Antropikus elv

Antropikus elv

Valery Rubakov, Borisz Shtern
"Trinity Option" № 18 (262), 2018. szeptember 11

Fotó a pixabay.com-ból

Ez a cikk egy jól ismert ideológiai fogalmat fog megvitatni, amely a létezésünk tényéhez kötődik. Az "antropikus elv" kifejezés gyakran jelentkezik, de ugyanúgy gyakran értelmezik tévesen, és összetévesztik az antropocentrizmussal. Először is, legalább két antropikus elv létezik – erős és gyenge. Minden Wikipédiában írt, bár a túlnyomó többség, miközben kimondja az "antropikus elvet", gyenge verzióját jelenti. Ezért először "erõsítünk" egy erõs antropikus elvvel, hogy többé ne térjünk vissza.

Az ember teremtő és uralkodó?

Egy figyelemre méltó fizikus, John Wheeler volt a kezében.John Wheeler), számos gyönyörű metaforikus kifejezés alkotója, köztük olyan népszerűek, mint a "fekete lyuk", "kvantum hab", "molnár lyuk" (az eredeti – "féregjárat" – "féregjárat"). Itt van egy kifejezés, amelyet a Wheeler-nek tulajdonít: "A megfigyelőknek szükségük van arra, hogy megszerezzék az" (1983). Vagyis, hogy az Univerzum megvalósuljon, ésszerű megfigyelő jelenjen meg benne. Ezért csak olyan univerzumok lehetségesek, amelyek alkalmasak az élet és az elme megjelenésére. Legalábbis első pillantásra hülyeségnek tűnik.A cikk szerzői szerint ez nem értelmetlen. Ez a mi összevont véleményünk, annak ellenére, hogy a kiemelkedő fizikus Wheeler státusát őszintén megérdemli. Nem történik senkivel … És világos, hogy a lábak hogyan nőnek ebből a koncepcióból – a kvantummechanika értelmezéséből, amely magában foglalja a megfigyelőt a mikrokozmosz interakciók kimenetelének végrehajtójaként.

A Schrödinger macskával kapcsolatos híres paradoxon erre a problémára irányul. Schrödinger maga is kifejtette, hogy a kvantummechanika jelenlegi értelmezése nem megfelelő. Ha szigorúan ragaszkodnak hozzá, akkor ilyen hülyeség merül fel – az élő és elpusztult macskák szuperpozíciója, amelyet csak az a megfigyelés jelenti, hogy ki nyitja meg a dobozt.

Hol származott a megfigyelő rosszindulatú szerepe? Nyilvánvaló, hogy ez a hullámfunkció összeomlása (csökkentése) problémája – valóban összetett és rosszul megértett jelenség. A probléma megismerése érdekében ajánljuk az A.I. Lipkin cikkét [2] és saját cikkét az UFN-ben [3]. Lipkin legerősebb kijelentése a megfigyelő szerepéről:

"Senki sem tudja igazán, mi a tudat, de ezért lehet mindent hibáztatni."

Mi egyértelműen felülbecsüljük értékünket, amikor felveszünk egy macska sorsának mestere szerepét,hogy a sors a világegyetem. By the way, ki volt az első megfigyelő, aki megvalósította az Univerzumot? Galileo? Ősi görögök? Egy bizonyos Homo erectus vagy egy farkas üvöltés a holdon 20 millió évvel ezelőtt? Ő is tudatában van, nem annyira primitív.

Az erős antropikus elv hosszú ideig és élvezettel lehet megvetni, de jobb helyet takarítunk meg a gyenge antropikus elvnek – komoly és bizonyos értelemben gyümölcsöző fogalomnak. Ezután elhagyjuk a "gyenge" jelzőt, és egyszerűen az antropikus elvről beszélünk.

Törékeny jólétünk

Kezdjük azzal a jól ismert érvekkel, amelyek támogatják azt a tényt, hogy világunk úgy tűnik, hogy kifejezetten alkalmazkodik létezésünkhöz és általánosságban komplex rendszerekhez és folyamatokhoz.

