Princípio antrópico - Anthropic principle

O princípio antrópico é o princípio de que há um limite inferior restritivo sobre o quão estatisticamente prováveis ​​são nossas observações do universo, dado que só poderíamos existir no tipo particular de universo capaz de desenvolver e sustentar vida senciente. Os defensores do princípio antrópico argumentam que ele explica por que este universo tem a idade e as constantes físicas fundamentais necessárias para acomodar a vida consciente, uma vez que se qualquer um fosse diferente, não estaríamos por perto para fazer observações. O raciocínio antrópico é freqüentemente usado para lidar com a noção de que o universo parece estar ajustado .

Existem muitas formulações diferentes do princípio antrópico. O filósofo Nick Bostrom os conta aos trinta, mas os princípios subjacentes podem ser divididos em formas "fracas" e "fortes", dependendo dos tipos de afirmações cosmológicas que envolvem. O princípio antrópico fraco ( WAP ), como o definido por Brandon Carter , afirma que o ajuste fino ostensivo do universo é o resultado de viés de seleção (especificamente viés de sobrevivência ). Na maioria das vezes, esses argumentos baseiam-se em alguma noção do multiverso para que haja uma população estatística de universos para seleção. No entanto, um único vasto universo é suficiente para a maioria das formas de WAP que não lidam especificamente com o ajuste fino. O princípio antrópico forte ( SAP ), conforme proposto por John D. Barrow e Frank Tipler , afirma que o universo é, em certo sentido, compelido a ter vida consciente e sapiente emergindo dentro dele.

Definição e base

O princípio foi formulado como uma resposta a uma série de observações de que as leis da natureza e os parâmetros do universo assumem valores que são consistentes com as condições de vida como a conhecemos , em vez de um conjunto de valores que não seriam consistentes com a vida em Terra . O princípio antrópico afirma que isso é uma necessidade , porque se a vida fosse impossível, nenhuma entidade viva estaria lá para observá-la e, portanto, não seria conhecida. Ou seja, deve ser possível observar algum universo e, portanto, as leis e constantes de qualquer tal universo devem acomodar essa possibilidade.

O termo antrópico em "princípio antrópico" tem sido considerado impróprio . Apesar de destacar nosso tipo de vida baseada no carbono, nenhum dos fenômenos perfeitamente sintonizados requer vida humana ou algum tipo de chauvinismo do carbono . Qualquer forma de vida ou qualquer forma de átomo pesado, pedra, estrela ou galáxia serviria; nada especificamente humano ou antrópico está envolvido.

O princípio antrópico deu origem a alguma confusão e controvérsia, em parte porque a frase foi aplicada a várias idéias distintas. Todas as versões do princípio foram acusadas de desencorajar a busca por uma compreensão física mais profunda do universo. O princípio antrópico é frequentemente criticado por falta de falseabilidade e, portanto, seus críticos podem apontar que o princípio antrópico é um conceito não científico, embora o princípio antrópico fraco, "as condições que são observadas no universo devem permitir a existência do observador", é "fácil" de apoiar em matemática e filosofia, ou seja, é uma tautologia ou truísmo . No entanto, construir um argumento substantivo com base em um fundamento tautológico é problemático. Variantes mais fortes do princípio antrópico não são tautologias e, portanto, fazem afirmações consideradas controversas por alguns e que dependem de verificação empírica.

'Coincidências' antrópicas

Em 1961, Robert Dicke observou que a idade do universo , conforme vista por observadores vivos, não pode ser aleatória. Em vez disso, fatores biológicos restringem o universo a estar mais ou menos em uma "idade de ouro", nem muito jovem nem muito velho. Se o universo tivesse um décimo da idade atual, não teria havido tempo suficiente para acumular níveis apreciáveis ​​de metalicidade (níveis de elementos além de hidrogênio e hélio ), especialmente carbono , por nucleossíntese . Ainda não existiam pequenos planetas rochosos. Se o universo fosse 10 vezes mais velho do que realmente é, a maioria das estrelas seria muito velha para permanecer na sequência principal e teria se transformado em anãs brancas , além das mais escuras anãs vermelhas , e os sistemas planetários estáveis ​​já teriam chegado ao fim . Assim, Dicke explicou a coincidência entre grandes números adimensionais construídos a partir das constantes da física e a idade do universo, uma coincidência que inspirou a teoria G-variável de Dirac .

Dicke mais tarde argumentou que a densidade da matéria no universo deve ser quase exatamente a densidade crítica necessária para evitar o Big Crunch (o argumento das "coincidências de Dicke" ). As medições mais recentes podem sugerir que a densidade observada da matéria bariônica e algumas previsões teóricas da quantidade de matéria escura respondem por cerca de 30% dessa densidade crítica, com o resto contribuído por uma constante cosmológica . Steven Weinberg deu uma explicação antrópica para esse fato: ele notou que a constante cosmológica tem um valor notavelmente baixo, cerca de 120 ordens de magnitude menor do que o valor que a física das partículas prevê (isso foi descrito como a "pior previsão da física"). No entanto, se a constante cosmológica fosse apenas várias ordens de magnitude maior do que seu valor observado, o universo sofreria uma inflação catastrófica , o que impediria a formação de estrelas e, portanto, de vida.

