Po celá desetiletí se různí fyzici domnívali, že i sebemenší změny základních přírodních zákonů by znemožnily existenci života. Tato myšlenka, známá také jako argument „Fine-Tuned Universe“, naznačuje, že výskyt života ve vesmíru je velmi citlivý na hodnoty určité základní fyziky. Změňte kteroukoli z těchto hodnot (jak je logické) a život by neexistoval, což znamená, že musíme mít velké štěstí, že jsme tady!
Ale může tomu tak skutečně být, nebo je možné, že život může vzniknout pod různými fyzikálními konstantami, a my o tom jen nevíme? Touto otázkou se nedávno zabýval Luke A. Barnes, postdoktorandský výzkumník v Sidney Institute for Astronomy (SIA) v Austrálii. Ve své nedávné knize Šťastný vesmír: Život v jemně vyladěném vesmíru On a profesor astrofyziky v Sydney Geraint F. Lewis tvrdili, že vyladěný vesmír dává smysl z hlediska fyziky.
Autoři také shrnuli tyto argumenty ve vyzvaném příspěvku, který vyšel v Routledge Companion to Philosophy of Physics (1. vyd.) V tomto dokumentu s názvem „ Jemné vyladění vesmíru pro život Barnes vysvětluje, jak „jemné doladění“ spočívá ve vysvětlení pozorování pomocí „podezřele přesného předpokladu“. Tvrdí, že to bylo příznakem neúplných teorií v průběhu historie a je to společný rys moderní kosmologie a částicové fyziky.
Umělcova představa skalnaté exoplanety obíhající kolem hvězdy podobné Slunci HD 85512 v jižním souhvězdí Vela (Plachta). Kredit: ESO
V některých ohledech je tato myšlenka podobná Antropický princip , který říká, že jakýkoli pokus o vysvětlení vlastností vesmíru nemůže ignorovat naši existenci jako formy života. To je v příkrém rozporu s Kosmologickým principem – aka. Koperníkův princip, pojmenovaný po Mikuláši Koperníkovi, který formuloval heliocentrický model vesmíru – který říká, že na lidech nebo našem místě ve vesmíru není nic jedinečného nebo zvláštního.
V předchozí papír Barnes a Lewis tvrdili, že antropický princip není ani zdaleka případem arogance nebo „přestrojeného náboženství“, ale nezbytnou součástí vědy. Když se zabývali shodou mezi existencí lidstva a vesmírem, který je dostatečně starý a ovládaný fyzikou, která podporuje vznik inteligentního života (tj. nás), odvodili jednoduchou zásadu: „Jakékoli vysvětlení shody okolností musí vzít v úvahu, jak vesmír vytváří bytosti. které jsou schopné [to] změřit.“
Ale jak Barnes vysvětlil Universe Today prostřednictvím e-mailu, existují některé významné rozdíly mezi Antropickým principem a Fine-Tuned Universe:
„Vztahu mezi doladěním a antropickým principem rozumím následovně. Jemné doladění se týká skutečnosti, že malé změny přírodních konstant by vedly k vytvoření vesmíru neschopného podporovat život. Antropický princip říká, že pokud fyzické formy života existují, musí pozorovat, že jsou ve vesmíru, který je schopen udržet jejich existenci.
Mohl by existovat život, kdyby fyzikální zákony byly jen trochu jiné? Poděkování: NASA/Serge Brunier
Jinak řečeno, Barnes tvrdí, že antropický princip je nefalzifikovatelné prohlášení (aka. tautologie), které vyplývá z „výběrového efektu“ naší vlastní existence. Vzhledem k tomu, že nemáme populaci inteligentního života a civilizací, ze kterých bychom si mohli vybírat, princip samotný nelze zfalšovat. Mezitím, říká Barnes, je argument dolaďování „překvapivým faktem o zákonech přírody, jak je známe“.
Argument Fine-Tuned Universe se datuje do 70. let 20. století, kdy si fyzika začala všímat, že malé změny základních konstant přírody nebo počátečních podmínek vesmíru by vyloučily život, jak jej známe. Kdyby se vesmír a samotné fyzikální zákony vyvíjely jinak, nebyla by stabilita potřebná pro existenci živých tvorů (v celé jejich složitosti) možná.
Ale jak poznamenává Barnes ve svém souhrnném článku, tato logika naráží na stejný starý problém. Stejně jako geocentrický model starověku obsahuje až podezřele přesné předpoklady, které postupně řeší jeden po druhém. První má co do činění s Kosmologická konstanta (CC), nápad, který Einstein navrhl v roce 1917 jako dočasný doplněk ke svým rovnicím pole pro obecnou relativitu. CC, označená postavou Lambda, byla síla, která „vyvažovala gravitaci“ a tím zajistila, že vesmír zůstane statický (tehdy populární názor).