Világunkat a fizikai állandók értékei alakítják. Az elektromágneses, gyenge és erős kölcsönhatások, a gravitációs konstans, a részecskék tömege, amelyeket viszont a Higgs-mezővel való kölcsönhatások állandók határozzák meg. Nem származnak (még?) Az általánosabb alapelvektől. Értékük teljesen önkényesnek tűnik – mérésekből ismerjük őket, de nem a képletekből. Minden attól függ.

Például nagy molekulák lehetségesek a természetben? Erre van szükségvan egy könnyű elektron (sokkal könnyebb, mint egy proton), és az elektromágneses kölcsönhatás állandónak elég kicsinek kell lennie. A proton tömege közvetlenül függ az erős kölcsönhatások állandójától; a proton- és neutrontömegek közötti különbség a kvarkok tömegéből származik.

Az összes anyag sűrűsége, összetett kémiája, a folyékony és szilárd testek létezése, a bolygók és a hegyek létezése, az élőlények mérete stb. Függ az elektron, a proton és a neutron tömegarányától az elektromágneses állandóval együtt. Ezeket a függőségeket tökéletesen lebontják az "Az antropikus kozmológiai elv" című könyvben [1], sajnos, nem fordítva oroszul. Az alábbiakban néhány példát vettünk kölcsön a könyvből.

Érdemes legalább egy kicsit "mozgatni" az interakciók állandói, ahogyan a világ változik. És általában úgy változik, hogy nemcsak más élőlényeket és életformákat öltött fel – az egész világmindenség az élet bármely formájára alkalmatlanná válik.

Egyetértünk abban, hogy ha nincsenek kémiai elemek és atomok, vagy ha a Periodikus Táblát csak négy vagy öt töltött sejtre redukálják, ha a csillagok nem égnek, és az égi testek nem kondenzálódnak, ha az Univerzum egységes, ritkított gáz, akkor minden élet lehetetlen.

A probléma az, hogy a konstansok köre (pontosabban a konstansok többdimenziós térének térfogata), amelyben komplex rendszerek és élet lehetséges, nyomasztóan kicsi.

  1. Ha a neutron egy kicsit könnyebb vagy a proton egy kicsit nehezebb volt, akkor a nagy bumm után az Univerzumban a protonok romlottak volna, és csak a neutronok maradnának. Nem lenne összetett szerkezet vagy atom egyáltalán. Desert!
  2. Ha a neutron egy kicsit nehezebb, mint valójában, akkor az atommagokban lévő neutronok bomlanak, azaz nincsenek magok. Nincs időszakos tábla, nincs kémia, egy hidrogén lenne stabil.
  3. Az [1] -ben megjelenő tankönyv példája: ha kissé növeljük az erős kölcsönhatási állandó értéket, akkor stabil diproton jelenik meg (2He). A diproton megléte rettenetes, mivel nagyon könnyen eléri a bariókat a helium-4-hez, ami nagyon szorosan kötődik. A világegyetem minden hidrogén héliumba kerülne – és a világ a fő termonukleáris üzemanyag nélkül maradna. Amíg egy ilyen katasztrófa, a két proton kölcsönhatásának potenciálja csak 92 keV [1]. Valójában a példa nem teljesen helyes. Az a tény, hogy – mint ismeretes – nem tudjuk önkényesen megváltoztatni a protonok interakciójának potenciálját – ez függ a kvantumkromodinamika állandójától, amelyen a baryonok tömegei is függenek. Ha megváltoztatod – minden "lebeg".Mindazonáltal egy példa azt mutatja, milyen törékeny a jólétünk. Azt is mutatja, hogy óvatos és óvatosnak kell lenned még gondolati kísérletekben is.
  4. Elképesztő tény: a szén magja rezonanciát jelez Fred Hoyle (Fred hoyle), amely nagyságrendekkel növeli annak valószínűségét, hogy három magból származó magot szintetizálunk. A rezonancia energia erős és elektromágneses állandók kombinációjából áll, és a kvarkok tömegétől is függ. Ha kicsit megváltoztatod ezt az energiát, akkor az elemek szintézise láncolódik. Az univerzumban majdnem eltűnnek a szén, az oxigén és egyéb elemek, amelyeken az élet alapul, és amelyek a kozmikus porból állnak, amelyből viszont a földszerű bolygók összegyűrődnek.
  5. Menj a legkorábbi univerzumba. Az ősrobbanás után a heterogenitás az evolúció előző szakaszában maradt, függetlenül attól, hogy ez a kozmológiai infláció vagy bármi más. Ezen inhomogenitás kezdeti értéke a forró Universe ~ 10-5 (az átlagos sűrűséghez viszonyítva). Ha az inhomogenitások amplitúdója többször kisebb, akkor a galaxisoknak nincs ideje kialakulni.Ha többször is nagyobbak lennének, akkor a galaxisok túlságosan masszívak és sűrűek lesznek, ami szintén halálos – gyakori szupernóva robbanások, nagy valószínűséggel a bolygók szétválasztása a szülők csillagaitól. Ugyanakkor az inhomogenitások amplitúdója nem követ semmilyen helyen. A kozmológiai inflációs elmélet keretei között az inhomogenitás a "nehéz" vákuum kvantum-ingadozásaként merül fel, és az utóbbi természetétől függ – sűrűségén, a potenciál alakján. Ezek a paraméterek sem ismertek semmilyen ismert elvből.

