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El principio antrópico es el principio de que existe un límite inferior restrictivo sobre cuán estadísticamente probables son nuestras observaciones del universo, dado que solo podríamos existir en el tipo particular de universo capaz de desarrollar y sustentar la vida sensible. [1] Los defensores del principio antrópico argumentan que explica por qué este universo tiene la edad y las constantes físicas fundamentales necesarias para acomodar la vida consciente, ya que si cualquiera de las dos hubiera sido diferente, no habríamos estado presentes para hacer observaciones. El razonamiento antrópico se usa a menudo para lidiar con la noción de que el universo parece estar afinado . [2]

Hay muchas formulaciones diferentes del principio antrópico. El filósofo Nick Bostrom los cuenta como treinta, pero los principios subyacentes se pueden dividir en formas "débiles" y "fuertes", según los tipos de afirmaciones cosmológicas que implican. El principio antrópico débil ( WAP ), como el definido por Brandon Carter , establece que el aparente ajuste fino del universo es el resultado del sesgo de selección (específicamente el sesgo de supervivencia ). La mayoría de las veces, tales argumentos se basan en alguna noción de multiverso para que haya una población estadística.de universos para seleccionar. Sin embargo, un solo vasto universo es suficiente para la mayoría de las formas de WAP que no se ocupan específicamente del ajuste fino. El principio antrópico fuerte ( SAP ), propuesto por John D. Barrow y Frank Tipler , establece que el universo está en cierto sentido obligado a que eventualmente surja vida consciente y sapiente dentro de él.

Definición y base

El principio se formuló como respuesta a una serie de observaciones de que las leyes de la naturaleza y los parámetros del universo adquieren valores que son consistentes con las condiciones de vida tal como la conocemos en lugar de un conjunto de valores que no serían consistentes con la vida en el mundo. Tierra . El principio antrópico establece que esto es una necesidad , porque si la vida fuera imposible, ninguna entidad viviente estaría allí para observarla y, por lo tanto, no sería conocida. Es decir, debe ser posible observar algún universo y, por lo tanto, las leyes y constantes de dicho universo deben adaptarse a esa posibilidad.

Se ha argumentado [3] que el término antrópico en "principio antrópico" es un nombre inapropiado . [nota 1] Si bien se destaca nuestro tipo de vida basada en el carbono, ninguno de los fenómenos finamente ajustados requiere vida humana o algún tipo de chovinismo del carbono . [4] [5] Cualquier forma de vida o cualquier forma de átomo pesado, piedra, estrella o galaxia serviría; no se trata de nada específicamente humano o antrópico. [ cita requerida ]

El principio antrópico ha dado lugar a cierta confusión y controversia, en parte porque la frase se ha aplicado a varias ideas distintas. Todas las versiones del principio han sido acusadas de desalentar la búsqueda de una comprensión física más profunda del universo. El principio antrópico es a menudo criticado por carecer de falsabilidad y, por lo tanto, los críticos del principio antrópico pueden señalar que el principio antrópico es un concepto no científico, aunque el principio antrópico débil, "las condiciones que se observan en el universo deben permitir al observador existe ", [6] es" fácil "de apoyar en matemáticas y filosofía, es decir, es una tautología o una obviedad. Sin embargo, construir un argumento sustantivo basado en una base tautológica es problemático. Las variantes más fuertes del principio antrópico no son tautologías y, por lo tanto, hacen afirmaciones que algunos consideran controvertidas y que dependen de la verificación empírica. [7] [8]

'Coincidencias' antrópicas

En 1961, Robert Dicke señaló que la edad del universo , tal como la ven los observadores vivos, no puede ser aleatoria. [9] En cambio, los factores biológicos obligan al universo a estar más o menos en una "edad de oro", ni demasiado joven ni demasiado viejo. [10] Si el universo tuviera una décima parte de su edad actual, no habría habido tiempo suficiente para acumular niveles apreciables de metalicidad (niveles de elementos además del hidrógeno y helio ), especialmente carbono , por nucleosíntesis . Los pequeños planetas rocosos aún no existían. Si el universo fuera 10 veces más antiguo de lo que realmente es, la mayoría de las estrellas serían demasiado viejas para permanecer en elsecuencia principal y se habrían convertido en enanas blancas , aparte de las enanas rojas más tenues , y los sistemas planetarios estables ya habrían llegado a su fin. Por lo tanto, Dicke explicó la coincidencia entre grandes números adimensionales construidos a partir de las constantes de la física y la edad del universo, una coincidencia que inspiró la teoría de la G variable de Dirac .

Dicke luego razonó que la densidad de la materia en el universo debe ser casi exactamente la densidad crítica necesaria para evitar el Big Crunch (el argumento de las "coincidencias de Dicke" ). Las mediciones más recientes pueden sugerir que la densidad observada de la materia bariónica y algunas predicciones teóricas de la cantidad de materia oscura representan aproximadamente el 30% de esta densidad crítica, y el resto contribuye con una constante cosmológica . Steven Weinberg [11] dio una explicación antrópica de este hecho: señaló que la constante cosmológica tiene un valor notablemente bajo, unos 120 órdenes de magnitud menor que el valorpredice la física de partículas (esto ha sido descrito como la "peor predicción en física"). [12] Sin embargo, si la constante cosmológica fuera sólo varios órdenes de magnitud mayor que su valor observado, el universo sufriría una inflación catastrófica , lo que impediría la formación de estrellas y, por tanto, la vida.