Os valores observados das constantes físicas adimensionais (como a constante de estrutura fina ) que governam as quatro interações fundamentais são equilibrados como se fossem ajustados para permitir a formação de matéria comumente encontrada e, subsequentemente, o surgimento de vida. Um ligeiro aumento na forte interação ligaria o dineutron e o diproton e converteria todo o hidrogênio no universo inicial em hélio; da mesma forma, um aumento na interação fraca também converteria todo o hidrogênio em hélio. A água, assim como estrelas estáveis ​​com vida suficientemente longa, ambas essenciais para o surgimento da vida como a conhecemos, não existiriam. De modo mais geral, pequenas mudanças nas forças relativas das quatro interações fundamentais podem afetar muito a idade, estrutura e capacidade de vida do universo.

Origem

A frase "princípio antrópico" apareceu pela primeira vez na contribuição de Brandon Carter para um simpósio de 1973 em Cracóvia em homenagem ao 500º aniversário de Copérnico . Carter, um astrofísico teórico, articulou o Princípio Antrópico em reação ao Princípio de Copérnico , que afirma que os humanos não ocupam uma posição privilegiada no Universo . Como disse Carter: "Embora nossa situação não seja necessariamente central , é inevitavelmente privilegiada até certo ponto." Especificamente, Carter discordou de usar o princípio de Copérnico para justificar o Princípio Cosmológico Perfeito , que afirma que todas as grandes regiões e tempos no universo devem ser estatisticamente idênticos. O último princípio fundamenta a teoria do estado estacionário , que foi recentemente falsificada pela descoberta de 1965 da radiação cósmica de fundo em microondas . Essa descoberta foi uma evidência inequívoca de que o universo mudou radicalmente ao longo do tempo (por exemplo, por meio do Big Bang ).

Carter definiu duas formas do princípio antrópico, uma "fraca", que se referia apenas à seleção antrópica de localizações privilegiadas do espaço-tempo no universo, e uma forma "forte" mais controversa que abordava os valores das constantes fundamentais da física.

Roger Penrose explicou a forma fraca da seguinte forma:

O argumento pode ser usado para explicar por que as condições são adequadas para a existência de vida (inteligente) na Terra atualmente. Pois se eles não estivessem apenas certos, então não deveríamos estar aqui agora, mas em outro lugar, em algum outro momento apropriado. Esse princípio foi usado com muita eficácia por Brandon Carter e Robert Dicke para resolver um problema que intrigava os físicos por muitos anos. A questão dizia respeito a várias relações numéricas notáveis ​​que se observam manter entre as constantes físicas (a constante gravitacional , a massa do próton , a idade do universo , etc.). Um aspecto intrigante disso é que algumas das relações se mantêm apenas na época atual da história da Terra, então, parece que, coincidentemente, estamos vivendo em uma época muito especial (mais ou menos alguns milhões de anos!). Isso foi explicado mais tarde, por Carter e Dicke, pelo fato de que essa época coincidiu com o tempo de vida das chamadas estrelas da sequência principal , como o sol. Em qualquer outra época, corria o argumento, não haveria vida inteligente por perto para medir as constantes físicas em questão - então a coincidência tinha que se manter, simplesmente porque haveria vida inteligente por aí apenas no momento específico em que a coincidência se sustentasse!

-  A Nova Mente do Imperador , Capítulo 10

Um dos motivos pelos quais isso é plausível é que existem muitos outros lugares e momentos em que podemos imaginar que nos encontramos. Mas, ao aplicar o princípio forte, temos apenas um universo, com um conjunto de parâmetros fundamentais, então qual é exatamente o que está sendo dito? Carter oferece duas possibilidades: primeiro, podemos usar nossa própria existência para fazer "previsões" sobre os parâmetros. Mas em segundo lugar, "como último recurso", podemos converter essas previsões em explicações , assumindo que não é mais do que um universo, na verdade, uma coleção grande e possivelmente infinito de universos, algo que agora é chamado o multiverso ( "conjunto mundo" foi o termo de Carter), em que os parâmetros (e talvez as leis da física) variam entre os universos. O princípio forte torna-se então um exemplo de efeito de seleção , exatamente análogo ao princípio fraco. Postular um multiverso é certamente um passo radical, mas tomá-lo poderia fornecer pelo menos uma resposta parcial a uma pergunta aparentemente fora do alcance da ciência normal: "Por que as leis fundamentais da física assumem a forma particular que observamos e não outra?"

Desde o artigo de Carter de 1973, o termo princípio antrópico foi estendido para cobrir uma série de idéias que diferem das dele em aspectos importantes. Uma confusão particular foi causada em 1986 pelo livro The Anthropic Cosmological Principle de John D. Barrow e Frank Tipler , publicado naquele ano, que distinguia entre um princípio antrópico "fraco" e "forte" de uma forma muito diferente do de Carter, conforme discutido em a próxima seção.

Carter não foi o primeiro a invocar alguma forma do princípio antrópico. Na verdade, o biólogo evolucionista Alfred Russel Wallace antecipou o princípio antrópico já em 1904: "Um universo tão vasto e complexo como aquele que sabemos que existe ao nosso redor, pode ter sido absolutamente necessário [...] para produzir um mundo que deve ser precisamente adaptado em cada detalhe para o desenvolvimento ordenado da vida culminando no homem. " Em 1957, Robert Dicke escreveu: "A idade do Universo 'agora' não é aleatória, mas condicionada por fatores biológicos [...] [mudanças nos valores das constantes fundamentais da física] impediriam a existência do homem de considerar o problema."

