Dešimtmečius įvairūs fizikai kėlė teorijas, kad net menkiausi esminių gamtos dėsnių pasikeitimai gyvybės egzistavimą taptų neįmanomi. Ši idėja, taip pat žinoma kaip „Suderintos Visatos“ argumentas, leidžia manyti, kad gyvybės atsiradimas Visatoje yra labai jautrus tam tikros pagrindinės fizikos vertybėms. Pakeiskite bet kurią iš šių vertybių (kaip byloja logika), ir gyvybė nebeegzistuotų, vadinasi, mums labai pasisekė būti čia!
Bet ar tikrai taip gali būti, ar gali būti, kad gyvybė gali atsirasti esant skirtingoms fizinėms konstantoms, o mes to tiesiog nežinome? Šį klausimą neseniai sprendė Sidnėjaus astronomijos instituto (SIA) Australijoje doktorantas Luke'as A. Barnesas. Naujausioje savo knygoje Laiminga visata: gyvenimas puikiai suderintame kosmose , jis ir Sidnėjaus astrofizikos profesorius Geraintas F. Lewisas teigė, kad tiksliai sureguliuota Visata yra prasminga fizikos požiūriu.
Autoriai taip pat apibendrino šiuos argumentus pakviestame dokumente, kuris pasirodė Routledge'o fizikos filosofijos palydovas (1 leidimas) Šiame dokumente pavadinimu „ Tikslus Visatos derinimas gyvenimui Barnesas paaiškina, kaip „koregavimas“ susideda iš stebėjimų paaiškinimo naudojant „įtartinai tikslią prielaidą“. Jis teigia, kad tai buvo neišsamių teorijų simptomas per visą istoriją ir yra bendras šiuolaikinės kosmologijos ir dalelių fizikos bruožas.
Menininko įspūdis apie uolėtą egzoplanetą, skriejančią aplink Saulę panašią žvaigždę HD 85512 pietiniame Velos (burės) žvaigždyne. Kreditas: ESO
Kai kuriais atžvilgiais ši idėja yra panaši į Antropinis principas , kuriame teigiama, kad bet koks bandymas paaiškinti Visatos savybes negali ignoruoti mūsų, kaip gyvybės formų, egzistavimo. Tai visiškai prieštarauja Kosmologiniam principui – dar žinomam. Koperniko principas, pavadintas Nikolajaus Koperniko, suformulavusio heliocentrinį Visatos modelį, vardu, teigiantį, kad žmonėse ar mūsų vietoje Visatoje nėra nieko unikalaus ar ypatingo.
A ankstesnis popierius , Barnesas ir Lewisas teigė, kad antropinis principas toli gražu nėra arogancijos ar „užmaskuotos religijos“ atvejis, o būtina mokslo dalis. Kalbėdami apie žmonijos egzistavimo sutapimą su pakankamai sena Visata, kuri valdoma fizikos, skatinančios protingos gyvybės (ty mūsų) atsiradimą, jie išvedė paprastą maksimą: „Bet koks sutapimo aprašymas turi atsižvelgti į tai, kaip Visata sukuria būtybes. kurie gali [tai] išmatuoti“.
Tačiau, kaip Barnesas paaiškino „Universe Today“ el. paštu, yra keletas reikšmingų skirtumų tarp antropinio principo ir tiksliai suderintos visatos:
„Sąryšį tarp koregavimo ir antropinio principo suprantu taip. Tikslus derinimas reiškia faktą, kad dėl nedidelių gamtos konstantų pasikeitimų visata būtų nepajėgi palaikyti gyvybės. Antropinis principas sako, kad jei egzistuoja fizinės gyvybės formos, jos turi pastebėti, kad jos yra visatoje, kuri gali išlaikyti jų egzistavimą.
Ar gyvybė galėtų egzistuoti, jei fizikos dėsniai būtų tik šiek tiek kitokie? Autoriai: NASA / Serge'as Brunier
Kitaip tariant, Barnesas teigia, kad antropinis principas yra nefalsifikuojamas teiginys (dar žinomas kaip tautologija), atsirandantis dėl mūsų pačių egzistencijos „atrankos efekto“. Kadangi mes neturime protingos gyvybės ir civilizacijų populiacijos, iš kurios galėtume pasirinkti, pats principas negali būti suklastoti. Tuo tarpu, sako Barnesas, patikslinimo argumentas yra „stebinantis faktas apie gamtos dėsnius, kokius mes juos žinome“.
Tiksliai suderintos visatos argumentas atsirado aštuntajame dešimtmetyje, kai fizikai pradėjo pastebėti, kad nedideli pagrindinių gamtos konstantų arba pradinių Visatos sąlygų pokyčiai atmes gyvybę, kokią mes ją žinome. Jei kosmosas ir patys fizikos dėsniai būtų išsivystę kitaip, gyvų būtybių egzistavimui reikalingas stabilumas (visu jų sudėtingumu) nebūtų įmanomas.
Tačiau, kaip savo santraukoje pažymi Barnesas, ši logika kertasi su ta pačia sena problema. Kaip ir geocentrinis antikos modelis, jame pateikiamos įtartinai tikslios prielaidos, kurias jis imasi spręsti po vieną. Pirmasis yra susijęs su Kosmologinė konstanta (CC), idėją Einšteinas pasiūlė 1917 m. kaip laikiną savo bendrosios reliatyvumo teorijos lauko lygčių papildymą. Žymimas simboliu Lambda, CC buvo jėga, kuri „atsvers gravitaciją“ ir taip užtikrins, kad Visata išliktų statiška (tuo metu buvo populiarus požiūris).