Los valores observados de las constantes físicas adimensionales (como la constante de estructura fina ) que gobiernan las cuatro interacciones fundamentales están equilibrados como si estuvieran ajustados para permitir la formación de la materia que se encuentra comúnmente y, posteriormente, el surgimiento de la vida. [13] Un ligero aumento en la interacción fuerte uniría el dineutrón y el diprotón y convertiría todo el hidrógeno del universo primitivo en helio; [14] igualmente, un aumento en la interacción débiltambién convertiría todo el hidrógeno en helio. El agua, así como las estrellas estables suficientemente longevas, ambas esenciales para el surgimiento de la vida tal como la conocemos, no existirían. [15] De manera más general, pequeños cambios en las fuerzas relativas de las cuatro interacciones fundamentales pueden afectar en gran medida la edad, la estructura y la capacidad de vida del universo.

Origen

La frase "principio antrópico" apareció por primera vez en la contribución de Brandon Carter a un simposio de Cracovia en 1973 en honor al cumpleaños número 500 de Copérnico . Carter, un astrofísico teórico, articuló el Principio Antrópico en reacción al Principio Copernicano , que establece que los humanos no ocupan una posición privilegiada en el Universo . Como dijo Carter: "Aunque nuestra situación no es necesariamente central , es inevitablemente privilegiada hasta cierto punto". [16] Específicamente, Carter no estuvo de acuerdo con el uso del principio copernicano para justificar el Principio Cosmológico Perfecto , que establece que todas las grandes regionesy los tiempos en el universo deben ser estadísticamente idénticos. Este último principio subyace en la teoría del estado estacionario , que recientemente había sido falsificada por el descubrimiento de 1965 de la radiación cósmica de fondo de microondas . Este descubrimiento fue una prueba inequívoca de que el universo ha cambiado radicalmente con el tiempo (por ejemplo, a través del Big Bang ).

Carter definió dos formas del principio antrópico, una "débil" que se refería sólo a la selección antrópica de ubicaciones privilegiadas del espacio-tiempo en el universo, y una forma "fuerte" más controvertida que abordaba los valores de las constantes fundamentales de la física.

Roger Penrose explicó la forma débil de la siguiente manera:

El argumento se puede utilizar para explicar por qué las condiciones resultan ser las adecuadas para la existencia de vida (inteligente) en la Tierra en la actualidad. Porque si no estuvieran bien, entonces no deberíamos habernos encontrado aquí ahora, sino en otro lugar, en algún otro momento apropiado. Este principio fue utilizado con mucha eficacia por Brandon Carter y Robert Dicke para resolver un problema que había desconcertado a los físicos durante muchos años. El problema se refería a varias relaciones numéricas sorprendentes que se observa que se mantienen entre las constantes físicas (la constante gravitacional , la masa del protón , la edad del universo, etc.). Un aspecto desconcertante de esto fue que algunas de las relaciones se mantienen solo en la época actual de la historia de la Tierra, por lo que parece que, casualmente, vivimos en un momento muy especial (¡más o menos unos pocos millones de años!). Esto fue explicado más tarde, por Carter y Dicke, por el hecho de que esta época coincidió con la vida de las llamadas estrellas de secuencia principal , como el Sol. En cualquier otra época, decía el argumento, no habría vida inteligente alrededor para medir las constantes físicas en cuestión, así que la coincidencia tenía que ser válida, simplemente porque habría vida inteligente alrededor sólo en el momento particular en que la coincidencia se cumpliera.

-  La nueva mente del emperador , capítulo 10

Una razón por la que esto es plausible es que hay muchos otros lugares y momentos en los que podemos imaginarnos encontrándonos. Pero cuando aplicamos el principio fuerte, solo tenemos un universo, con un conjunto de parámetros fundamentales, entonces, ¿cuál es exactamente el punto? Carter ofrece dos posibilidades: primero, podemos usar nuestra propia existencia para hacer "predicciones" sobre los parámetros. Pero en segundo lugar, "como último recurso", podemos convertir estas predicciones en explicaciones por suponiendo que no es más que un universo, de hecho, una colección grande y posiblemente infinito de universos, algo que ahora se llama el multiverso("conjunto de mundos" era el término de Carter), en el que los parámetros (y quizás las leyes de la física) varían entre universos. El principio fuerte se convierte entonces en un ejemplo de un efecto de selección , exactamente análogo al principio débil. Postular un multiverso es ciertamente un paso radical, pero tomarlo podría proporcionar al menos una respuesta parcial a una pregunta aparentemente fuera del alcance de la ciencia normal: "¿Por qué las leyes fundamentales de la física toman la forma particular que observamos y no otra?"

Desde el artículo de Carter de 1973, el término principio antrópico se ha extendido para abarcar una serie de ideas que difieren de manera importante de la suya. Particular confusión fue causada en 1986 por el libro The Anthropic Cosmological Principle de John D. Barrow y Frank Tipler , [17] publicado ese año, que distinguía entre un principio antrópico "débil" y "fuerte" de una manera muy diferente a la de Carter. como se explica en la siguiente sección.

Carter no fue el primero en invocar alguna forma del principio antrópico. De hecho, el biólogo evolutivo Alfred Russel Wallace anticipó el principio antrópico ya en 1904: "Un universo tan vasto y complejo como el que sabemos que existe a nuestro alrededor, puede haber sido absolutamente necesario [...] para producir un mundo que debe adaptarse con precisión en cada detalle para el desarrollo ordenado de la vida que culmina en el hombre ". [18] En 1957, Robert Dicke escribió: "La edad del Universo 'ahora' no es aleatoria sino que está condicionada por factores biológicos [...] [los cambios en los valores de las constantes fundamentales de la física] excluirían la existencia del hombre para considerar el problema ". [19]

Ludwig Boltzmann pudo haber sido uno de los primeros en la ciencia moderna en utilizar el razonamiento antrópico. Antes del conocimiento del Big Bang, los conceptos termodinámicos de Boltzmann pintaron una imagen de un universo que tenía una entropía inexplicablemente baja. Boltzmann sugirió varias explicaciones, una de las cuales se basó en fluctuaciones que podrían producir bolsas de baja entropía o universos de Boltzmann. Si bien la mayor parte del universo no tiene características en este modelo. Para Boltzmann, no tiene nada de especial que la humanidad habite en un universo de Boltzmann, ya que ese es el único lugar donde podría haber vida inteligente. [20] [21]

Variantes

Principio antrópico débil (WAP) ( Carter ): "Debemos estar preparados para tener en cuenta el hecho de que nuestra ubicación en el universo es necesariamente privilegiada en la medida de ser compatible con nuestra existencia como observadores". Tenga en cuenta que para Carter, "ubicación" se refiere a nuestra ubicación en el tiempo y en el espacio.