Ludwig Boltzmann pode ter sido um dos primeiros na ciência moderna a usar o raciocínio antrópico. Antes do conhecimento do Big Bang, os conceitos termodinâmicos de Boltzmann pintaram um quadro de um universo que tinha uma entropia inexplicavelmente baixa. Boltzmann sugeriu várias explicações, uma das quais dependia de flutuações que poderiam produzir bolsões de baixa entropia ou universos de Boltzmann. Enquanto a maior parte do universo não tem características neste modelo. Para Boltzmann, é normal que a humanidade habite um universo Boltzmann, já que esse é o único lugar onde a vida inteligente poderia estar.

Variantes

Princípio antrópico fraco (WAP) ( Carter ): "Devemos estar preparados para levar em conta o fato de que nossa localização no universo é necessariamente privilegiada a ponto de ser compatível com nossa existência como observadores." Observe que, para Carter, "localização" se refere à nossa localização no tempo e também no espaço.

Princípio antrópico forte (SAP) (Carter): "[O] universo (e, portanto, os parâmetros fundamentais dos quais depende) deve ser tal que admita a criação de observadores dentro dele em algum estágio. Parafraseando Descartes , cogito ergo mundus talis est . "
A etiqueta latina ("Eu acho, portanto o mundo é tal [como é]") deixa claro que "deve" indica uma dedução do fato de nossa existência; a declaração é, portanto, um truísmo .

Em seu livro de 1986, The Anthropic Cosmological Principle , John Barrow e Frank Tipler partem de Carter e definem o WAP e o SAP da seguinte forma:

Princípio antrópico fraco (WAP) (Barrow e Tipler): "Os valores observados de todas as quantidades físicas e cosmológicas não são igualmente prováveis, mas assumem valores restritos pelo requisito de que existam locais onde a vida baseada em carbono pode evoluir e pelos requisitos que o universo seja velho o suficiente para que já o tenha feito. "
Ao contrário de Carter, eles restringem o princípio à vida baseada no carbono, ao invés de apenas "observadores". Uma diferença mais importante é que eles aplicam o WAP às constantes físicas fundamentais, como a constante de estrutura fina , o número de dimensões do espaço-tempo e a constante cosmológica - tópicos que se enquadram no SAP de Carter.

Princípio antrópico forte (SAP) (Barrow e Tipler): "O Universo deve ter aquelas propriedades que permitem que a vida se desenvolva dentro dele em algum estágio de sua história."
Isso se parece muito com o SAP de Carter, mas ao contrário do caso com o SAP de Carter, o "deve" é um imperativo, conforme mostrado pelas seguintes três elaborações possíveis do SAP, cada uma proposta por Barrow e Tipler:

• "Existe um Universo possível 'projetado' com o objetivo de gerar e sustentar 'observadores'."

Isso pode ser visto simplesmente como o argumento do design clássico reafirmado nas vestes da cosmologia contemporânea . Isso implica que o propósito do universo é dar origem à vida inteligente , com as leis da natureza e suas constantes físicas fundamentais definidas para garantir que a vida como a conhecemos emerja e evolua.

• "Os observadores são necessários para trazer o Universo à existência."

Barrow e Tipler acreditam que esta é uma conclusão válida da mecânica quântica , como John Archibald Wheeler sugeriu, especialmente por meio de sua ideia de que a informação é a realidade fundamental (veja a partir dos bits ) e seu Princípio antrópico participativo (PAP), que é uma interpretação de mecânica quântica associada às idéias de John von Neumann e Eugene Wigner .

• "Um conjunto de outros universos diferentes é necessário para a existência de nosso Universo."

Em contraste, Carter apenas diz que um conjunto de universos é necessário para que o SAP conte como uma explicação.

Os filósofos John Leslie e Nick Bostrom rejeitam Barrow e Tipler SAP como uma interpretação errônea fundamental de Carter. Para Bostrom, o princípio antrópico de Carter apenas nos avisa para levar em consideração o viés antrópico - isto é, o viés criado pelos efeitos de seleção antrópicos (que Bostrom chama de efeitos de seleção de "observação") - a necessidade da existência de observadores para obter um resultado. Ele escreve:

Muitos 'princípios antrópicos' são simplesmente confusos. Alguns, especialmente aqueles que se inspiram nos artigos seminais de Brandon Carter, são sólidos, mas ... eles são muito fracos para fazer qualquer trabalho científico real. Em particular, argumento que a metodologia existente não permite que quaisquer consequências observacionais sejam derivadas de teorias cosmológicas contemporâneas, embora essas teorias possam ser e estão sendo testadas empiricamente por astrônomos. O que é necessário para preencher essa lacuna metodológica é uma formulação mais adequada de como os efeitos da seleção da observação devem ser levados em consideração.

