Karl PopperAtunci când oameni de ştiinţă de renume vorbesc în mod serios despre milioane de universuri, vechea întrebare „Suntem singuri?" capătă un sens cu totul nou. Universul nostru aflat în expansiune este inimaginabil de mare şi expansiunea acestuia se pare că este accelerată, iar dacă lucrurile chiar stau astfel atunci există un echilibru foarte delicat în cadrul cosmosului.

 

 

Este incredibil că Universul există cu adevărat. Să încercăm să explicăm această afirmaţie.

Într-o analiză din anul 2004, neurologul Christof Koch a scris următoarele într-o recenzie publicată în Science a lucrării lui Searle intitulată „Mind A Brief Introduction":

Dacă oamenii de ştiinţă sunt inspiraţi, plictisiţi sau înfuriaţi de filozofie, toate teoriile şi experimentele noastre depind de ipotezele speciale din fundalul filozofiei. Această influenţă ascunsă este un motiv de ruşine pentru mulţi cercetători şi, prin urmare, nu este de multe ori recunoscută. Aceste noţiuni fundamentale cum ar fi realitatea, spaţiul, timpul şi cauzalitatea, noţiuni care se află în centrul cercetării ştiinţifice, se bazează pe ipoteze metafizice speciale despre lume.

Această constatare poate părea evidentă şi ea a fost considerată importantă de către Einstein, Bohr şi fondatorii teoriei cuantice cu un secol în urmă, dar ea se opune punctului de vedere al oamenilor de ştiinţă din perioada postbelică.

Într-adevăr, matematicienii şi oamenii de ştiinţă din secolul al XXI-lea par să aibă nevoie de mai puţină filozofie.

Zilele de glorie ale lui Karl Popper, cel care a susţinut că ştiinţă poate fi contrafăcută şi ale lui Thomas Kuhn, cel care a observat fenomenul de schimbare a paradigmei sunt de multă vreme apuse în ştiinţă.

Timp de mulţi ani filozofia ştiinţifică care a fost practicată de către oamenii de ştiinţă a stagnat, ea fiind punctată doar de unele greşeli cum ar fi farsa Sokal. Aceasta a apărut atunci când fizicianul Alan Sokal de la New York University a scris un articol ce conţinea în mod intenţionat o mulţime de prostii ştiinţifice şi care în final a fost acceptat să fie publicat de către o revistă de ştiinţă postmodernă (autorul a lansat o mulţime de alte farse similare).

Dar poate că în cele din urmă ştiinţa se află la o cotitură. Poate că ştiinţa modernă are într-adevăr nevoie de filozofie.



Coincidenţe cosmice

În continuare prezentăm câteva evoluţii cu adevărat uimitoare din fizică şi cosmologie. În ultimii ani fizicienii şi cosmologii au descoperit numeroase „coincidenţe cosmice" care au fost interpretate ca fiind exemple remarcabile ale unui aparent „reglaj fin" al Universului.

Iată doar trei dintre multele „coincidenţe" care ar putea fi enumerate în acest sens:

1. Abundenţa carbonului şi forţa tare. Deşi abundenţa din Univers a hidrogenului, heliului şi litiului sunt bine explicate prin intermediul principiilor fizice cunoscute, formarea elementelor grele, începând cu carbonul, depinde într-un mod foarte sensibil de echilibrul dintre forţa tare şi forţa slabă. Dacă forţa tare ar fi fost doar cu puţin mai puternică sau doar cu puţin mai slabă (cu doar 1% în ambele sensuri), atunci nu ar fi existat în Univers carbon sau orice alt element mai greu decât acesta şi astfel nu ar fi putut să apară nicio formă de viaţă pe bază de carbon, ca noi, care să se întrebe de ce se întâmplă acest lucru.
2. Raportul dintre masa protonului şi cea a electronului. Masa unui neutron este puţin mai mare decât masa combinată a unui proton, a unui electron şi a unui neutrino. În cazul în care neutronul ar fi fost doar cu puţin mai uşor, atunci el nu s-ar mai fi dezintegrat fără un aport de energie. În cazul în care masa sa ar fi fost mai mică cu 1%, atunci protonii izolaţi s-ar fi dezintegrat în locul neutronilor şi astfel foarte puţini atomi mai grei decât cel de litiu s-ar mai fi putut forma.
3. Constanta cosmologică. Poate că cea mai uimitoare mărime ce caracterizează reglajul fin al Universului este reprezentată de paradoxala constantă cosmologică. Paradoxul în discuţie derivă din faptul că atunci când se calculează, pe baza principiilor cunoscute ale mecanicii cuantice, „densitatea energetică a vidului" din Univers, concentrându-ne pe forţa electromagnetică, se obţine un rezultat incredibil care arată că spaţiul gol „cântăreşte" 10^93 grame pe centimetru cub. Densitatea de masă medie a Universului este de 10^-28 grame pe centimetru cub, o valoare care diferă cu 120 de ordine de mărime faţă de rezultatul teoretic.

Fizicienii care au încercat să explice paradoxul constantei cosmologice au remarcat faptul că calculele lor, cum ar fi cele de mai sus, implică doar forţa electromagnetică şi deci, probabil, atunci când se ţine cont şi de contribuţiile celelalte forţe cunoscute atunci toţi termenii din calcule vor avea valoarea 0, ca o consecinţă a unui principiu fundamental încă necunoscut din fizică.