Principio antrópico fuerte (SAP) (Carter): "[E] l universo (y por lo tanto los parámetros fundamentales de los que depende) debe ser tal que admita la creación de observadores dentro de él en algún momento. Parafraseando a Descartes , cogito ergo mundus talis est . "
La etiqueta latina ("Pienso, luego el mundo es tal [como es]") deja claro que "debe" indica una deducción del hecho de nuestra existencia; la declaración es, por tanto, una perogrullada .

En su libro de 1986, The Anthropic Cosmological Principle , John Barrow y Frank Tipler se apartan de Carter y definen el WAP y SAP de la siguiente manera: [22] [23]

Principio antrópico débil (WAP) (Barrow y Tipler): "Los valores observados de todas las cantidades físicas y cosmológicas no son igualmente probables, pero toman valores restringidos por el requisito de que existan sitios donde la vida basada en el carbono pueda evolucionar y por los requisitos que el universo sea lo suficientemente viejo como para que ya lo haya hecho ". [24]
A diferencia de Carter, restringen el principio a la vida basada en el carbono, en lugar de solo a los "observadores". Una diferencia más importante es que aplican el WAP a las constantes físicas fundamentales, como la constante de estructura fina , el número de dimensiones del espacio-tiempo y la constante cosmológica.—Temas que caen bajo el SAP de Carter.

Principio antrópico fuerte (SAP) (Barrow y Tipler): "El Universo debe tener aquellas propiedades que permitan que la vida se desarrolle dentro de él en alguna etapa de su historia". [25]
Esto se parece mucho al SAP de Carter, pero a diferencia del caso del SAP de Carter, el "deber" es un imperativo, como lo demuestran las siguientes tres posibles elaboraciones del SAP, cada una propuesta por Barrow y Tipler: [26]

  • "Existe un Universo posible 'diseñado' con el objetivo de generar y sustentar 'observadores'".
Esto puede verse simplemente como el argumento del diseño clásico reformulado con el atuendo de la cosmología contemporánea . Implica que el propósito del universo es dar lugar a la vida inteligente , con las leyes de la naturaleza y sus constantes físicas fundamentales establecidas para asegurar que la vida tal como la conocemos emerja y evolucione.
  • "Los observadores son necesarios para crear el Universo".
Barrow y Tipler creen que esta es una conclusión válida de la mecánica cuántica , como ha sugerido John Archibald Wheeler , especialmente a través de su idea de que la información es la realidad fundamental (verlo de bit ) y su Principio antrópico participativo (PAP) que es una interpretación de mecánica cuántica asociada con las ideas de John von Neumann y Eugene Wigner .
  • "Un conjunto de otros universos diferentes es necesario para la existencia de nuestro Universo".
Por el contrario, Carter simplemente dice que un conjunto de universos es necesario para que el SAP cuente como explicación.

Los filósofos John Leslie [27] y Nick Bostrom [21] rechazan el SAP de Barrow y Tipler como una mala interpretación fundamental de Carter. Para Bostrom, el principio antrópico de Carter simplemente nos advierte que debemos tener en cuenta el sesgo antrópico , es decir, el sesgo creado por los efectos de selección antrópica (que Bostrom llama efectos de selección de "observación"), la necesidad de que existan observadores para obtener un resultado. El escribe:

Muchos "principios antrópicos" simplemente se confunden. Algunos, especialmente los que se inspiran en los artículos seminales de Brandon Carter, son sólidos, pero ... son demasiado débiles para hacer un trabajo científico real. En particular, sostengo que la metodología existente no permite que se deriven consecuencias de observación de las teorías cosmológicas contemporáneas, aunque estas teorías claramente pueden ser y están siendo probadas empíricamente por los astrónomos. Lo que se necesita para salvar esta brecha metodológica es una formulación más adecuada de cómo deben tenerse en cuenta los efectos de la selección de observaciones .

-  Sesgo antrópico , Introducción [28]

Supuesto fuerte de auto-muestreo (SSSA) ( Bostrom ): "Cada momento del observador debe razonar como si fuera seleccionado al azar de la clase de todos los momentos del observador en su clase de referencia".
Analizar la experiencia de un observador en una secuencia de "momentos del observador" ayuda a evitar ciertas paradojas; pero la principal ambigüedad es la selección de la "clase de referencia" apropiada: para el WAP de Carter, esto podría corresponder a todos los momentos observadores reales o potenciales en nuestro universo; para el SAP, a todos en el multiverso. El desarrollo matemático de Bostrom muestra que elegir una clase de referencia demasiado amplia o demasiado estrecha conduce a resultados contrarios a la intuición, pero no puede prescribir una elección ideal.