-  Viés antrópico , introdução

Forte suposição de auto-amostragem (SSSA) ( Bostrom ): "Cada momento-observador deve raciocinar como se tivesse sido selecionado aleatoriamente da classe de todos os momentos-observador em sua classe de referência."
Analisar a experiência de um observador em uma sequência de "momentos-observador" ajuda a evitar certos paradoxos; mas a ambigüidade principal é a seleção da "classe de referência" apropriada: para o WAP de Carter, isso pode corresponder a todos os momentos-observadores reais ou potenciais em nosso universo; para o SAP, para todos no multiverso. O desenvolvimento matemático de Bostrom mostra que escolher uma classe de referência muito ampla ou muito restrita leva a resultados contra-intuitivos, mas ele não é capaz de prescrever uma escolha ideal.

De acordo com Jürgen Schmidhuber , o princípio antrópico essencialmente apenas diz que a probabilidade condicional de se encontrar em um universo compatível com sua existência é sempre 1. Ele não permite nenhuma previsão não trivial adicional como "a gravidade não mudará amanhã". Para obter mais poder de previsão, são necessárias suposições adicionais sobre a distribuição anterior de universos alternativos .

O dramaturgo e romancista Michael Frayn descreve uma forma do Princípio Antrópico Forte em seu livro de 2006 O Toque Humano , que explora o que ele caracteriza como "a excentricidade central do Universo":

É este paradoxo simples. O Universo é muito antigo e muito grande. A humanidade, em comparação, é apenas uma pequena perturbação em um pequeno canto dela - e muito recente. No entanto, o Universo só é muito grande e muito antigo porque estamos aqui para dizer que é ... E, no entanto, é claro, todos sabemos perfeitamente que é o que é, estejamos aqui ou não.

Caráter do raciocínio antrópico

Carter optou por se concentrar em um aspecto tautológico de suas idéias, o que resultou em muita confusão. Na verdade, o raciocínio antrópico interessa aos cientistas por causa de algo que está apenas implícito nas definições formais acima, ou seja, que devemos considerar seriamente a existência de outros universos com valores diferentes dos "parâmetros fundamentais" - isto é, as constantes físicas adimensionais e condições iniciais para o Big Bang . Carter e outros argumentaram que a vida como a conhecemos não seria possível na maioria desses universos. Em outras palavras, o universo em que estamos é ajustado para permitir a vida. Collins & Hawking (1973) caracterizaram a grande ideia então não publicada de Carter como o postulado de que "não há um universo, mas todo um conjunto infinito de universos com todas as condições iniciais possíveis". Se isso for concedido, o princípio antrópico fornece uma explicação plausível para o ajuste fino de nosso universo: o universo "típico" não é ajustado, mas dados universos suficientes, uma pequena fração será capaz de suportar vida inteligente. O nosso deve ser um destes e, portanto, o ajuste fino observado não deve ser motivo de admiração.

Embora os filósofos tenham discutido conceitos relacionados por séculos, no início dos anos 1970 a única teoria física genuína que produzia uma espécie de multiverso era a interpretação de muitos mundos da mecânica quântica . Isso permitiria variação nas condições iniciais, mas não nas constantes verdadeiramente fundamentais. Desde então, vários mecanismos para a produção de um multiverso foram sugeridos: veja a análise de Max Tegmark . Um desenvolvimento importante na década de 1980 foi a combinação da teoria da inflação com a hipótese de que alguns parâmetros são determinados por quebra de simetria no universo inicial, o que permite que parâmetros anteriormente considerados como "constantes fundamentais" variem em distâncias muito grandes, erodindo assim a distinção. entre os princípios fortes e fracos de Carter. No início do século 21, a paisagem de cordas surgiu como um mecanismo para variar essencialmente todas as constantes, incluindo o número de dimensões espaciais.

A ideia antrópica de que os parâmetros fundamentais são selecionados a partir de uma infinidade de possibilidades diferentes (cada uma real em um universo ou outro) contrasta com a esperança tradicional dos físicos de uma teoria de tudo sem parâmetros livres. Como disse Albert Einstein : "O que realmente me interessa é se Deus teve alguma escolha na criação do mundo." Em 2002, alguns proponentes da principal candidata a uma "teoria de tudo", a teoria das cordas , proclamaram "o fim do princípio antrópico", uma vez que não haveria parâmetros livres para selecionar. Em 2003, entretanto, Leonard Susskind afirmou: "... parece plausível que a paisagem seja inimaginavelmente grande e diversa. Quer queiramos ou não, esse é o tipo de comportamento que dá crédito ao Princípio Antrópico."

A forma moderna de um argumento de design é apresentada pelo design inteligente . Os defensores do design inteligente costumam citar as observações de ajuste fino que (em parte) precederam a formulação do princípio antrópico por Carter como uma prova de um designer inteligente. Os oponentes do design inteligente não se limitam àqueles que levantam a hipótese de que outros universos existem; eles também podem argumentar, anti-antropicamente, que o universo é menos ajustado do que muitas vezes afirmado, ou que aceitar o ajuste fino como um fato bruto é menos surpreendente do que a ideia de um criador inteligente. Além disso, mesmo aceitando o ajuste fino, Sober (2005) e Ikeda e Jefferys , argumentam que o Princípio Antrópico, conforme afirmado convencionalmente, na verdade mina o design inteligente.