Úgy tűnik, ezek a tankönyv példák elegendőek ahhoz, hogy meggyőzze az olvasót arról, hogy meglepően szerencsések vagyunk. Talán ez vezet valakit az ötlethez, hogy egy gondoskodó Teremtő beállítja az interakciós állandókat. Van azonban sokkal prozaikusabb magyarázat. Ez az úgynevezett "antropikus elv".

Fotó a maxpixel.net-ből

Végtelen Univerzumok

Képzeld el, hogy van egy hatalmas (sőt végtelen) sokaság az univerzumokban. Van némi terminológiai kétértelműség. Az "Univerzum" szó minden dologban érthető, akkor beszélnünk kell a világegyetem különböző részéről.Az Univerzum ezen különböző részei, valószínűleg születéskor "zavaros", zárt, összefüggés nélkül összefüggő terekben, amelyekhez a "univerzumok" kifejezést is használják (csak kis betűvel). Az alábbiakban a terminológia második változatát fogjuk követni, vagyis a "világegyetem" a 3 + 1-es összefüggő zárt térünket, az "univerzumokat" pedig nem feltétlenül azonos dimenziójú analóg alakzatokra gondolunk.

Tovább képzeljük el, hogy az univerzumok sorában – különböző kölcsönhatási konstansok, különböző részecskék készletei. Beleértve valahol, beleértve a Világegyetemet is, konstansok készlete kiderült, hogy kedvezőek az élet megjelenése szempontjából. Az egyik ilyen univerzumban egy ésszerű megfigyelő jelent meg, aki megérti a helyi fizikát, és azon gondolkodik, hogy mennyire minden rendben van. És ahol minden rossz hangulatban van, senki nem jelent meg. Ez azt jelenti, hogy minden megfigyelő olyan fizikai konstansokat fog megjelenni, amelyek kedvezőek a megjelenésükhöz, függetlenül attól, hogy a paramétertérben milyen kedvező a térfogata.

Ez nagyon hasonlít a Föld Naprendszerében való megjelenésünk történetéhez. Számos sikeres egybeesés van itt: a csillaggal való megfelelő távolság, a megfelelő vízmennyiség, a globális tektonika, a nagy műhold, a megfelelő pályán lévő óriás bolygó – ezek mind kedvezőek.De ebben az esetben biztosan tudjuk, hogy a különböző bolygók különböző bolygórendszereinek sokfélesége létezik, és nem csodálkozunk a kedvező véletlenek között.