Según Jürgen Schmidhuber , el principio antrópico básicamente dice que la probabilidad condicional de encontrarte en un universo compatible con tu existencia es siempre 1. No permite predicciones adicionales no triviales como "la gravedad no cambiará mañana". Para ganar más poder predictivo, son necesarios supuestos adicionales sobre la distribución previa de universos alternativos . [29] [30]

El dramaturgo y novelista Michael Frayn describe una forma del Principio Antrópico Fuerte en su libro de 2006 The Human Touch , que explora lo que él caracteriza como "la rareza central del Universo":

Es esta simple paradoja. El Universo es muy antiguo y muy grande. La humanidad, en comparación, es solo una pequeña perturbación en un pequeño rincón, y una muy reciente. Sin embargo, el Universo es muy grande y muy antiguo porque estamos aquí para decir que lo es ... Y sin embargo, por supuesto, todos sabemos perfectamente bien que es lo que es, estemos aquí o no. [31]

Carácter del razonamiento antrópico

Carter optó por centrarse en un aspecto tautológico de sus ideas, lo que ha provocado mucha confusión. De hecho, el razonamiento antrópico interesa a los científicos por algo que sólo está implícito en las definiciones formales anteriores, a saber, que debemos considerar seriamente la existencia de otros universos con diferentes valores de los "parámetros fundamentales", es decir, las constantes físicas adimensionales y condiciones iniciales para el Big Bang . Carter y otros han argumentado que la vida tal como la conocemos no sería posible en la mayoría de estos universos. En otras palabras, el universo en el que estamos está afinado.para permitir la vida. Collins y Hawking (1973) caracterizaron la gran idea entonces inédita de Carter como el postulado de que "no hay un universo, sino un conjunto infinito de universos con todas las condiciones iniciales posibles". [32] Si se concede esto, el principio antrópico proporciona una explicación plausible para el ajuste fino de nuestro universo: el universo "típico" no está ajustado, pero con suficientes universos, una pequeña fracción será capaz de sustentar vida inteligente. El nuestro debe ser uno de estos, por lo que el ajuste fino observado no debería ser motivo de asombro.

Aunque los filósofos han discutido conceptos relacionados durante siglos, a principios de la década de 1970 la única teoría física genuina que producía un tipo de multiverso era la interpretación de los muchos mundos de la mecánica cuántica . Esto permitiría variaciones en las condiciones iniciales, pero no en las constantes verdaderamente fundamentales. Desde entonces, se han sugerido una serie de mecanismos para producir un multiverso: consulte la revisión de Max Tegmark . [33] Un desarrollo importante en la década de 1980 fue la combinación de la teoría de la inflación con la hipótesis de que algunos parámetros están determinados por la ruptura de simetría.en el universo primitivo, lo que permite que los parámetros previamente considerados como "constantes fundamentales" varíen en distancias muy grandes, erosionando así la distinción entre los principios débiles y fuertes de Carter. A principios del siglo XXI, el paisaje de cuerdas surgió como un mecanismo para variar esencialmente todas las constantes, incluido el número de dimensiones espaciales. [nota 2]

La idea antrópica de que los parámetros fundamentales se seleccionan entre una multitud de posibilidades diferentes (cada una actual en algún universo u otro) contrasta con la esperanza tradicional de los físicos de una teoría de todo sin parámetros libres. Como dijo Albert Einstein : "Lo que realmente me interesa es si Dios tuvo alguna opción en la creación del mundo". En 2002, algunos defensores del candidato principal para una "teoría del todo", la teoría de cuerdas , proclamaron "el fin del principio antrópico" [34] ya que no habría parámetros libres para seleccionar. En 2003, sin embargo, Leonard Susskinddeclaró: "... parece plausible que el paisaje sea inimaginablemente grande y diverso. Nos guste o no, este es el tipo de comportamiento que da crédito al Principio Antrópico". [35]

La forma moderna de un argumento de diseño viene dada por el diseño inteligente . Los defensores del diseño inteligente a menudo citan las observaciones de ajuste fino que (en parte) precedieron a la formulación del principio antrópico por Carter como prueba de un diseñador inteligente. Los oponentes del diseño inteligente no se limitan a aquellos que plantean la hipótesis de que existen otros universos; también pueden argumentar, antiantrópicamente, que el universo está menos ajustado de lo que se suele afirmar, o que aceptar el ajuste fino como un hecho bruto es menos asombroso que la idea de un creador inteligente. Además, incluso aceptando ajustes finos, Sober (2005) [36] e Ikeda y Jefferys , [37] [38] argumentan que el Principio Antrópico, tal como se afirma convencionalmente, en realidad socava el diseño inteligente.

El libro de Paul Davies The Goldilocks Enigma (2006) revisa el estado actual del debate sobre el ajuste fino en detalle y concluye enumerando las siguientes respuestas a ese debate: [ página necesaria ]

  1. El universo absurdo: nuestro universo resulta ser como es.
  2. El universo único: hay una unidad subyacente profunda en la física que requiere que el Universo sea como es. Alguna Teoría del Todo explicará por qué las diversas características del Universo deben tener exactamente los valores que vemos.
  3. El multiverso: existen múltiples universos, que tienen todas las combinaciones posibles de características, e inevitablemente nos encontramos dentro de un universo que nos permite existir.
  4. Diseño inteligente: un creador diseñó el Universo con el propósito de soportar la complejidad y el surgimiento de la inteligencia.
  5. El principio de vida: hay un principio subyacente que obliga al Universo a evolucionar hacia la vida y la mente.
  6. El universo autoexplicativo: Un ciclo explicativo o causal cerrado: "quizás sólo puedan existir universos con capacidad de conciencia". Este es el Principio Antrópico Participativo (PAP) de Wheeler .
  7. El universo falso: vivimos dentro de una simulación de realidad virtual .

Aquí se omite el modelo de selección natural cosmológica de Lee Smolin , también conocido como universos fecundos , que propone que los universos tienen "descendencia" que son más abundantes si se asemejan a nuestro universo. Véase también Gardner (2005). [39]

Claramente, cada una de estas hipótesis resuelve algunos aspectos del rompecabezas, mientras que deja otros sin respuesta. Los seguidores de Carter admitirían solo la opción 3 como una explicación antrópica, mientras que de la 3 a la 6 están cubiertas por diferentes versiones del SAP de Barrow y Tipler (que también incluiría 7 si se considera una variante de 4, como en Tipler 1994).