O livro de Paul Davies , The Goldilocks Enigma (2006) analisa o estado atual do debate sobre o ajuste fino em detalhes e conclui enumerando as seguintes respostas a esse debate:

1. O universo absurdo: nosso universo simplesmente é do jeito que é.
2. O universo único: há uma profunda unidade subjacente na física que exige que o universo seja como é. Alguma Teoria de Tudo explicará por que as várias características do Universo devem ter exatamente os valores que vemos.
3. O multiverso: Existem múltiplos universos, com todas as combinações possíveis de características, e inevitavelmente nos encontramos dentro de um universo que nos permite existir.
4. Design inteligente: um criador projetou o Universo com o propósito de suportar a complexidade e o surgimento da inteligência.
5. O princípio da vida: existe um princípio subjacente que restringe o Universo a evoluir em direção à vida e à mente.
6. O universo autoexplicativo: Um laço explicativo ou causal fechado: "talvez apenas universos com capacidade para a consciência possam existir". Este é o Princípio Antrópico Participativo (PAP) de Wheeler .
7. O universo falso: vivemos dentro de uma simulação de realidade virtual .

Omitido aqui está o modelo de seleção natural cosmológica de Lee Smolin , também conhecido como universos fecundos , que propõe que os universos têm "descendentes" que são mais abundantes se se assemelharem ao nosso universo. Veja também Gardner (2005).

Claramente, cada uma dessas hipóteses resolve alguns aspectos do quebra-cabeça, enquanto deixa outros sem resposta. Seguidores de Carter admitiriam apenas a opção 3 como uma explicação antrópica, enquanto 3 a 6 são cobertos por diferentes versões do SAP de Barrow e Tipler (que também incluiria 7 se for considerado uma variante de 4, como em Tipler 1994).

O princípio antrópico, pelo menos como Carter o concebeu, pode ser aplicado em escalas muito menores do que todo o universo. Por exemplo, Carter (1983) inverteu a linha usual de raciocínio e apontou que, ao interpretar o registro evolutivo, deve-se levar em consideração considerações cosmológicas e astrofísicas . Com isso em mente, Carter concluiu que, dadas as melhores estimativas da idade do universo , a cadeia evolutiva que culmina no Homo sapiens provavelmente admite apenas um ou dois elos de baixa probabilidade.

Evidência observacional

Nenhuma evidência observacional possível depende do WAP de Carter, pois é apenas um conselho para o cientista e não afirma nada discutível. O teste óbvio do SAP de Barrow, que diz que o universo é "necessário" para sustentar a vida, é encontrar evidências de vida em outros universos que não o nosso. Qualquer outro universo é, pela maioria das definições, inobservável (caso contrário, seria incluído em nossa porção deste universo). Assim, em princípio, o SAP de Barrow não pode ser falsificado pela observação de um universo no qual um observador não pode existir.

O filósofo John Leslie afirma que o Carter SAP (com multiverso ) prevê o seguinte:

• A teoria física evoluirá de modo a fortalecer a hipótese de que as primeiras transições de fase ocorrem probabilisticamente em vez de deterministicamente, caso em que não haverá nenhuma razão física profunda para os valores das constantes fundamentais;
• Várias teorias para gerar múltiplos universos se mostrarão robustas;
• As evidências de que o universo está bem ajustado continuarão a se acumular;
• Nenhuma vida com uma química sem carbono será descoberta;
• Estudos matemáticos da formação de galáxias confirmarão que ela é sensível à taxa de expansão do universo .

Hogan enfatizou que seria muito estranho se todas as constantes fundamentais fossem estritamente determinadas, uma vez que isso nos deixaria sem uma explicação pronta para o aparente ajuste fino. Na verdade, talvez tenhamos de recorrer a algo semelhante ao SAP de Barrow e Tipler: não haveria opção para tal universo não suportar vida.

As previsões probabilísticas de valores de parâmetros podem ser feitas dadas:

1. um multiverso particular com uma " medida ", ou seja, uma "densidade de universos" bem definida (então, para o parâmetro X , pode-se calcular a probabilidade anterior P ( X ₀ ) dX de que X está no intervalo X ₀ < X < X ₀ + dX ), e
2. uma estimativa do número de observadores em cada universo, N ( X ) (por exemplo, isso pode ser considerado proporcional ao número de estrelas no universo).

A probabilidade de observar o valor X é então proporcional a N ( X ) P ( X ). Uma característica genérica de uma análise desta natureza é que os valores esperados das constantes físicas fundamentais não devem ser "sobreajustados", ou seja, se houver algum valor predito perfeitamente ajustado (por exemplo, zero), o valor observado não precisa estar mais próximo de aquele valor previsto do que o necessário para tornar a vida possível. O valor pequeno, mas finito, da constante cosmológica pode ser considerado uma previsão bem-sucedida nesse sentido.

Uma coisa que não contaria como evidência para o Princípio Antrópico é a evidência de que a Terra ou o Sistema Solar ocupavam uma posição privilegiada no universo, em violação do princípio de Copérnico (para possíveis contra- evidências a este princípio, ver Princípio de Copérnico ), a menos que haja Havia alguma razão para pensar que essa posição era uma condição necessária para nossa existência como observadores.