Ez azt jelenti, hogy maga az antropikus elv is rámutat egy nagyon sok különböző univerzum létezésére? Természetesen! Nem szigorúan matematikai értelemben bizonyul, hanem erős érvként szolgál.

Vannak más jelek a modern fizika sokféleségéről? Igen, létezik az örök kozmológiai infláció fogalma, amely csak a korlátlan számú univerzum születésének mechanizmusát írja le. Mi a kozmológiai infláció? Ezt a cikk egyik szerzőjének egész könyve szenteli, amelyet egy másik szerző ír [4].

Röviden, ez a mechanizmus egy hatalmas homogén és izotróp univerzum kialakulásához egy mikroszkopikus csíralomból. És ez a mechanizmus az elmélet legtöbb változatában végtelen számú univerzumot termel, és nem képes megállítani. Ez világossá válik, ha kvantumhatásokat adunk az általános relativitás egyenleteihez. Ez nem az, amit "kvantum gravitációnak" neveznek, itt minden sokkal egyszerűbb, mivel a kvantumhatások viszonylag gyengeek.

Paul Steinhardt örök inflációba ütközött (Paul Steinhardt) az 1980-as évek elején, amikor a kozmológiai infláció elmélete még mindig alakult. Felhívta a figyelmet arra a tényre, hogy a kozmológiai infláció abban az időben népszerű változatban nem tud biztonságosan befejezni a világegyetem kialakulását. A vákuum interferencia-infláció mennyiségi ingadozása továbbra is új és új térterületeket fúj. Steinhardt úgy döntött, hogy ez elméletileg végzetes hiba.

1986-ban Andrei Linde felfedezte, hogy ugyanaz a hatás fordul elő a "kaotikus infláció" elnevezés reálisabb változatában. De, Steinhardttól eltérően, rájött, hogy ez a legfontosabb jelenség, amely elmagyarázza az alapvető ideológiai problémát.

Tehát, ha a kozmológiai infláció elmélete helyes (és több tény is megtalálható benne a WMAP és a Planck kozmikus mikrohullámú távcsövek használatával), akkor ez az elmélet elkerülhetetlen alkalmazásaként örök infláció van – végtelen számú univerzum születésének folyamata.

Ebben a cikkben az antropikus elvnek szentelve nem tudjuk részletesen megmagyarázni, hogyan működik a kozmológiai infláció a megszokott és örök változatokban.Sok mindent megírt erről, különösen az említett könyvben [4]. Javasoljuk, hogy olvassa el az interjút Andrei Linde-vel, ahol többek között azt is elmondja, hogyan találkozott örök inflációval; ugyanabban a könyvben és a TrV-Science-ben is megjelent [5].

Hol játszik az isten?

Tehát a fizikában a végtelen számú univerzum közvetlen jelzései vannak. De szükség van arra is, hogy különböző fizikai állandók vannak: a klón-univerzumok valószínűleg egyformán alkalmatlanok az életre. Valahol a világegyetem létrehozásakor Istennek kockát kell játszania. Hol pontosan?

Itt két lehetőség van. Az első a fázisátmenet a korai univerzumokban. A fizikát megváltoztatják, mivel megváltoztatta a fázisátalakítást a Higgs mezővel – sok részecske szerezte meg a tömegeket, és a világ összetettnek és érdekesnek tűnt. Fázisátmenet volt egy előre meghatározott véggel, de a legkorábbi világegyetemben más fázisátmenetek is vannak, amelyek új, még nem ismert fizikán alapulnak. És kiszámíthatatlan kimenetelűek lehetnek, mint egy kiszámíthatatlan jégmintás üvegen.