El principio antrópico, al menos tal como lo concibió Carter, puede aplicarse a escalas mucho más pequeñas que el universo entero. Por ejemplo, Carter (1983) [40] invirtió la línea habitual de razonamiento y señaló que al interpretar el registro evolutivo, se deben tener en cuenta consideraciones cosmológicas y astrofísicas . Con esto en mente, Carter concluyó que, dadas las mejores estimaciones de la edad del universo , la cadena evolutiva que culmina en Homo sapiens probablemente admite solo uno o dos eslabones de baja probabilidad.

Evidencia observacional

Ninguna posible evidencia observacional se apoya en el WAP de Carter, ya que es simplemente un consejo para el científico y no afirma nada discutible. La prueba obvia del SAP de Barrow, que dice que el universo es "necesario" para sustentar la vida, es encontrar evidencia de vida en universos distintos al nuestro. Cualquier otro universo es, según la mayoría de las definiciones, inobservable (de lo contrario, estaría incluido en nuestra porción de este universo). Por tanto, en principio, el SAP de Barrow no se puede falsificar observando un universo en el que no puede existir un observador.

El filósofo John Leslie [41] afirma que Carter SAP (con multiverso ) predice lo siguiente:

  • La teoría física evolucionará para fortalecer la hipótesis de que las transiciones de fase tempranas ocurren de manera probabilística en lugar de determinista, en cuyo caso no habrá una razón física profunda para los valores de las constantes fundamentales;
  • Varias teorías para generar múltiples universos resultarán sólidas;
  • La evidencia de que el universo está bien afinado continuará acumulándose;
  • No se descubrirá vida con una química sin carbono ;
  • Los estudios matemáticos de la formación de galaxias confirmarán que es sensible a la tasa de expansión del universo .

Hogan [42] ha enfatizado que sería muy extraño si todas las constantes fundamentales estuvieran estrictamente determinadas, ya que esto nos dejaría sin una explicación fácil para un aparente ajuste fino. De hecho, podríamos tener que recurrir a algo parecido al SAP de Barrow y Tipler: no habría opción para que un universo así no sustente la vida.

Se pueden hacer predicciones probabilísticas de valores de parámetros dadas:

  1. un multiverso particular con una " medida ", es decir, una "densidad de universos" bien definida (por lo que, para el parámetro X , se puede calcular la probabilidad previa P ( X 0 ) dX de que X esté en el rango X 0 < X < X 0 + dX ) y
  2. una estimación del número de observadores en cada universo, N ( X ) (por ejemplo, esto podría tomarse como proporcional al número de estrellas en el universo).

La probabilidad de observar el valor X es entonces proporcional a N ( X ) P ( X ). Una característica genérica de un análisis de esta naturaleza es que los valores esperados de las constantes físicas fundamentales no deben estar "sobreajustados", es decir, si hay algún valor predicho perfectamente sintonizado (por ejemplo, cero), el valor observado no necesita estar más cerca de ese valor predicho de lo que se requiere para hacer la vida posible. El valor pequeño pero finito de la constante cosmológica puede considerarse como una predicción exitosa en este sentido.

Una cosa que no contaría como evidencia para el Principio Antrópico es la evidencia de que la Tierra o el Sistema Solar ocuparon una posición privilegiada en el universo, en violación del principio copernicano (para una posible evidencia contraria a este principio, ver principio copernicano ), a menos que exista Había alguna razón para pensar que esa posición era una condición necesaria para nuestra existencia como observadores.

Aplicaciones del principio

La nucleosíntesis del carbono-12

Fred Hoyle pudo haber invocado el razonamiento antrópico para predecir un fenómeno astrofísico. Se dice que razonó, a partir de la prevalencia en la Tierra de formas de vida cuya química se basaba en núcleos de carbono-12 , que debe haber una resonancia no descubierta en el núcleo de carbono-12 que facilite su síntesis en interiores estelares a través del proceso triple-alfa. . Luego calculó que la energía de esta resonancia no descubierta era de 7,6 millones de electronvoltios . [43] [44] El grupo de investigación de Willie Fowler pronto encontró esta resonancia, y su energía medida estuvo cerca de la predicción de Hoyle.

Sin embargo, en 2010 Helge Kragh argumentó que Hoyle no usó el razonamiento antrópico para hacer su predicción, ya que hizo su predicción en 1953 y el razonamiento antrópico no adquirió prominencia hasta 1980. Lo llamó un "mito antrópico", diciendo que Hoyle y otros hicieron una conexión a posteriori entre el carbono y la vida décadas después del descubrimiento de la resonancia.

Una investigación de las circunstancias históricas de la predicción y su posterior confirmación experimental muestra que Hoyle y sus contemporáneos no asociaron el nivel en el núcleo de carbono con la vida en absoluto. [45]

Inflación cósmica

Don Page criticó toda la teoría de la inflación cósmica de la siguiente manera. [46] Hizo hincapié en que las condiciones iniciales que hicieron posible una flecha termodinámica del tiempo en un universo con un origen Big Bang , deben incluir la suposición de que en la singularidad inicial, la entropía del universo era baja y, por tanto, extremadamente improbable. Paul Davies refutó esta crítica invocando una versión inflacionaria del principio antrópico. [47]Si bien Davies aceptó la premisa de que el estado inicial del universo visible (que llenaba una cantidad microscópica de espacio antes de inflarse) tenía que poseer un valor de entropía muy bajo, debido a fluctuaciones cuánticas aleatorias, para explicar la flecha termodinámica del tiempo observada, consideró este hecho una ventaja para la teoría. El hecho de que la pequeña porción de espacio desde la cual creció nuestro universo observable tuviera que ser extremadamente ordenada, para permitir que el universo post-inflación tenga una flecha del tiempo, hace innecesario adoptar hipótesis "ad hoc" sobre el estado de entropía inicial, hipótesis otras teorías del Big Bang requieren.