Aplicações do princípio

A nucleossíntese de carbono-12

Fred Hoyle pode ter invocado o raciocínio antrópico para prever um fenômeno astrofísico. Diz-se que ele raciocinou, a partir da prevalência na Terra de formas de vida cuja química era baseada em núcleos de carbono-12 , que deve haver uma ressonância não descoberta no núcleo de carbono-12 facilitando sua síntese em interiores estelares por meio do processo triplo-alfa . Ele então calculou a energia dessa ressonância não descoberta em 7,6 milhões de eletronvolts . O grupo de pesquisa de Willie Fowler logo encontrou essa ressonância, e sua energia medida estava perto da previsão de Hoyle.

No entanto, em 2010, Helge Kragh argumentou que Hoyle não usou o raciocínio antrópico para fazer sua previsão, já que ele fez sua previsão em 1953 e o raciocínio antrópico não ganhou destaque até 1980. Ele chamou isso de "mito antrópico", dizendo que Hoyle e outros fizeram uma conexão posterior entre o carbono e a vida décadas após a descoberta da ressonância.

Uma investigação das circunstâncias históricas da previsão e sua subsequente confirmação experimental mostra que Hoyle e seus contemporâneos não associaram o nível no núcleo do carbono com a vida.

Inflação cósmica

Don Page criticou toda a teoria da inflação cósmica da seguinte maneira. Ele enfatizou que as condições iniciais que tornaram possível uma flecha termodinâmica do tempo em um universo com origem no Big Bang devem incluir a suposição de que na singularidade inicial, a entropia do universo era baixa e, portanto, extremamente improvável. Paul Davies rebateu essa crítica invocando uma versão inflacionária do princípio antrópico. Enquanto Davies aceitou a premissa de que o estado inicial do universo visível (que preencheu uma quantidade microscópica de espaço antes de inflar) tinha que possuir um valor de entropia muito baixo - devido a flutuações quânticas aleatórias - para explicar a flecha termodinâmica do tempo observada, ele considerou este fato uma vantagem para a teoria. Que o minúsculo pedaço de espaço a partir do qual nosso universo observável cresceu tinha que ser extremamente ordenado, para permitir que o universo pós-inflação tivesse uma flecha de tempo, torna desnecessário adotar quaisquer hipóteses "ad hoc" sobre o estado de entropia inicial, hipóteses outras teorias do Big Bang exigem.

Teoria das cordas

A teoria das cordas prevê um grande número de universos possíveis, chamados de "fundos" ou "vácuo". O conjunto desses vacua é freqüentemente chamado de " multiverso " ou " paisagem antrópica " ou "paisagem de cordas". Leonard Susskind argumentou que a existência de um grande número de vacua coloca o raciocínio antrópico em terreno firme: apenas universos cujas propriedades permitem a existência de observadores são observados, enquanto um conjunto possivelmente muito maior de universos sem tais propriedades passa despercebido.

Steven Weinberg acredita que o Princípio Antrópico pode ser apropriado por cosmologistas comprometidos com o não - teísmo , e se refere a esse Princípio como um "ponto de inflexão" na ciência moderna porque aplicá-lo à paisagem das cordas "pode ​​explicar como as constantes da natureza que observamos podem assumir valores adequado para a vida sem ser ajustado por um criador benevolente ". Outros - principalmente David Gross, mas também Lubos Motl , Peter Woit e Lee Smolin - argumentam que isso não é preditivo. Max Tegmark , Mario Livio e Martin Rees argumentam que apenas alguns aspectos de uma teoria física precisam ser observáveis ​​e / ou testáveis ​​para que a teoria seja aceita, e que muitas teorias bem aceitas estão longe de ser completamente testáveis ​​no momento.

Jürgen Schmidhuber (2000-2002) aponta que a teoria de inferência indutiva universal de Ray Solomonoff e suas extensões já fornecem uma estrutura para maximizar nossa confiança em qualquer teoria, dada uma sequência limitada de observações físicas e alguma distribuição anterior no conjunto de possíveis explicações do universo.

Dimensões do espaço-tempo

Existem dois tipos de dimensões: espacial (bidirecional) e temporal (unidirecional). Deixe o número de dimensões espaciais ser N e o número de dimensões temporais BE t . Que N = 3 e T = 1, deixando de lado as dimensões compactadas invocadas pela teoria das cordas e indetectáveis ​​até o momento, pode ser explicado apelando para as consequências físicas de deixar N diferir de 3 e T diferir de 1. O argumento é frequentemente de um personagem antrópico e possivelmente o primeiro de seu tipo, embora antes que o conceito completo entrasse em voga.

A noção implícita de que a dimensionalidade do universo é especial é atribuída pela primeira vez a Gottfried Wilhelm Leibniz , que no Discurso da Metafísica sugeriu que o mundo é " aquele que é ao mesmo tempo o mais simples em hipóteses e o mais rico em fenômenos ". Immanuel Kant argumentou que o espaço tridimensional era uma consequência da lei do inverso do quadrado da gravitação universal . Embora o argumento de Kant seja historicamente importante, John D. Barrow diz que ele "leva o ponto final de volta à frente: é a tridimensionalidade do espaço que explica por que vemos leis de força do inverso do quadrado na Natureza, e não vice-versa" (Barrow 2002: 204).