A második, népszerűbb funkció a húrelmélethez kapcsolódik. A húrok legalább tizenegy dimenziós térben élnek.Ellenkező esetben az elmélet elkerülhetetlen ellentmondásokat szenved. A 3 + 1-es 11-es mérés elvégzéséhez az extra méréseket mikroszkopikus sugárú csövekre kell billenteni, pl. Planck ~ 10-33 lásd (ez a hajtogatást "tömörítésnek" nevezik). Ez nagyszámú módon történhet meg, és minden módszer saját vákuum változatát adja meg, amelyben a saját fizikája saját interakciós konstansokkal merül fel. Az alternatívák számának értékelése – 10500! By the way, ha találkozol a médiatanulmányokban, mint például: "A brit tudósok bebizonyították, hogy a világegyetemek száma 10.500," ne lepődj meg, egyszerűen a technikai szerkesztő felügyelete miatt, hogy a fokozat egy vonalba esett.

De hogyan kell beágyazni ezt az örökkévaló inflációt a véletlenszerű dobás a csontok, hogyan kell megszervezni a szerkezetátalakítást a húrelmélet vákuum? Úgy tűnik, hogy a húrelmélet egy ilyen mechanizmust biztosít. Végleges infláció lehetséges, mert a kvantum-ingadozások növelhetik a vákuum sűrűségét. Amikor közeledik a Planck (1095 g / cm3), a kvantum ingadozások olyan erősek lehetnek, hogy a tér topológiája megváltozik, a kompaktációs változat megváltozik, és vele együtt a fizika egy bizonyos térbeli mikroszkopikus térben,amely ezután a nagy univerzumba fejlődik. Ez az élet "antropikus elvének" megvalósításához szükséges "csontok dobása".

Nagyon nagy a remény a húrelméletre, de még mindig a levegőbe kell szorulnia: nincs bizonyítható előrejelzés. A baj éppen a hihetetlen számban rejlik500. Nem tudjuk, hogy a 10-es verzió melyik verziója500 a vákuumokat, ahol élünk, és nincs utasítás arra, hogyan találjuk meg ezt a lehetőséget. És mégis ez az elmélet valahogy a létezés gazdagságára és változatosságára utal.

Fotó a pixabay.com-ból

Amikor az antropikus elv kinyilatkoztatásra kerül

A fenti példákban, a fizikai állandók finombeállításával az utóbbiak megjósolhatatlan értékeket vesznek fel. Mi az elektromágneses kapcsolási állandó 1/137? Ez a szám nem tűnik ki, kivéve, ha más állandókkal kombinálva kedvező az élet. És ha valamilyen érték vesz valamilyen kiválasztott értéket? Például meglepően közel van nulla vagy egy (valami egyenlő valamivel). Úgy tűnik, hogy valamilyen törvényt kell keresnünk, amely elmagyarázza, miért történt ez meg. És ha ilyen törvény nem található?

A vákuum energiájának sötétsége (sötét energia) világunkban nagyon kicsi – 10-8erg / cm3. Az Univerzum felgyorsult kiterjedése e sűrűségtől függ. És mi legyen az elméleti megfontolásokból? A Planck sűrűsége akár 120 nagyságrenddel nagyobb is lehet. Hogy volt olyan kicsi? Nem világos. És itt jön a kísértés …

Ha a vákuum energiasűrűsége (kozmológiai konstans) közel áll a természetes húrelmélethez, akkor nem léteznénk. A világegyetem akár hatalmas gyorsulással tovább folytatódna, vagy azonnal összeomlik. A sötét energia sűrűségének megengedett értéke csak nagyságrenddel magasabb, mint valójában.

És ha nem vonzza az antropikus elvet a kicsiség megmagyarázására? Hagyja, hogy valahol az örök infláció során a jövő univerzum kozmológiai konstansja véletlenszerűen – egyenletesen 10120 -10120 a jelenlegi értékétől. Ezután az egyik 10-ben120 univerzumok, akkor elég kicsi ahhoz, hogy egy megfigyelő megjelenjen benne. Pazarló? Igen, de van 10500 lehetőségek, dobja 120 rendelés, még mindig hatalmas számot! Sok kozmológus, ez az érvelés teljesen elégedett.