S-a acordat şi un Premiu Nobel pentru această descoperire.

Dar aceste speranţe ale oamenilor de ştiinţă s-au spulberat odată cu descoperirea în anul 1998 a faptului că expansiunea Universului este accelerată, aceasta însemnând următorul lucru: constanta cosmologică trebuie să fie uşor pozitivă.

Acest lucru înseamnă că este nevoie ca fizicienii să poată explica faptul uimitor următor: contribuţiile pozitive şi negative la constanta cosmologică se anulează până la a 120-a zecimală, dar nu se vor anula începând cu cea de-a 121-a zecimală.

În mod ciudat, această observaţie este în acord cu o predicţie a fizicianului Steven Weinberg, laureat al premiului Nobel, din anul 1987, care a susţinut pe baza principiilor fundamentale din fizică că constanta cosmologică  ar avea o valoare mai mică de o sută de ori decât valoarea acceptată în prezent, iar în caz contrar Universul s-ar extinde mult prea repede pentru ca stelele şi galaxiile să se formeze sau Universul ar fi suferit un colaps cu mult timp în urmă.

Principiul antropic

Pe scurt, acesta sugerează că numeroasele caracteristici ale Universului nostru par fantastic de bine reglate pentru existenţa vieţii inteligente. În timp ce unii fizicieni încă susţin că trebuie să existe o explicaţie „naturală" pentru toate acestea, mulţi alţi fizicieni recunosc faptul că Universul nostru este total neobişnuit, neexistând nicio explicaţie mai bună pentru felul în care arată acesta decât principiul antropic. Acest principiu afirmă că Universul se află în această stare extrem de improbabilă pentru că, dacă nu ar fi aşa, atunci noi nu am fi aici pentru a discuta despre acest lucru.

Ei susţin în continuare că „inflaţia veşnică" din scenariul Big Bang-ului sugerează că Universul nostru este doar unul dintre universurile aflate într-un multivers aflat într-o continuă evoluţie.

Apropo de asta, teoria inflaţiei cosmologice a primit un important sprijin experimental în data de 17 martie 2014, atunci când astronomii au anunţat că au descoperit undele gravitaţionale, semnături ale procesului de inflaţie de după Big Bang, în datele obţinute cu ajutorul telescoapelor aflate la Polul Sud.

Într-un mod similar, teoria corzilor, cel mai bun candidat actual pentru o „teorie a totului", prezice existenţa unui ansamblu enorm ce ar conţine un număr de 10 la puterea 500 de universuri paralele. În consecinţă, într-un ansamblu atât de mare sau chiar infinit nu ar trebui să fim surprinşi să descoperim că ne aflăm într-un univers având parametrii reglaţi extrem de precis.

Dar pentru mulţi alţi oameni de ştiinţă un astfel de raţionament reprezintă anatema ştiinţei empirice tradiţionale. Lee Smolin a scris următoarele în cartea sa din anul 2006 intitulată „The Trouble with Physics":

Noi, fizicienii, trebuie să înfruntăm criza cu care ne confruntăm. O teorie ştiinţifică (multiversul/principiul antropic/paradigma corzilor) care nu face predicţii şi care, prin urmare, nu este supusă experimentării nu poate eşua, dar o astfel de teorie nu poate reuşi atâta timp cât ştiinţa se bazează pe cunoştinţele dobândite din argumente raţionale susţinute de dovezi.

Chiar şi susţinătorii acestor opinii trebuie să ofere unele explicaţii. De exemplu, dacă există cu adevărat un număr infinit de universuri ca al nostru, aşa cum susţin fizicienii, atunci cum se poate defini, eventual, o „măsură a probabilităţii" într-un astfel de ansamblu? Cu alte cuvinte, ce înseamnă să vorbim de „probabilitatea" de existenţă a universului nostru în starea sa pe care o observăm?

Alţi fizicieni nu întrevăd o altă variantă pentru ideea de multivers şi nici pentru principiul antropic. Fizicianul Max Tegmark, în cartea sa recentă intitulată „Mathematical Universe", susţine nu doar că multiversul este real, dar că acesta este matematic, toate legile matematice şi structurile sale există cu adevărat şi ele reprezintă aspectul final al universului.

Ştiinţa modernă are nevoie de filozofie

În acest context, un număr tot mai mare de oameni de ştiinţă cred că este nevoie de o colaborare strânsă cu filozofii. Într-un articol recent din New Scientist, cosmologul Joseph Silk a analizat problemele cu care se confruntă ştiinţa şi a remarcat că acestea sunt strâns legate cu cele care au fost dezbătute de filozofi de-a lungul veacurilor.

În acest fel, probabil că un nou dialog dintre ştiinţă şi filozofie poate promova unele idei care pot fi extrem de necesare în fizică şi în alte domenii de vârf ale acesteia precum ar fi neurobiologia. (Aceasta este, într-adevăr, o subdisciplină a neurofilozofiei).

Aşa cum explică Silk: „trasarea unei linii de separaţie între filozofie şi fizică nu a fost niciodată un lucru uşor. Poate că este timpul să nu mai încercăm acest lucru. Este mult mai chibzuit să explorăm interfaţa dintre acestea".



Traducere de Cristian-George Podariu după science-philosophy-collide-fine-tuned-universe, cu acordul Phys.org. Articol original The Conversation, republicat de Phys.org sub licenţă Creative Commons-Attribution/No derivatives.