Teoría de cuerdas

La teoría de cuerdas predice una gran cantidad de universos posibles, llamados "fondos" o "vacíos". El conjunto de estos vacíos a menudo se denomina " multiverso " o " paisaje antrópico " o "paisaje de cuerdas". Leonard Susskind ha argumentado que la existencia de un gran número de vacíos coloca al razonamiento antrópico en un terreno firme: solo se observan los universos cuyas propiedades permiten la existencia de observadores, mientras que un conjunto posiblemente mucho mayor de universos que carecen de tales propiedades pasa desapercibido. [35]

Steven Weinberg [48] cree que los cosmólogos comprometidos con el no teísmo pueden apropiarse del Principio Antrópico , y se refiere a ese Principio como un "punto de inflexión" en la ciencia moderna porque su aplicación al paisaje de cuerdas "puede explicar cómo las constantes de la naturaleza que observamos puede tomar valores adecuados para la vida sin ser afinado por un creador benévolo ". Otros, sobre todo David Gross, pero también Lubos Motl , Peter Woit y Lee Smolin, argumentan que esto no es predictivo. Max Tegmark , [49] Mario Livio y Martin Rees [50] argumentan que solo algunos aspectos de una teoría física necesitan ser observables y / o comprobables para que la teoría sea aceptada, y que muchas teorías bien aceptadas están lejos de ser completamente comprobables en la actualidad.

Jürgen Schmidhuber (2000-2002) señala que la teoría de la inferencia inductiva universal de Ray Solomonoff y sus extensiones ya proporcionan un marco para maximizar nuestra confianza en cualquier teoría, dada una secuencia limitada de observaciones físicas y alguna distribución previa en el conjunto de posibles explicaciones del universo.

Dimensiones del espacio-tiempo

Propiedades de los espaciotiempos n + m -dimensionales

Hay dos tipos de dimensiones: espacial (bidireccional) y temporal (unidireccional). [51] Sea N el número de dimensiones espaciales y T el número de dimensiones temporales . Que N = 3 y T = 1, dejando de lado las dimensiones compactadas invocadas por la teoría de cuerdas e indetectables hasta la fecha, puede explicarse apelando a las consecuencias físicas de dejar que N difiera de 3 y T difiera de 1. El argumento es a menudo de un tipo carácter antrópico y posiblemente el primero de su tipo, aunque antes de que el concepto completo se pusiera de moda.

La noción implícita de que la dimensionalidad del universo es especial se atribuye en primer lugar a Gottfried Wilhelm Leibniz , quien en el Discurso de la metafísica sugirió que el mundo es " el que es al mismo tiempo el más simple en hipótesis y el más rico en fenómenos ". [52] Immanuel Kant argumentó que el espacio tridimensional era una consecuencia de la ley del cuadrado inverso de la gravitación universal . Si bien el argumento de Kant es históricamente importante, John D. Barrow dice que "pone el chiste al revés: es la tridimensionalidad del espacio lo que explica por qué vemos las leyes de la fuerza del cuadrado inverso en la naturaleza, y no al revés". (Barrow 2002: 204). [nota 3]

En 1920, Paul Ehrenfest demostró que si solo hay una dimensión temporal y más de tres dimensiones espaciales, la órbita de un planeta alrededor de su Sol no puede permanecer estable. Lo mismo ocurre con la órbita de una estrella alrededor del centro de su galaxia . [53] Ehrenfest también mostró que si hay un número par de dimensiones espaciales, entonces las diferentes partes de un impulso de onda viajarán a diferentes velocidades. Si haydimensiones espaciales, donde k es un número entero positivo, los impulsos de onda se distorsionan. En 1922, Hermann Weyl mostró que Maxwell teoría de la 's electromagnetismo sólo funciona con tres dimensiones espaciales y una de tiempo. [54] Finalmente, Tangherlini demostró en 1963 que cuando hay más de tres dimensiones espaciales, los orbitales de electrones alrededor de los núcleos no pueden ser estables; los electrones caerían en el núcleo o se dispersarían. [55]

Max Tegmark amplía el argumento anterior de la siguiente manera antrópica. [56] Si T difiere de 1, el comportamiento de los sistemas físicos no podría predecirse de manera confiable a partir del conocimiento de las ecuaciones diferenciales parciales relevantes . En un universo así, no podría surgir vida inteligente capaz de manipular la tecnología. Además, si T > 1, Tegmark sostiene que los protones y los electrones serían inestables y podrían desintegrarse en partículas con una masa mayor que ellos mismos. (Esto no es un problema si las partículas tienen una temperatura suficientemente baja.) N = 1 y T = 3 tiene la propiedad peculiar de quela velocidad de la luz en el vacío es un límite inferior de la velocidad de la materia; toda la materia consta de taquiones . [56]

Por último, si N <3, la gravitación de cualquier tipo se vuelve problemática y el universo es probablemente demasiado simple para contener observadores. Por ejemplo, cuando N <3, los nervios no pueden cruzarse sin cruzarse. [56]

Por lo tanto, los argumentos antrópicos y de otro tipo descartan todos los casos excepto N = 3 y T = 1, que describe el mundo que nos rodea.