Nincs semmi vitatkozni.Azonban a közelmúltban az Univerzum sűrűségének a kritikushoz való közelsége ugyanaz a rejtély. Ehhez a korai univerzumban 10 pontos pontossággal kellett finomhangolni-60. Miért nem használhatja itt az antropikus elveket? Végül is, ha lecsapod ezt a beállítást, az Univerzum összeomlott volna vagy szétszórt volna külön atomokká. De a megoldás megtalálható – a kozmológiai infláció automatikusan megadja a kritikus értéknek megfelelő sűrűséget.

Nincsenek szilárd érvek, csak néhány stratégiai megfontolás van. Meggyőződésünk, hogy bár nem minden lehetőséget elutasítottak, miközben még mindig remény van a válasz megtalálásához, meg kell keresnünk anélkül, hogy támaszkodnánk az antropikus elvre. A 120 nagyságrenddel az antropikus elvre való elidegenítés egyfajta átadás! Remélve, hogy az antropikus elv egy bizonyos értelemben vett konkrét magyarázatot elutasít, ellentmond a tudomány szellemének.

Végül egy nagyon újabb példa. Miért olyan "humán" volt a Higgs bozon tömege, hogy mérhető? Itt még a bozon tömege sem, hanem az energia skála, a villámhárító szimmetria megsértése, a W és Z bozonsok tömegeiben. Elméletileg, ha nincsenek speciális mechanizmusok, akkor a Higgs mező energiasíve Planck sorrendjéből áll.Ezt a skálacsökkentési mechanizmust kitalálták, úgynevezett "szupersimmetria", és új elemi részecskék létezését jelenti – szuperszimmetrikus partnerek olyan ismert részecskékkel, amelyek felét félig megváltoztatták. Photinos spin ½ – a fotonok, a spin 0 – a kvarkok stb. Számára. A szuperszimmetria megfelelő működéséhez ezen ismeretlen részecskék tömegének még mindig "emberi "nek kell lennie – nagynak, de elérhetőnek kell lennie a nagyméretű hadronütközők számára.

A szuperszimmetrikus partnerek felfedezése volt a második nagy remény a Higgs bozont után. De még nem indokolt, és úgy tűnik, hogy ez már nem indokolható. Miért olyan világos a bozon? És itt is van a kísértés, hogy alkalmazzák az antropikus elvet. Valójában, ha növeljük a Higgs bozon tömegét, az elemi részecskék összes tömege növekedni fog, és ez – amint azt már tudjuk – életveszélyes. Az univerzum lesz vagy lakatlan vagy teljesen nem létezik. Tehát miért nem hivatkozhat a jó öreg elvre? Végül is csak 17 nagyságrenddel kell feláldoznunk, és nem 120-ra, mint a kozmológiai konstans esetében.

Továbbá, nyilvánvalóan nincs szükség folytatni, mert az olvasónak már kitalálnia kellett, hogyan érzünk ezzel a megközelítéssel kapcsolatban.

És mégis az antropikus elvnek teljes jogot kell léteznie – jelen vagyunk ebben az Univerzumban, ezt a kísérleti tényt figyelembe kell venni. Nyilvánvalóan az a kérdés, hogy pontosan melyik természet tulajdonsága van az antropikus megfontolásoktól, és melyiknek van egy másik, "racionálisabb" magyarázata. Nem kell az antropikus elvvel visszaélni és használni, mint okot, hogy abbahagyja a keresést.


1. Barrow J. D., Tippler F. J. Az antropikus kozmológiai elv, Clarendon Press, Oxford, Oxford University Press, New York, 1986.
2. mipt.ru/education/chair/philosophy/publications/works/lipkin/philsci/a_3vzyrl.php
3. A Lipkin A kvantummechanikában mért "hullámfunkció csökkentése" jelenség létezik? // A fizikai tudományok sikerei, 171, 4, 2001, p. 437-444.
4. B. Stern: áttörés a világ szélén. M .: Troitsky opció, 2014.
5. Linde A., Stern B. Hogyan változott a világ fél óra alatt.


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: