Wat is het antropisch principe?

De antropisch principe is de overtuiging dat, als we het menselijk leven als een gegeven toestand van het universum beschouwen, wetenschappers dit als kunnen gebruiken het uitgangspunt om verwachte eigenschappen van het universum af te leiden als zijnde consistent met het creëren van de mens leven. Het is een principe dat een belangrijke rol speelt in de kosmologie, met name bij het proberen om te gaan met de schijnbare verfijning van het universum.

De uitdrukking "antropisch principe" werd voor het eerst voorgesteld in 1973 door de Australische natuurkundige Brandon Carter. Hij stelde dit voor op de 500e verjaardag van de geboorte van Nicolaus Copernicus, in tegenstelling tot de Copernicaans principe dat wordt beschouwd als de mensheid te hebben gedegradeerd vanuit elke vorm van bevoorrechte positie in het universum.

Nu is het niet dat Carter dacht dat mensen een hadden centraal positie in het universum. Het Copernicaanse principe was in principe nog intact. (Op deze manier is de term "antropisch", wat betekent "met betrekking tot de mensheid of de periode van het bestaan ​​van de mens", enigszins ongelukkig, als een van de onderstaande citaten geeft aan.) In plaats daarvan had Carter alleen maar in gedachte dat het feit van het menselijk leven een bewijs is dat op zichzelf niet volledig kan zijn verdisconteerd. Zoals hij zei: "Hoewel onze situatie niet noodzakelijk centraal staat, is het voor sommigen onvermijdelijk bevoorrecht "Door dit te doen, stelde Carter echt een ongegronde consequentie van de Copernican in vraag beginsel.

Voorafgaand aan Copernicus was het standaardperspectief dat de aarde een speciale plaats was, die fundamenteel gehoorzaamde verschillende fysieke wetten dan de rest van het universum - de hemel, de sterren, de andere planeten, enz. Met de beslissing dat de aarde niet fundamenteel anders was, was het heel natuurlijk om het tegenovergestelde aan te nemen: Alle regio's van het universum zijn identiek.

We kunnen ons natuurlijk veel universums voorstellen die fysieke eigenschappen hebben die geen menselijk bestaan ​​toestaan. Misschien had het universum zich bijvoorbeeld zo kunnen vormen dat de elektromagnetische afstoting sterker was dan de aantrekkingskracht van de sterke nucleaire interactie? In dit geval zouden protonen elkaar uit elkaar duwen in plaats van aan elkaar te binden in een atoomkern. Atomen, zoals we ze kennen, zouden nooit vormen... en dus geen leven! (Tenminste zoals we het kennen.)

Hoe kan de wetenschap verklaren dat ons universum niet zo is? Welnu, volgens Carter betekent het feit dat we de vraag kunnen stellen, dat we duidelijk niet in dit universum kunnen zijn... of een ander universum dat het ons onmogelijk maakt te bestaan. Die andere universums kon hebben gevormd, maar we zouden er niet zijn om de vraag te stellen.

Carter presenteerde twee varianten van het antropische principe, die in de loop der jaren zijn verfijnd en aangepast. De formulering van de twee onderstaande principes is van mij, maar ik denk dat het de belangrijkste elementen van de belangrijkste formuleringen weergeeft:

• Zwak antropisch principe (WAP): Waargenomen wetenschappelijke waarden moeten in staat zijn om ten minste één regio van het universum te laten bestaan ​​dat fysieke eigenschappen heeft waardoor mensen kunnen bestaan, en we bestaan ​​binnen die regio.
• Strong Anthropic Principle (WAP): Het universum moet eigenschappen hebben die het leven op een bepaald punt mogelijk maken.

Het sterke antropische principe is zeer controversieel. Aangezien we wel bestaan, wordt dit in sommige opzichten niets meer dan een waarheid. In hun controversiële boek uit 1986 Het kosmologisch antropisch principe, natuurkundigen John Barrow en Frank Tipler beweren dat de "must" niet alleen een feit is dat is gebaseerd op waarnemingen in ons universum, maar eerder een fundamentele vereiste voor het bestaan ​​van elk universum. Ze baseren dit controversiële argument grotendeels op de kwantumfysica en de Participatory Anthropic Principle (PAP) voorgesteld door natuurkundige John Archibald Wheeler.

Als je denkt dat ze niet controversiëler kunnen worden dan dit, gaan Barrow en Tipler veel verder dan Carter (of zelfs Wheeler), die een claim maakt die zeer weinig geloofwaardigheid in de wetenschappelijke gemeenschap als een fundamentele voorwaarde van de universum:

Final Anthropic Principle (FAP): Intelligente informatieverwerking moet in het heelal tot stand komen en, als het eenmaal is ontstaan, zal het nooit uitsterven.

Er is echt geen wetenschappelijke rechtvaardiging om te geloven dat het Laatste Antropische Principe enige wetenschappelijke betekenis heeft. De meesten geloven dat het weinig meer een theologische claim is, gekleed in vaag wetenschappelijke kleding. Toch, als een "intelligente informatieverwerkende" soort, neem ik aan dat het misschien geen pijn doet om onze vingers gekruist te houden op deze... tenminste totdat we intelligente machines ontwikkelen, en dan denk ik dat zelfs de FAP een robotapocalyps mogelijk maakt.