En 2019, James Scargill argumentó que la vida compleja puede ser posible con dos dimensiones espaciales. Según Scargill, una teoría de la gravedad puramente escalar puede permitir una fuerza gravitacional local, y las redes 2D pueden ser suficientes para redes neuronales complejas. [57] [58]

Interpretaciones metafísicas

Algunas de las disputas y especulaciones metafísicas incluyen, por ejemplo, intentos de respaldar la interpretación anterior de Pierre Teilhard de Chardin del universo como centrado en Cristo (compárese con el Punto Omega ), expresando una creatio evolutiva en lugar de la noción más antigua de creatio continua . [59] Desde una perspectiva estrictamente laica y humanista, también permite volver a poner a los seres humanos en el centro, un cambio antropogénico en la cosmología. [59] Karl W. Giberson [60] ha sido algo lacónico al afirmar que

Lo que surge es la sugerencia de que la cosmología puede por fin estar en posesión de alguna materia prima para un  mito de la creación posmoderno .

-  Karl W. Giberson

William Sims Bainbridge no estuvo de acuerdo con el optimismo de De Chardin sobre un futuro Punto Omega al final de la historia, argumentando que lógicamente estamos atrapados en el Punto Omicrón, en medio del alfabeto griego en lugar de avanzar hasta el final, porque el universo no necesita tener cualquier característica que apoye nuestro progreso técnico posterior, si el principio antrópico simplemente requiere que sea adecuado para nuestra evolución hasta este punto. [61]

El principio cosmológico antrópico

Un estudio exhaustivo del principio antrópico es el libro The Anthropic Cosmological Principle de John D. Barrow , cosmólogo , y Frank J. Tipler , cosmólogo y físico matemático . Este libro expone en detalle las muchas coincidencias y limitaciones antrópicas conocidas, incluidas muchas encontradas por sus autores. Si bien el libro es principalmente un trabajo de astrofísica teórica , también toca la física cuántica , la química y las ciencias de la tierra . Todo un capítulo sostiene que el Homo sapiens es, con alta probabilidad, la única especie inteligenteen la Vía Láctea .

El libro comienza con una revisión extensa de muchos temas en la historia de las ideas que los autores consideran relevantes para el principio antrópico, porque los autores creen que el principio tiene antecedentes importantes en las nociones de teleología y diseño inteligente . Discuten los escritos de Fichte , Hegel , Bergson y Alfred North Whitehead , y la cosmología del Punto Omega de Teilhard de Chardin . Barrow y Tipler distinguen cuidadosamente el razonamiento teleológico del eutaxiológicorazonamiento; el primero afirma que el orden debe tener un propósito consecuente; este último afirma más modestamente que el orden debe tener una causa planificada. Atribuyen esta distinción importante, pero casi siempre pasada por alto, a un oscuro libro de 1883 de LE Hicks. [62]

Al ver poco sentido en un principio que requiere que surja la vida inteligente mientras permanecen indiferentes a la posibilidad de su eventual extinción, Barrow y Tipler proponen el principio antrópico final (FAP): el procesamiento inteligente de información debe existir en el universo y, una vez que llega a existir, nunca se extinguirá. [63]

Barrow y Tipler sostienen que la FAP es tanto una declaración física válida como "estrechamente relacionada con los valores morales". La FAP impone fuertes restricciones a la estructura del universo , restricciones que se desarrollaron más en La física de la inmortalidad de Tipler . [64] Una de esas limitaciones es que el universo debe terminar en un Big Crunch , lo que parece poco probable en vista de las conclusiones provisionales extraídas desde 1998 sobre la energía oscura , basadas en observaciones de supernovas muy distantes .

En su reseña [65] de Barrow y Tipler, Martin Gardner ridiculizó a la FAP al citar las dos últimas oraciones de su libro como la definición de un Principio Antrópico Completamente Ridículo (CRAP):

En el instante en que se alcance el Punto Omega , la vida habrá ganado el control de toda la materia y las fuerzas no solo en un solo universo, sino en todos los universos cuya existencia es lógicamente posible; la vida se habrá extendido a todas las regiones espaciales en todos los universos que podrían existir lógicamente, y habrá almacenado una cantidad infinita de información, incluidos todos los bits de conocimiento que es lógicamente posible conocer. Y este es el final. [66]

Recepción y controversias

Carter se ha arrepentido con frecuencia de su propia elección de la palabra "antrópico", porque transmite la impresión engañosa de que el principio involucra a humanos específicamente, más que a observadores inteligentes en general. [67] Otros [68] han criticado la palabra "principio" por ser demasiado grandiosa para describir aplicaciones sencillas de los efectos de selección .

Una crítica común al SAP de Carter es que es un deus ex machina fácil que desalienta las búsquedas de explicaciones físicas. Para citar a Penrose de nuevo: "Los teóricos tienden a invocarlo cuando no tienen una teoría lo suficientemente buena para explicar los hechos observados". [69]

El SAP de Carter y el WAP de Barrow y Tipler han sido descartados como obviedades o tautologías triviales , es decir, declaraciones verdaderas únicamente en virtud de su forma lógica y no porque una afirmación sustantiva se haga y se apoye en la observación de la realidad. Como tales, son criticados como una forma elaborada de decir, "Si las cosas fueran diferentes, serían diferentes", que es una declaración válida, pero no hace una afirmación de una alternativa fáctica sobre otra.