Nors po kelerių metų Einšteinas atsisakė CC, kai sužinojo, kad astronomai įrodė, kad Visata plečiasi, nuo 1990-ųjų idėja buvo interpretuojama iš naujo. Supratę, kad kosminis plėtimasis spartėja, fizikai pradėjo postuluoti, kad Einšteino CC gali būti paslaptinga jėga, žinoma kaip „tamsioji energija“ (DE). Tai paskatino plačiai pripažintą kosmologinę teoriją, žinomą kaip Lambda šaltos tamsiosios medžiagos (LCDM) modelis.
Kosminio plėtimosi iliustracija. Autoriai: NASA Goddardo kosminių skrydžių centro koncepcinio vaizdo laboratorija
Tačiau CC taip pat yra viena iš svarbiausių teorinių šiuolaikinės fizikos problemų. Kaip ir Dark Matter, DE arba iš naujo išrastas CC egzistavimas buvo pasiūlytas siekiant paaiškinti skirtumą tarp stebėjimų ir teorinių prognozių. Kaip ir Ptolemėjaus „epiciklai“, kurie buvo naudojami racionalizuoti stebėjimus, kurie neatitiko geocentrinio modelio, CC yra „įtartinai tiksli“ prielaida.
Be to, yra CC neatitikimų su kvantinio lauko teorija (QFT), kuri apibūdina daleles kaip lauko konfigūracijas. Pagal QFT, tam tikra konfigūracija, žinoma kaip „vakuuminė būsena“, vis tiek egzistuos, jei dalelių nebus. Bet jei tikėti teorijomis apie CC ir DE, tai reikštų, kad vakuuminėje būsenoje yra daug energijos.
Vienintelis būdas tai paaiškinti QFT ir bendrosios reliatyvumo teorijai priimtinais terminais yra daryti prielaidą, kad vakuuminės energijos ir kvantinių laukų įnašas panaikinamas. Tam dar kartą reikia „įtartinai tikslaus“ kelių nepriklausomų veiksnių sutapimo. Kitaip tariant, Standartinis dalelių fizikos modelis pasakoja, kad materiją sudaro 25 skirtingų tipų subatominės dalelės, suskirstytos į keturias grupes (kvarkus, leptonus, Guage bosonus ir skaliarinius bozonus).
Šių dalelių egzistavimas ir atitinkamos jų savybės (masė, krūvis ir sukimasis) buvo patikrintos atliekant griežtus eksperimentus. Mažiausias bet kurios iš šių savybių nukrypimas smarkiai paveiktų jų sąveiką ir elgesį, o tai sukeltų visišką materijos nestabilumą. Tas pats pasakytina ir apie erdvėlaikio matmenis, kai stabiliems atomams ir stabilioms planetų orbitoms reikia trijų erdvės dimensijų (kaip teigia Niutonas).
Diagrama, kurioje parodytos elementarios dalelės, sudarančios materiją. Kreditas: CERN
Taip pat būtina Visata su trimis erdviniais ir vienu laiko matmeniu (kaip aprašyta Bendrojoje reliatyvumo teorijoje). Bet daugiau, sako Barnesas, ir atominės sistemos negalėjo išlikti stabilios. Kitaip tariant, nors CC gali kelti teorines problemas, standartinis modelis ir erdvės laiko matmenys atitinka tiksliai suderintą modelį. Kaip pasakė Barnesas:
„Kosmologinė konstanta mūsų lygtyse nepaaiškinta ir atitinka gyvybę leidžiančią visatą tik labai mažame diapazone. Jo vertė yra nemotyvuota ir tiksli prielaida, esanti standartinių dalelių fizikos ir kosmologijos modelių konstantoje. Daugelis kitų standartinio modelio konstantų yra tokios pačios.
Taigi kyla klausimas, kaip šias problemas išspręsti mūsų įprastuose modeliuose? Kas dar galėtų paaiškinti faktą, kad mūsų Visatoje yra gyvybė, o dėl mažiausių variantų tai būtų neįmanoma? Dėl to Barnesas ir Lewisas siūlo, kad Multiverse galėtų padėti. „Galbūt multivisata – mūsų visatoje gyvybė leidžia gyventi atsitiktinai, o ten yra daugybė kitų margų visatų“, – sakė jis.
Tačiau kol kas vis dar yra galimybė, kad bet kokie neatitikimai ar neatitikimai parodys, kas yra tiesa. Kaip ir Kopernikas, kuris suprato, kad planetų judesiai (kurio prasmė reikalauja epiciklų ir lygiaverčių) iš tikrųjų rodo, kad modelis buvo neteisingas, tikslus derinimas gali būti fizikos požymis už standartinio modelio ribų arba kad reikia pačiam modeliui. peržiūra.
Ar mūsų Visata galėtų būti platesnės Multivisatos dalis? Ir ar šios kitos visatos galėtų palaikyti gyvybę? Kreditas: Jaime Salcido / EAGLE bendradarbiavimas
„Manau, kad koregavimas apskritai yra gilesnio paaiškinimo užuomina. Mažos tikimybės gali būti tik mažos tikimybės arba jas gali sukelti kai kurios neteisingos prielaidos“, - pridūrė Barnesas. „Įdomus dalykas, susijęs su pagrindinių konstantų koregavimu, yra tai, kad šiuo metu jos yra apatiniame mokslinių paaiškinimų aukšte. Jie yra tokie pat gilūs, kaip ir fizika (bent jau, kol tai patvirtina įrodymai).
Barnesas ir Lewisas taip pat atsakingi už Kosminio revoliucionieriaus vadovas: (arba: kaip įveikti Didįjį sprogimą) , kuriame išsamiau aprašomos jų teorijos apie kosmologiją ir tiksliai suderintą modelį (paskelbta 2019 m.).
Papildoma literatūra: arXiv
