Qual è il principio antropico?

Il principio antropico è la convinzione che, se prendiamo la vita umana come una data condizione dell'universo, gli scienziati potrebbero usarla come il punto di partenza per derivare le proprietà attese dell'universo come coerenti con la creazione umana vita. È un principio che ha un ruolo importante nella cosmologia, in particolare nel tentativo di affrontare l'apparente messa a punto dell'universo.

La frase "principio antropico" fu proposta per la prima volta nel 1973 dal fisico australiano Brandon Carter. Lo ha proposto nel 500 ° anniversario della nascita di Nicolaus Copernicus, in contrasto con il Principio copernicano che è considerato come aver degradato l'umanità da qualsiasi tipo di posizione privilegiata all'interno dell'universo.

Ora, non è che Carter pensasse che gli umani avessero un centrale posizione nell'universo. Il principio copernicano era ancora sostanzialmente intatto. (In questo modo, il termine "antropico", che significa "relativo al genere umano o al periodo dell'esistenza dell'uomo", è alquanto sfortunato, come una delle citazioni seguenti indica.) Invece, ciò che Carter aveva in mente era semplicemente che il fatto della vita umana è un elemento di prova che non può, in sé e per sé, essere completamente scontato. Come ha detto, "Sebbene la nostra situazione non sia necessariamente centrale, è inevitabilmente privilegiata per alcuni ". Così facendo, Carter mise davvero in discussione una conseguenza infondata del copernicano principio.

Prima di Copernico, il punto di vista standard era che la Terra era un posto speciale, obbedendo fondamentalmente leggi fisiche diverse rispetto a tutto il resto dell'universo: i cieli, le stelle, gli altri pianeti, eccetera. Con la decisione che la Terra non era fondamentalmente diversa, era molto naturale assumere il contrario: Tutte le regioni dell'universo sono identiche.

Naturalmente, possiamo immaginare molti universi che hanno proprietà fisiche che non consentono l'esistenza umana. Ad esempio, forse l'universo potrebbe essersi formato in modo tale che la repulsione elettromagnetica fosse più forte dell'attrazione della forte interazione nucleare? In questo caso, i protoni si separerebbero invece di legarsi insieme in un nucleo atomico. Gli atomi, come li conosciamo, non si formerebbero mai... e quindi niente vita! (Almeno come lo conosciamo.)

Come può la scienza spiegare che il nostro universo non è così? Bene, secondo Carter, il fatto stesso che possiamo porre la domanda significa che ovviamente non possiamo essere in questo universo... o qualsiasi altro universo che ci rende impossibile l'esistenza. Quegli altri universi poteva si sono formati, ma non saremmo lì per porre la domanda.

Carter ha presentato due varianti del principio antropico, che sono state perfezionate e modificate molto nel corso degli anni. La formulazione dei due principi seguenti è la mia, ma penso che catturi gli elementi chiave delle principali formulazioni:

• Principio antropico debole (WAP): I valori scientifici osservati devono essere in grado di consentire che esistano almeno una regione dell'universo che ha proprietà fisiche che consentono agli esseri umani di esistere, e noi esistiamo all'interno di quella regione.
• Forte principio antropico (WAP): L'universo deve avere proprietà che permettono alla vita di esistere al suo interno ad un certo punto.

Il principio antropico forte è altamente controverso. In un certo senso, dal momento che esistiamo, questo non è altro che un vero truismo. Tuttavia, nel loro controverso libro del 1986 Il principio cosmologico antropico, i fisici John Barrow e Frank Tipler affermano che il "must" non è solo un fatto basato sull'osservazione nel nostro universo, ma piuttosto un requisito fondamentale per l'esistenza di qualsiasi universo. Basano questo argomento controverso in gran parte sulla fisica quantistica e sul Principio antropico partecipativo (PAP) proposto dal fisico John Archibald Wheeler.

Se pensi che non potrebbero essere più controversi di così, Barrow e Tipler vanno molto più in là di Carter (o addirittura Wheeler), avanzando un'affermazione che detiene ben poca credibilità nella comunità scientifica come condizione fondamentale del universo:

Principio antropico finale (FAP): L'elaborazione intelligente delle informazioni deve nascere nell'universo e, una volta che esiste, non si estinguerà mai.

Non c'è davvero alcuna giustificazione scientifica per credere che il Principio antropico finale abbia un significato scientifico. Molti credono che sia poco più che un'affermazione teologica vestita con abiti vagamente scientifici. Tuttavia, come specie di "elaborazione intelligente delle informazioni", suppongo che potrebbe non far male incrociare le dita su questa... almeno fino a quando non svilupperemo macchine intelligenti, e quindi suppongo che anche la FAP potrebbe consentire un'apocalisse robotica.

Come detto sopra, le versioni deboli e forti del principio antropico sono, in un certo senso, veramente truismi sulla nostra posizione nell'universo. Poiché sappiamo che esistiamo, possiamo fare alcune affermazioni specifiche sull'universo (o almeno sulla nostra regione dell'universo) sulla base di quella conoscenza. Penso che la seguente citazione riassuma bene la giustificazione per questa posizione:

"Ovviamente, quando gli esseri su un pianeta che supporta la vita esaminano il mondo che li circonda, sono tenuti a scoprire che il loro ambiente soddisfa le condizioni che devono esistere.

È possibile trasformare quest'ultima affermazione in un principio scientifico: la nostra stessa esistenza impone regole che determinano da dove e in che momento è possibile per noi osservare l'universo. Cioè, il fatto del nostro essere limita le caratteristiche del tipo di ambiente in cui ci troviamo. Tale principio è chiamato debole principio antropico... Un termine migliore di "principio antropico" sarebbe stato "principio di selezione", poiché il principio si riferisce a come la nostra conoscenza di la nostra esistenza impone regole che selezionano, da tutto l'ambiente possibile, solo quegli ambienti con le caratteristiche che lo consentono vita." -- Stephen Hawking & Leonard Mlodinow, Il grande design

Il ruolo chiave del principio antropico nella cosmologia è di aiutare a fornire una spiegazione del perché il nostro universo ha le proprietà che possiede. In passato i cosmologi credevano davvero che avrebbero scoperto una sorta di proprietà fondamentale che imposta i valori unici che osserviamo nel nostro universo... ma questo non è successo. Invece, si scopre che ci sono una varietà di valori nell'universo che sembrano richiedere un intervallo molto ristretto e specifico affinché il nostro universo funzioni come funziona. Questo è diventato noto come il problema della messa a punto, in quanto è un problema spiegare come questi valori siano così finemente sintonizzati per la vita umana.

Il principio antropico di Carter consente una vasta gamma di universi teoricamente possibili, ciascuno contenente proprietà fisiche diverse, e la nostra appartiene alla serie (relativamente) piccola di esse che consentirebbe l'essere umano vita. Questa è la ragione fondamentale per cui i fisici credono che ci siano probabilmente più universi. (Vedi il nostro articolo: "Perché ci sono più universi?")

Questo ragionamento è diventato molto popolare non solo tra i cosmologi, ma anche i fisici coinvolti teoria delle stringhe. I fisici hanno scoperto che ci sono così tante possibili varianti della teoria delle stringhe (forse fino a 10⁵⁰⁰, che sconvolge davvero la mente... anche le menti dei teorici delle stringhe!) che alcuni, in particolare Leonard Susskind, hanno iniziato ad adottare il punto di vista che esiste un vasto panorama della teoria delle stringhe, che porta a universi multipli e ragionamenti antropici dovrebbero essere applicati nella valutazione delle teorie scientifiche relative al nostro posto in questo paesaggio.

Uno dei migliori esempi di ragionamento antropico venne quando Stephen Weinberg lo usò per predire il valore atteso del costante cosmologica e ha ottenuto un risultato che prevedeva un valore piccolo ma positivo, che non corrispondeva alle aspettative di il giorno. Quasi un decennio dopo, quando i fisici scoprirono che l'espansione dell'universo stava accelerando, Weinberg si rese conto che il suo precedente ragionamento antropico era stato perfetto:

"... Poco dopo la scoperta del nostro universo in accelerazione, il fisico Stephen Weinberg propose, basato su un argomento che aveva sviluppato più di un decennio prima, prima della scoperta di energia oscura-quello... forse il valore della costante cosmologica che misuriamo oggi è stato in qualche modo selezionato "antropicamente". Cioè, se in qualche modo c'erano molti universi, e in ogni universo il valore dell'energia dello spazio vuoto ha assunto un valore scelto in modo casuale basato su una probabilità distribuzione tra tutte le energie possibili, quindi solo in quegli universi in cui il valore non è così diverso da ciò che misuriamo la vita come la conosciamo sarebbe in grado di evolvere... Detto in altro modo, non è troppo sorprendente scoprire che viviamo in un universo in cui possiamo vivere! " - Lawrence M. Krauss,

I critici del principio antropico non mancano davvero. In due critiche molto popolari sulla teoria delle stringhe, quella di Lee Smolin Il problema della fisica e di Peter Woit Neanche sbagliato, il principio antropico è citato come uno dei principali punti di contesa.

I critici sostengono che il principio antropico è una sorta di schivata, perché riformula la domanda che normalmente la scienza pone. Invece di cercare valori specifici e il motivo per cui quei valori sono quelli che sono, esso consente invece un intero intervallo di valori purché siano coerenti con un fine già noto risultato. C'è qualcosa di fondamentalmente inquietante in questo approccio.