Zoals hierboven vermeld, zijn de zwakke en sterke versies van het antropische principe in zekere zin echt waarheden over onze positie in het universum. Omdat we weten dat we bestaan, kunnen we op basis van die kennis bepaalde specifieke beweringen over het universum (of op zijn minst onze regio van het universum) doen. Ik denk dat het volgende citaat de rechtvaardiging voor dit standpunt goed samenvat:

'Het is duidelijk dat wanneer de wezens op een planeet die het leven ondersteunt de wereld om hen heen onderzoeken, ze ongetwijfeld zullen ontdekken dat hun omgeving voldoet aan de voorwaarden die ze nodig hebben om te bestaan.

Het is mogelijk om die laatste bewering in een wetenschappelijk principe om te zetten: ons hele bestaan ​​legt regels op die bepalen vanaf waar en hoe laat we het heelal kunnen observeren. Dat wil zeggen, het feit van ons wezen beperkt de kenmerken van het soort omgeving waarin we ons bevinden. Dat principe wordt het zwakke antropische principe genoemd... Een betere term dan "antropisch principe" zou "selectieprincipe" zijn geweest, omdat het principe verwijst naar hoe onze eigen kennis van ons bestaan ​​legt regels op die, uit alle mogelijke omgevingen, alleen die omgevingen selecteren met de kenmerken die dat toelaten leven." -- Stephen Hawking & Leonard Mlodinow, Het Grand Design

De sleutelrol van het antropische principe in de kosmologie is om te helpen verklaren waarom ons universum de eigenschappen heeft die het heeft. Vroeger geloofden kosmologen echt dat ze een soort fundamentele eigenschap zouden ontdekken die de unieke waarden bepaalt die we in ons universum waarnemen... maar dit is niet gebeurd. In plaats daarvan blijkt dat er een verscheidenheid aan waarden in het universum is die een zeer smal, specifiek bereik vereisen om ons universum te laten functioneren zoals het werkt. Dit is bekend geworden als het probleem van afstemming, omdat het een probleem is om uit te leggen hoe deze waarden zo nauwkeurig zijn afgestemd op het menselijk leven.

Het antropische principe van Carter maakt een breed scala aan theoretisch mogelijke universums mogelijk, die elk bevatten verschillende fysieke eigenschappen, en die van ons behoort tot de (relatief) kleine set die de mens mogelijk zou maken leven. Dit is de fundamentele reden waarom natuurkundigen denken dat er waarschijnlijk meerdere universums zijn. (Zie ons artikel: 'Waarom zijn er meerdere universums?")

Deze redenering is erg populair geworden, niet alleen bij kosmologen, maar ook bij de natuurkundigen die erbij betrokken zijn snaartheorie. Natuurkundigen hebben ontdekt dat er zoveel mogelijke varianten van de snaartheorie zijn (misschien wel 10⁵⁰⁰, wat de geest echt verbijstert... zelfs de geest van snaartheoretici!) dat sommigen, met name Leonard Susskind, zijn begonnen het standpunt in te nemen dat er een enorm gebied is snaartheorie landschap, wat leidt tot meerdere universums en antropische redeneringen zouden moeten worden toegepast bij het evalueren van wetenschappelijke theorieën met betrekking tot onze plaats in dit landschap.

Een van de beste voorbeelden van antropisch redeneren kwam toen Stephen Weinberg het gebruikte om de verwachte waarde van de kosmologische constante en kreeg een resultaat dat een kleine maar positieve waarde voorspelde, die niet paste bij de verwachtingen van de dag. Bijna tien jaar later, toen natuurkundigen ontdekten dat de uitdijing van het universum versnelde, besefte Weinberg dat zijn eerdere antropische redenering perfect was:

"... Kort na de ontdekking van ons versnellende universum, stelde natuurkundige Stephen Weinberg voor, gebaseerd op een argument dat hij meer dan een decennium eerder had ontwikkeld - vóór de ontdekking van donkere energie-dat... misschien werd de waarde van de kosmologische constante die we vandaag meten op de een of andere manier 'antropisch' geselecteerd. Dat wil zeggen, als er op de een of andere manier veel universums waren, en in elk universum de waarde van de energie van lege ruimte een willekeurig gekozen waarde aannam op basis van een waarschijnlijkheid verdeling over alle mogelijke energieën, dan alleen in die universums waarin de waarde niet zo verschillend is van wat we meten, zou het leven zoals we het kennen in staat zijn om evolueren... Anders gezegd, het is niet zo verwonderlijk om te ontdekken dat we in een universum leven waarin we kunnen leven! " - Lawrence M. Krauss,

Er is werkelijk geen tekort aan critici van het antropische principe. In twee zeer populaire kritieken op de snaartheorie, Lee Smolin's The Trouble With Physics en die van Peter Woit Zelfs niet verkeerd, wordt het antropisch principe genoemd als een van de belangrijkste twistpunten.

De critici maken er wel degelijk een punt van dat het antropische principe iets van een ontwijking is, omdat het de vraag die de wetenschap normaal stelt opnieuw formuleert. In plaats van te zoeken naar specifieke waarden en de reden waarom die waarden zijn wat ze zijn, het wel staat in plaats daarvan een hele reeks waarden toe, zolang ze consistent zijn met een reeds bekend doel resultaat. Deze benadering heeft iets fundamenteel verontrustends.