Em 1920, Paul Ehrenfest mostrou que se houver apenas uma dimensão de tempo e mais do que três dimensões espaciais, a órbita de um planeta em torno de seu Sol não pode permanecer estável. O mesmo se aplica à órbita de uma estrela em torno do centro de sua galáxia . Ehrenfest também mostrou que, se houver um número par de dimensões espaciais, as diferentes partes de um impulso de onda viajarão em velocidades diferentes. Se houver dimensões espaciais, onde k é um número inteiro positivo, os impulsos das ondas ficam distorcidos. Em 1922, Hermann Weyl mostrou que Maxwell teoria da 's eletromagnetismo funciona apenas com três dimensões de espaço e uma de tempo. Finalmente, Tangherlini mostrou em 1963 que, quando há mais de três dimensões espaciais, os orbitais de elétrons ao redor dos núcleos não podem ser estáveis; os elétrons cairiam no núcleo ou se dispersariam. ${\ displaystyle 5 + 2k}$

Max Tegmark expande o argumento anterior da seguinte maneira antrópica. Se T difere de 1, o comportamento dos sistemas físicos não pode ser previsto com segurança a partir do conhecimento das equações diferenciais parciais relevantes . Em tal universo, a vida inteligente capaz de manipular a tecnologia não poderia emergir. Além disso, se T > 1, Tegmark afirma que prótons e elétrons seriam instáveis ​​e poderiam decair em partículas com massa maior do que eles próprios. (Isso não é um problema se as partículas tiverem uma temperatura suficientemente baixa.)

Por último, se N <3, qualquer tipo de gravitação torna-se problemática e o universo é provavelmente muito simples para conter observadores. Por exemplo, quando N <3, os nervos não podem se cruzar sem se cruzar.

Conseqüentemente, os argumentos antrópicos e outros excluem todos os casos, exceto N = 3 e T = 1, que por acaso descrevem o mundo ao nosso redor.

Em 2019, James Scargill argumentou que a vida complexa pode ser possível com duas dimensões espaciais. De acordo com Scargill, uma teoria da gravidade puramente escalar pode permitir uma força gravitacional local e redes 2D podem ser suficientes para redes neurais complexas.

Interpretações metafísicas

Algumas das disputas e especulações metafísicas incluem, por exemplo, tentativas de apoiar a interpretação anterior de Pierre Teilhard de Chardin do universo como sendo centrado em Cristo (compare o Ponto Omega ), expressando uma creatio evolutiva em vez da noção mais antiga de creatio continua . De uma perspectiva estritamente secular e humanista, ela também permite colocar os seres humanos de volta no centro, uma mudança antropogênica na cosmologia. Karl W. Giberson foi meio lacônico ao afirmar que

O que surge é a sugestão de que a cosmologia pode, finalmente, possuir alguma matéria-prima para um mito da criação pós -  moderno .

-  Karl W. Giberson

William Sims Bainbridge discordou do otimismo de Chardin sobre um futuro Ponto Ômega no final da história, argumentando que logicamente estamos presos no Ponto Ômicron, no meio do alfabeto grego, ao invés de avançar até o fim, porque o universo não precisa ter quaisquer características que apoiassem nosso progresso técnico posterior, se o princípio antrópico apenas exigir que seja adequado para nossa evolução até este ponto.

O Princípio Cosmológico Antrópico

Um estudo completo existente do princípio antrópico é o livro The Anthropic Cosmological Principle, de John D. Barrow , um cosmologista , e Frank J. Tipler , um cosmologista e físico matemático . Este livro apresenta em detalhes as muitas coincidências e restrições antrópicas conhecidas, incluindo muitas encontradas por seus autores. Embora o livro seja basicamente um trabalho de astrofísica teórica , ele também aborda a física quântica , a química e as ciências da terra . Um capítulo inteiro argumenta que o Homo sapiens é, com alta probabilidade, a única espécie inteligente da Via Láctea .

O livro começa com uma extensa revisão de muitos tópicos na história das ideias que os autores consideram relevantes para o princípio antrópico, porque os autores acreditam que o princípio tem antecedentes importantes nas noções de teleologia e design inteligente . Eles discutem os escritos de Fichte , Hegel , Bergson e Alfred North Whitehead e a cosmologia do Ponto Ômega de Teilhard de Chardin . Barrow e Tipler distinguem cuidadosamente o raciocínio teleológico do raciocínio eutaxiológico ; o primeiro afirma que a ordem deve ter um propósito conseqüente; o último afirma mais modestamente que a ordem deve ter uma causa planejada. Eles atribuem essa distinção importante, mas quase sempre esquecida, a um livro obscuro de 1883 de LE Hicks.

Vendo pouco sentido em um princípio que exige o surgimento de vida inteligente enquanto permanece indiferente à possibilidade de sua eventual extinção, Barrow e Tipler propõem o princípio antrópico final (FAP): o processamento de informação inteligente deve vir a existir no universo, e, uma vez vem à existência, nunca morrerá.

Barrow e Tipler afirmam que o FAP é uma declaração física válida e "intimamente ligada aos valores morais". O FAP impõe fortes restrições à estrutura do universo , restrições desenvolvidas posteriormente em The Physics of Immortality, de Tipler . Uma dessas restrições é que o universo deve terminar em um Big Crunch , o que parece improvável em vista das conclusões provisórias tiradas desde 1998 sobre a energia escura , com base em observações de supernovas muito distantes .