Zatímco Einstein o několik let později opustil CC, když se dozvěděl, že astronomové dokázali, že se vesmír rozpíná, tato myšlenka byla od 90. let 20. století znovu interpretována. S uvědoměním si, že se vesmírná expanze zrychluje, začali fyzici předpokládat, že Einsteinův CC by mohl být tajemnou silou známou jako „Dark Energy“ (DE). To vedlo k široce přijímané kosmologické teorii známé jako model Lambda Cold Dark Matter (LCDM).
Ukázka expanze vesmíru. Poděkování: Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab od NASA
CC však také představuje jeden z nejvýznamnějších teoretických problémů moderní fyziky. Stejně jako temná hmota byla existence DE nebo znovuobjeveného CC navržena k vysvětlení rozdílu mezi pozorováními a teoretickými předpověďmi. Stejně jako Ptolemaiovy „epicykly“, které byly použity k racionalizaci pozorování, která se neshodovala s geocentrickým modelem, je CC předpoklad, který je „podezřele přesný“.
Kromě toho existují nekonzistence CC s kvantovou teorií pole (QFT), která popisuje částice jako konfigurace pole. Podle QFT bude určitá konfigurace známá jako „stav vakua“ stále existovat v nepřítomnosti částic. Ale pokud bychom měli věřit teoriím týkajícím se CC a DE, znamenalo by to, že ve stavu vakua je značné množství energie.
Jediný způsob, jak to vysvětlit termíny přijatelnými pro QFT a Obecnou relativitu, je předpokládat, že příspěvky vakuové energie a kvantových polí se navzájem vyruší. Opět to vyžaduje „podezřele přesnou“ shodu několika nezávislých faktorů. V jiném duchu, Standardní model částicové fyziky říká, že hmota se skládá z 25 různých typů subatomárních částic rozdělených do čtyř skupin (kvarky, leptony, guage bosony a skalární bosony).
Existence těchto částic a jejich příslušné vlastnosti (hmotnost, náboj a rotace) byly ověřeny přísnými experimenty. Sebemenší odchylka od kterékoli z těchto vlastností by významně ovlivnila jejich interakci a chování, což by vedlo k úplné nestabilitě hmoty. Totéž platí o dimenzionalitě časoprostoru, kde jsou pro stabilní atomy a stabilní oběžné dráhy planet potřeba tři rozměry prostoru (jak předpokládá Newton).
Diagram zobrazující elementární částice, které tvoří hmotu. Kredit: CERN
Vesmír se třemi prostorovými dimenzemi a jednou dimenzí času (jak popisuje Obecná teorie relativity) je také nezbytný. Nic víc, říká Barnes, a atomové systémy nemohly zůstat stabilní. Jinými slovy, zatímco CC může vyvolávat teoretické problémy, Standardní model a dimenzionalita časoprostoru jsou v souladu s vyladěným modelem. Jak řekl Barnes:
„Kosmologická konstanta není v našich rovnicích vysvětlena a je v souladu s vesmírem umožňujícím život pouze ve velmi malém rozsahu. Jeho hodnota je nemotivovaný a přesný předpoklad v konstantě standardních modelů částicové fyziky a kosmologie. Mnoho dalších konstant standardního modelu je stejných.“
Otázkou tedy je, jak lze tyto problémy vyřešit v našich konvenčních modelech? Co jiného by mohlo vysvětlit skutečnost, že náš vesmír umožňuje život, zatímco variace nejmenšího druhu by to znemožnily? Na to Barnes a Lewis navrhují, že by Multivesmír mohl přijít na pomoc. 'Možná multivesmír - náš vesmír umožňuje život náhodou a je tam spousta dalších rozmanitých vesmírů,' řekl.
Ale mezitím stále existuje možnost, že jakékoli nesrovnalosti nebo nesrovnalosti naznačují, jaká je pravda. Stejně jako Koperník, který si uvědomil, že pohyby planet (které vyžadovaly epicykly a ekvanty, aby dávaly smysl) byly ve skutečnosti známkou toho, že model byl špatný, může být jemné doladění známkou fyziky nad rámec standardního modelu nebo toho, že samotný model potřebuje revize.
Mohl by být náš vesmír součástí širšího Multivesmíru? A mohly by tyto další vesmíry podporovat život? Kredit: Jaime Salcido/EAGLE Collaboration
„Myslím, že doladění obecně je vodítkem k hlubšímu vysvětlení. Malé pravděpodobnosti mohou být jen malé pravděpodobnosti, nebo mohou být generovány nějakými nesprávnými předpoklady,“ dodal Barnes. 'Zajímavá věc na jemném doladění základních konstant je, že jsou v tuto chvíli na spodním patře vědeckých vysvětlení. Jsou tak hluboké, jak sahá fyzika (alespoň, i když je to podloženo důkazy.)“
Barnes a Lewis jsou také zodpovědní The Cosmic Revolutionary’s Handbook: (Nebo: Jak porazit velký třesk) , která dále podrobně popisuje jejich teorie o kosmologii a jemně vyladěném modelu (publikováno v roce 2019).
Další čtení: arXiv
