nukleare interaktion? I dette tilfælde ville protoner skubbe hinanden fra hinanden i stedet for at binde sig sammen i en atomkerne. Atomer, som vi kender dem, ville aldrig danne sig... og dermed intet liv! (I det mindste som vi kender det.)

Hvordan kan videnskaben forklare, at vores univers ikke er sådan? Ifølge Carter betyder det faktum, at vi kan stille spørgsmålet, at vi tydeligvis ikke kan være i dette univers... eller ethvert andet univers, der gør det umuligt for os at eksistere. Disse andre universer kunne har dannet, men vi ville ikke være der for at stille spørgsmålet.

Carter præsenterede to varianter af det antropiske princip, som er blevet raffineret og ændret meget gennem årene. Ordlyden af ​​de to principper nedenfor er min egen, men jeg tror, ​​der fanger nøgleelementerne i hovedformuleringerne:

• Svag antropisk princip (WAP): Observerede videnskabelige værdier skal være i stand til at tillade, at der findes mindst en region i universet, der har fysiske egenskaber, der tillader mennesker at eksistere, og vi findes i den region.
• Stærkt antropisk princip (WAP): Universet skal have egenskaber, der tillader liv at eksistere i det på et tidspunkt.

Det stærke antropiske princip er meget kontroversielt. På nogle måder, da vi eksisterer, bliver dette intet andet end en truisme. Dog i deres kontroversielle bog fra 1986 Det kosmologiske antropiske princip, fysikere John Barrow og Frank Tipler hævder, at "must" ikke kun er en kendsgerning baseret på observation i vores univers, men snarere et grundlæggende krav for, at ethvert univers kan eksistere. De baserer dette kontroversielle argument stort set på kvantefysik og Deltagende antropisk princip (PAP) foreslået af fysiker John Archibald Wheeler.

Hvis du tror, ​​at de ikke kunne blive mere kontroversielle end dette, går Barrow og Tipler meget længere end Carter (eller endda Wheeler), der fremsætter et krav, der har meget lidt troværdighed i det videnskabelige samfund som en grundlæggende betingelse for univers:

Det endelige antropiske princip (FAP): Intelligent informationsbehandling skal opstå i universet, og når den først kommer, vil den aldrig dø ud.

Der er virkelig ingen videnskabelig begrundelse for at tro, at det endelige antropiske princip har nogen videnskabelig betydning. De fleste mener, det er lidt mere af en teologisk påstand klædt i vagt videnskabeligt tøj. Alligevel antager jeg, at det som en "intelligent informationsbehandlings" -art ikke kan skade at holde fingrene krydset på denne... i det mindste indtil vi udvikler intelligente maskiner, og så antager jeg, at selv FAP muligvis muliggør en robot-apokalypse.

Som nævnt ovenfor er de svage og stærke versioner af det antropiske princip i en eller anden forstand virkelig truisme om vores position i universet. Da vi ved, at vi eksisterer, kan vi fremsætte visse specifikke påstande om universet (eller i det mindste vores region af universet) baseret på denne viden. Jeg tror, ​​at følgende citat godt opsummerer begrundelsen for denne holdning:

”Det er klart, når de væsener på en planet, der understøtter livet, undersøger verden omkring dem, er de bundet til at finde ud af, at deres miljø opfylder de betingelser, de har behov for at eksistere.

Det er muligt at omdanne den sidste erklæring til et videnskabeligt princip: Vores eksistens indfører regler, der bestemmer hvor og på hvilket tidspunkt det er muligt for os at observere universet. Det vil sige, at vores kendsgerning begrænser kendetegnene for den slags miljø, vi befinder os i. Dette princip kaldes det svage antropiske princip... Et bedre udtryk end "antropisk princip" ville have været "selektionsprincip", fordi princippet henviser til, hvordan vores egen viden om vores eksistens pålægger regler, der kun vælger de miljøer med de egenskaber, der tillader, ud af alle de mulige omgivelser liv." -- Stephen Hawking & Leonard Mlodinow, Den store design

Det antropiske princips nøglerolle i kosmologien er at hjælpe med at give en forklaring på, hvorfor vores univers har de egenskaber, det gør. Det plejede at være, at kosmologer virkelig troede, de ville opdage en slags grundlæggende egenskab, der sætter de unikke værdier, vi observerer i vores univers... men dette er ikke sket. I stedet viser det sig, at der er en række forskellige værdier i universet, der ser ud til at kræve et meget smalt, specifikt interval for, at vores univers kan fungere som det gør. Dette er blevet kendt som finjusteringsproblemet, idet det er et problem at forklare, hvordan disse værdier er så finjusterede for menneskers liv.

Carters antropiske princip giver mulighed for en lang række teoretisk mulige universer, der hver indeholder forskellige fysiske egenskaber, og vores tilhører det (relativt) lille sæt af dem, der ville give mulighed for mennesker liv. Dette er den grundlæggende årsag til, at fysikere mener, at der sandsynligvis er flere universer. (Se vores artikel: "Hvorfor findes der flere universer?")

Denne ræsonnement er blevet meget populær blandt ikke kun kosmologer, men også de fysikere, der er involveret i strengteori. Fysikere har fundet, at der er så mange mulige varianter af strengteori (måske så mange som 10)⁵⁰⁰, som virkelig bugler sindet... endda sindet fra strengteoretikere!) som nogle især Leonard Susskind, er begyndt at vedtage det synspunkt, at der er et enormt streng teori landskab, som fører til flere universer og antropisk ræsonnement bør anvendes ved evaluering af videnskabelige teorier relateret til vores plads i dette landskab.

Et af de bedste eksempler på antropisk ræsonnement kom, da Stephen Weinberg brugte det til at forudsige den forventede værdi af kosmologisk konstant og fik et resultat, der forudsagde en lille, men positiv værdi, som ikke stemte overens med forventningerne til dagen. Næsten et årti senere, da fysikere opdagede, at universets udvidelse accelererede, indså Weinberg, at hans tidligere antropiske ræsonnement havde været opmærksom på:

"... Kort efter opdagelsen af ​​vores accelererende univers foreslog fysiker Stephen Weinberg, baseret på et argument, han havde udviklet mere end et årti tidligere - før opdagelsen af mørk energi-at... måske blev værdien af ​​den kosmologiske konstant, som vi måler i dag, på en eller anden måde "antropisk" valgt. Det vil sige, hvis der på en eller anden måde var mange universer, og i hvert univers tog værdien af ​​energien i det tomme rum en tilfældigt valgt værdi baseret på en vis sandsynlighed fordeling mellem alle mulige energier, kun i de universer, hvor værdien ikke er så forskellig fra, hvad vi måler, ville livet, som vi kender det være i stand til udvikle sig... Sagt på en anden måde er det ikke for overraskende at finde ud af, at vi lever i et univers, hvor vi kan leve! " - Lawrence M. Krauss,

Der er virkelig ingen mangel på kritikere af det antropiske princip. I to meget populære kritikker af strengteori, Lee Smolin's Problemet med fysik og Peter Woit's Ikke engang forkert, det antropiske princip citeres som et af de vigtigste punkter i strid.

Kritikerne gør et gyldigt punkt om, at det antropiske princip er noget af en undvigelse, fordi det genopfrisker det spørgsmål, som videnskab normalt stiller. I stedet for at lede efter specifikke værdier og grunden til, at disse værdier er, hvad de er, er det i stedet giver mulighed for en hel række værdier, så længe de stemmer overens med en allerede kendt ende resultat. Der er noget grundlæggende foruroligende ved denne tilgang.