Wat is het antropische principe?

De antropisch principe is de overtuiging dat, als we het menselijk leven als een gegeven toestand van het universum beschouwen, wetenschappers dit als uitgangspunt kunnen gebruiken om verwachte eigenschappen van het universum af te leiden als zijnde consistent met het creëren van menselijk 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.

Oorsprong van het antropische principe

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, als een contrast met het Copernicaanse 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, zoals een van de onderstaande citaten aangeeft.) In plaats daarvan was Carter alleen van mening dat het feit van het menselijk leven is een bewijsstuk dat op zichzelf niet volledig kan worden uitgesloten. Zoals hij zei: "Hoewel onze situatie niet noodzakelijk centraal staat, is deze onvermijdelijk tot op zekere hoogte bevoorrecht." Door dit te doen, stelde Carter echt een ongegronde consequentie van het Copernicaanse principe in vraag.

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

We kunnen ons natuurlijk heel wat universums voorstellen die fysieke eigenschappen hebben die het menselijk bestaan ​​niet 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 in 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.

Varianten van het antropische principe

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 ​​met fysieke eigenschappen 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 het Participatory Anthropic Principle (PAP) voorgesteld door fysicus John Archibald Wheeler.

Een controversieel intermezzo - laatste antropisch principe

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

Final Anthropic Principle (FAP): Intelligente informatieverwerking moet in het heelal tot stand komen en zal, zodra het eenmaal is ontstaan, 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. Maar toch, als een "intelligente informatieverwerkende" soort, denk ik dat het misschien geen kwaad kan 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.

Rechtvaardiging van het antropische principe

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 zeker zullen ontdekken dat hun omgeving voldoet aan de voorwaarden die ze nodig hebben om te bestaan.

Het is mogelijk om die laatste bewering om te zetten in een wetenschappelijk principe: ons bestaan ​​zelf legt regels op die bepalen waar en hoe laat we het universum 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 ​​regels oplegt die, uit alle mogelijke omstandigheden, alleen selecteren die omgevingen met de kenmerken die leven mogelijk maken. " -- Stephen Hawking & Leonard Mlodinow, Het grote ontwerp

Het antropische principe in actie

De sleutelrol van het antropische principe in de kosmologie is het helpen verklaren van 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 in het universum verschillende waarden zijn die een heel nauw, specifiek bereik lijken te vereisen voor ons universum om te functioneren zoals het werkt. Dit is bekend geworden als het fine-tuning probleem, omdat het een probleem is om uit te leggen hoe deze waarden zo fijn zijn afgestemd voor het menselijk leven.

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

Deze redenering is erg populair geworden bij niet alleen kosmologen, maar ook bij de natuurkundigen die betrokken zijn bij de snaartheorie. Natuurkundigen hebben ontdekt dat er zoveel mogelijke varianten van snaartheorie zijn (misschien wel 10⁵⁰⁰, wat de geest echt verbijstert ... zelfs de geest van snaartheoretici!) dat sommigen, met name Leonard Susskind, het standpunt beginnen in te nemen dat er een enorme snaartheorie landschap, wat leidt tot meerdere universums en antropische redeneringen moeten worden toegepast bij de evaluatie 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 te voorspellen en een resultaat kreeg dat een kleine maar positieve waarde voorspelde, die niet overeenkwam met de verwachtingen van de dag. Bijna tien jaar later, toen natuurkundigen ontdekten dat de expansie van het universum versnelde, besefte Weinberg dat zijn eerdere antropische redenering terecht was geweest:

"... Kort na de ontdekking van ons versnellende universum stelde fysicus Stephen Weinberg voor, gebaseerd op een argument dat hij meer dan tien jaar eerder had ontwikkeld - vóór de ontdekking van donkere energie - dat ... misschien 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 de lege ruimte een willekeurig gekozen waarde kreeg op basis van een waarschijnlijkheidsverdeling over alle mogelijke energieën, dan alleen in die universums waarin de waarde is niet zo verschillend van wat we meten, zou het leven zoals we het kennen kunnen evolueren ... Anders gezegd, het is niet zo verwonderlijk om te ontdekken dat we in een universum leven waarin we kunnen leven! " -- Lawrence M. Krauss,

Kritieken op het antropische principe

Er is echt geen tekort aan critici van het antropische principe. In twee zeer populaire kritieken op de snaartheorie, Lee Smolin Het probleem met natuurkunde en die van Peter Woit Zelfs niet verkeerd, het antropische principe wordt genoemd als een van de belangrijkste geschilpunten.

De critici maken wel een terechte opmerking dat het antropische principe een beetje 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, biedt het in plaats daarvan een hele reeks waarden, zolang ze consistent zijn met een al bekend eindresultaat. Er is iets fundamenteel verontrustends aan deze aanpak.