Los críticos del SAP de Barrow y Tipler afirman que no es comprobable ni falsable y, por lo tanto, no es una declaración científica sino filosófica. Se ha hecho la misma crítica contra la hipótesis de un multiverso , aunque algunos argumentan [70] que hace predicciones falsables. Una versión modificada de esta crítica es que entendemos tan poco sobre el surgimiento de la vida, especialmente la vida inteligente, que es efectivamente imposible calcular el número de observadores en cada universo. Además, la distribución previa de universos en función de las constantes fundamentales se modifica fácilmente para obtener cualquier resultado deseado. [71]

Muchas críticas se centran en versiones del principio antrópico fuerte, como el principio cosmológico antrópico de Barrow y Tipler , que son nociones teleológicas que tienden a describir la existencia de la vida como un requisito previo necesario para las constantes observables de la física. Del mismo modo, Stephen Jay Gould , [72] [73] Michael Shermer , [74]y otros afirman que las versiones más fuertes del principio antrópico parecen revertir causas y efectos conocidos. Gould comparó la afirmación de que el universo está afinado para el beneficio de nuestro tipo de vida con decir que las salchichas se hicieron largas y estrechas para que pudieran caber en los bollos modernos de salchichas, o decir que los barcos se habían inventado para albergar percebes . Estos críticos citan la vasta evidencia física, fósil, genética y otra evidencia biológica consistente con la vida que ha sido ajustada a través de la selección natural para adaptarse al entorno físico y geofísico en el que existe la vida. La vida parece haberse adaptado al universo y no al revés.

Algunas aplicaciones del principio antrópico han sido criticadas como argumento por falta de imaginación , por asumir tácitamente que los compuestos de carbono y el agua son la única química posible de la vida (a veces llamada " chovinismo del carbono ", ver también bioquímica alternativa ). [75] El rango de constantes físicas fundamentales consistentes con la evolución de la vida basada en el carbono también puede ser más amplio de lo que han argumentado aquellos que abogan por un universo afinado . [76] Por ejemplo, Harnik et al. [77] proponen un Universo Débil en el que la fuerza nuclear débilestá eliminado. Muestran que esto no tiene un efecto significativo en las otras interacciones fundamentales , siempre que se realicen algunos ajustes en el funcionamiento de esas interacciones. Sin embargo, si se violaran algunos de los detalles afinados de nuestro universo, se descartarían estructuras complejas de cualquier tipo: estrellas , planetas , galaxias , etc.

Lee Smolin ha ofrecido una teoría diseñada para mejorar la falta de imaginación de la que se ha acusado a los principios antrópicos. Él presenta su teoría de universos fecundos , que asume que los universos tienen "descendencia" a través de la creación de agujeros negros cuyos universos descendientes tienen valores de constantes físicas que dependen de las del universo madre. [78]

Los filósofos de la cosmología John Earman , [79] Ernan McMullin , [80] y Jesús Mosterín sostienen que "en su versión débil, el principio antrópico es una mera tautología, que no nos permite explicar ni predecir nada de lo que hicimos. No lo sé ya. En su versión fuerte, es una especulación gratuita ”. [81] Una crítica adicional de Mosterín se refiere a la inferencia "antrópica" defectuosa de la asunción de una infinidad de mundos a la existencia de uno como el nuestro:

La sugerencia de que una infinidad de objetos caracterizados por ciertos números o propiedades implica la existencia entre ellos de objetos con cualquier combinación de esos números o características [...] es errónea. Un infinito no implica en absoluto que ningún arreglo esté presente o se repita. [...] La suposición de que todos los mundos posibles se realizan en un universo infinito es equivalente a la afirmación de que cualquier conjunto infinito de números contiene todos los números (o al menos todos los números de Gödel de las secuencias [definitorias]), lo cual es obviamente falso .

Ver también

  • Arthur Schopenhauer  - filósofo alemán (1788-1860) (un precursor inmediato de la idea)
  • Big Bounce  : modelo cosmológico hipotético para el origen del universo conocido
  • Cerebro de Boltzmann  : cerebro formado por fluctuación termodinámica (experimento mental)
  • Argumento del fin del mundo  : escenario del fin del mundo sobre los nacimientos humanos
  • Paradoja de Fermi  : contradicción entre la falta de evidencia y estimaciones de alta probabilidad de existencia de civilizaciones extraterrestres
  • A Fórmula de Deus - Novela de José Rodrigues dos Santos que discute el principio antrópico
  • Principio de Ricitos de Oro  : analogía para condiciones óptimas
  • Gran filtro  : lo que sea que impida que las civilizaciones interestelares surjan de materia no viviente
  • Teorema del mono infinito  : resultado contradictorio en la probabilidad
  • La falacia del jugador inverso
  • Hipótesis del universo matemático  - teoría cosmológica
  • Principio de mediocridad  - concepto filosófico
  • Naturalismo metafísico
  • Neocatastrofismo  : hipótesis de que los eventos que exterminan la vida, como los estallidos de rayos gamma, han actuado como un mecanismo de regulación galáctica en la Vía Láctea tras el surgimiento de la vida compleja.
  • Charco pensando
  • Masa de quarks y simpatía por la vida
  • Hipótesis de la tierra rara  - Hipótesis que la vida extraterrestre complejo es improbable y extremadamente raro
  • Proceso triple-alfa  : cadena de reacción de fusión nuclear que convierte helio en carbono
  • ¿Por qué hay algo en absoluto  ? Pregunta metafísica

Notas

  1. ^ "antrópico" significa "de o perteneciente a la humanidad o los seres humanos".
  2. ^ Estrictamente hablando, el número de dimensiones no compactas, consulte Teoría de cuerdas .
  3. ^ Esto se debe a que la ley de la gravitación (o cualquier otra ley del cuadrado inverso ) se deriva del concepto de flujo y la relación proporcional de la densidad de flujo y la intensidad del campo. Si N = 3, entonces los objetos sólidos tridimensionales tienen áreas de superficie proporcionales al cuadrado de su tamaño en cualquier dimensión espacial seleccionada. En particular, una esfera de radio r tiene un área de 4π r  2 . De manera más general, en un espacio de N dimensiones, la fuerza de la atracción gravitacional entre dos cuerpos separados por una distancia de r sería inversamente proporcional a r N −1 .

Notas al pie

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Enlaces externos

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