Em sua revisão de Barrow e Tipler, Martin Gardner ridicularizou o FAP citando as duas últimas frases de seu livro como definindo um Princípio Antrópico Completamente Ridículo (CRAP):

No instante em que o Ponto Ômega for alcançado, a vida terá obtido o controle de toda a matéria e forças não apenas em um único universo, mas em todos os universos cuja existência seja logicamente possível; a vida terá se espalhado por todas as regiões espaciais em todos os universos que poderiam existir logicamente e terá armazenado uma quantidade infinita de informações, incluindo todos os bits de conhecimento que é logicamente possível saber. E esse é o fim.

Recepção e polêmicas

Carter frequentemente se arrepende de sua própria escolha da palavra "antrópico", porque ela transmite a impressão enganosa de que o princípio envolve humanos especificamente, ao invés de observadores inteligentes em geral. Outros criticaram a palavra "princípio" por ser muito grandiosa para descrever aplicações diretas dos efeitos de seleção .

Uma crítica comum ao SAP de Carter é que é um deus ex machina fácil que desencoraja buscas por explicações físicas. Para citar Penrose novamente: "[I] t tende a ser invocado por teóricos sempre que eles não têm uma teoria boa o suficiente para explicar os fatos observados."

O SAP de Carter e Barrow e o WAP de Tipler foram descartados como truísmos ou tautologias triviais - isto é, afirmações verdadeiras apenas em virtude de sua forma lógica e não porque uma afirmação substantiva é feita e apoiada pela observação da realidade. Como tais, eles são criticados como uma forma elaborada de dizer: "Se as coisas fossem diferentes, seriam diferentes", o que é uma afirmação válida, mas não reivindica uma alternativa factual em relação a outra.

Os críticos do Barrow and Tipler SAP afirmam que não é testável nem falseável e, portanto, não é uma declaração científica, mas sim filosófica. A mesma crítica foi feita contra a hipótese de um multiverso , embora alguns argumentem que ele faz previsões falsificáveis. Uma versão modificada dessa crítica é que entendemos tão pouco sobre o surgimento da vida, especialmente da vida inteligente, que é efetivamente impossível calcular o número de observadores em cada universo. Além disso, a distribuição anterior de universos como uma função das constantes fundamentais é facilmente modificada para obter qualquer resultado desejado.

Muitas críticas se concentram em versões do princípio antrópico forte, como o princípio cosmológico antrópico de Barrow e Tipler , que são noções teleológicas que tendem a descrever a existência de vida como um pré-requisito necessário para as constantes observáveis ​​da física. Da mesma forma, Stephen Jay Gould , Michael Shermer e outros afirmam que as versões mais fortes do princípio antrópico parecem reverter causas e efeitos conhecidos. Gould comparou a afirmação de que o universo é ajustado para o benefício de nosso tipo de vida com dizer que as salsichas eram feitas longas e estreitas para que pudessem caber em pães de cachorro-quente modernos, ou que os navios foram inventados para abrigar cracas . Esses críticos citam a vasta evidência física, fóssil, genética e outras evidências biológicas consistentes com a vida tendo sido ajustada por meio da seleção natural para se adaptar ao ambiente físico e geofísico em que a vida existe. A vida parece ter se adaptado ao universo, e não vice-versa.

Algumas aplicações do princípio antrópico têm sido criticadas como um argumento por falta de imaginação , por assumir tacitamente que os compostos de carbono e a água são a única química possível da vida (às vezes chamada de " chauvinismo do carbono ", ver também bioquímica alternativa ). A gama de constantes físicas fundamentais consistentes com a evolução da vida baseada no carbono também pode ser mais ampla do que argumentam aqueles que defendem um universo bem ajustado . Por exemplo, Harnik et al. propor um Universo Fraco no qual a força nuclear fraca seja eliminada. Eles mostram que isso não tem efeito significativo sobre as outras interações fundamentais , desde que alguns ajustes sejam feitos em como essas interações funcionam. No entanto, se alguns dos detalhes ajustados de nosso universo fossem violados, isso excluiria estruturas complexas de qualquer tipo - estrelas , planetas , galáxias , etc.

Lee Smolin apresentou uma teoria destinada a melhorar a falta de imaginação de que os princípios antrópicos foram acusados. Ele apresenta sua teoria dos universos fecundos , que assume que os universos têm "descendência" por meio da criação de buracos negros cujos universos descendentes têm valores de constantes físicas que dependem daqueles do universo-mãe.

Os filósofos da cosmologia John Earman , Ernan McMullin e Jesús Mosterín afirmam que "em sua versão fraca, o princípio antrópico é uma mera tautologia, que não nos permite explicar ou predizer nada que já não soubéssemos. versão forte, é uma especulação gratuita ". Uma outra crítica de Mosterín diz respeito à inferência "antrópica" falha da suposição de uma infinidade de mundos para a existência de um como o nosso:

A sugestão de que uma infinidade de objetos caracterizados por certos números ou propriedades implica a existência entre eles de objetos com qualquer combinação desses números ou características [...] é equivocada. Um infinito não implica em absoluto que qualquer arranjo esteja presente ou se repita. [...] A suposição de que todos os mundos possíveis são realizados em um universo infinito é equivalente à afirmação de que qualquer conjunto infinito de números contém todos os números (ou pelo menos todos os números de Gödel das sequências [definidoras]), o que é obviamente falso .

Veja também

Notas

Notas de rodapé

Referências

links externos