Revista Tomis

Share on facebook
Share on twitter
Share on whatsapp

Scurte considerații despre timp (XIII)

Existăm. Este un miracol de care mulți nici măcar nu sunt conștienți. Să considerăm următoarea situație în care apar personajele cu nume deja cunoscute, Alice și Bob. Ei se căsătoresc și la un moment dat Alice rămâne gravidă. Urmau să aibă un copil, dar ceva neașteptat se întâmplă. Alice pierde această primă sarcină. Pierde și următoarele două sarcini. O complicație la a patra sarcină este rezolvată printr-un avort. Doar a cincea sarcină este cu noroc, un băiat sănătos, Ronnie, aduce bucurie familiei. Șansa ca Ronnie să se nască, să existe deci, a depins de o mulțime de întâmplări favorabile lui. Dar povestea este mult mai complicată. Ca exact Ronnie să existe, trebuiau să existe exact Alice si exact Bob. Dacă vă spun că Bob a avut un prim mariaj cu Anna, mariaj care s-a sfârșit prin moartea Annei într-un nefericit accident de mașină, înțelegem că și acest eveniment a contribuit la existența lui Ronnie. Și de fapt toți cei care au contribuit ca Alice să existe și toți cei care au contribuit ca Bob să existe au fost cei care cumva l-au făcut pe Ronnie să existe. Inclusiv strămoșii homo sapiens, până la urmă toată evoluția speciilor este parte a existenței lui Ronnie. Și dacă continuăm așa, formarea sistemului nostru solar acum peste patru miliarde de ani, care la rându-i este condiționată de existența Universului nostru, ele, au contribuit la existența lui Ronnie. Totul, Big Bangul, inflația cosmică, valorile unor constante ale fizicii, fac parte din povestea existenței lui Ronnie. Pare că Universul s-a obosit să funcționeze așa cum a funcționat ca să-l creeze pe Ronnie.

De ce s-a obosit Universul să-l creeze pe Ronnie, asta nu am putea spune. Ține de probabilitatea ca el să existe. Dar povestea lui Ronnie este oarecum povestea fiecăruia dintre noi.

De ce Universul ne-a creat pe noi ca observatori conștienți? De ce ne-a dat această șansă? Un răspuns este că a făcut asta ca noi să îl observăm și să ne dăm seama cât de adaptat a fost El, Universul, ca să ajungă să fie contemplat. Deci, mai simplu spus, Universul pur și simplu a evoluat până când ne-a creat pe noi, observatorii săi conștienți. Acesta ar fi principiul antropic în forma sa slabă.

Există însă și forma tare: Universul își stabilește legile și iși face toate reglajele speciale pentru a ne produce pe noi, observatorii lui conștienți. De la legi fizice, la chimia și biologia care ne materializează pe noi.

Acum după ce am spus această poveste, să o spunem și cu cuvinte mai sofisticate.

Principiul antropic este un concept filozofic și științific care sugerează că existența și funcționarea Universului este implicată în apariția observatorilor conștienți, așa cum suntem noi, oamenii.

Forma slabă a principiului antropic spune doar că Universul trebuie să fie compatibil cu apariția acestor observatori, fără de care această discuție nici măcar nu ar avea loc.

Forma tare a principiului antropic ne spune că Universul își face acel reglaj fin al constantelor fizice și a legilor naturii astfel încât să creeze viață și observatori conștienți.

Cum s-a ajuns la enunțarea principiului antropic? În episodul trecut am povestit că Paul Dirac a calculat că raportul dintre raza Universului observabil și cea a electronului este de ordinul lui 3 × 10 la puterea 40, iar raportul dintre vârsta Universului și timpul necesar luminii pentru a trece printr-un electron este de ordinul lui 6 × 10 la puterea 40. Constantele fizice din natură sunt cumva corelate, asta se înțelege din calculele lui Dirac de mai sus.

Ce înseamnă reglajul constantelor din fizică afirmat în forma tare a principiului antropic?

Fizica ne evidențiază o constantă adimensională specială, constanta structurii fine. Să notăm cu v permeabilitatea vidului, cu c viteza luminii în vid, cu h constanta lui Planck, și cu e sarcina electrică a protonului. Este bine de știut că -e reprezintă sarcina electrică a electronului. Fracția care la numărător are pe e la pătrat și la numitor produsul 2v hc are valoarea aproximativă 1/137. Această constantă este legată de existența liniilor spectrale ale atomului de hidrogen, mai precis este legată de structura de detaliu ale liniilor spectrale ale atomului de hidrogen.

Toate elementele chimice absorb și emit lumină cu doar anumite lungimi de undă. Hidrogenul, la prima vedere are un spectru în care se disting patru linii colorate corespunzătoare lungimilor de undă de emisie. De la stânga la dreapta avem violet, albastru, verde, roșu, totul pe un fond negru corespunzător spectrului de absorbție. Dacă mărim de 1000 de ori zona în care apare linia roșie vom vedea două linii roșii.

Modelul lui Bohr al atomului, cu orbitele lui circulare și fără ca să facă apel la elemente de relativitate specială poate explica spectrul hidrogenului în prima lui descriere dar nu poate explica intervalul dintre cele două linii roșii din a doua descriere. Fizicianul german Arnold Sommerfeld a reușit să explice existența celor două linii roșii folosind orbite eliptice în loc de orbite circulare așa cum folosea Bohr și o variație relativistă a masei electronului pe respectivele orbite. Așa a apărut această constantă a structurii fine. Ea este etalonul interacțiunii electromagnetice, adică descrie în cadrul electrodinamicii cuantice cât de puternic interacționează fotonii cu electronii. Dacă valoarea ei nu ar fi exact cea care este, viața, așa cum o știm noi nu ar fi posibilă.

De ce?

– La nivel atomic, valori diferite ar conduce la alte nivele de energie ale atomilor, deci la o altă chimie și implicit la o altă biologie, complet diferită de cea pe care o cunoaștem noi. De exemplu, dacă constanta de structură fină ar fi mai mare, ar favoriza existența elementelor grele cu toate consecințele pe care un asemenea scenariu le-ar implica la nivel biologic (așa cum spuneam înainte).

– Din punctul de vedere al stabilității nucleelor elementelor, această constantă este implicată în puterea legăturii dintre protoni și neutroni în cadrul nucleului. Diverse alte valori conduc la o altă distribuție a elementelor chimice în Univers, cu afectarea la scară biologică a eventualelor forme de viață.

– La nivel cosmologic, rata de expansiune a Universului ar fi diferită dacă această constantă ar avea altă valoare. Consecințele ar fi legate de formarea și dezvoltarea stelelor și galaxiilor, cu implicații directe în apariția vieții așa cum o cunoaștem noi acum.

Și alte constante ale fizicii conduc la schimbări ale Universului care afectează evoluția lui înspre apariția vieții. Valoarea constantei gravitaționale G este esențială pentru peisajul cosmic actual. O valoare mai mare a lui G ar colapsa materia și universul nu ar mai exista.

Pare deci că Universul este fin reglat pentru existența sa, dar și pentru apariția observatorilor săi conștienți.

Este falsificabil principiul antropic? Adică putem noi să gândim vreun experiment care să valideze sau să invalideze acest principiu? Nu putem.

Dar cumva putem să gândim ce anume ar trebui considerat pentru ca misterul existenței noastre obținută prin reglajul fin, acordul fin, al tuturor constantelor și legilor fizicii, chimiei și biologiei să nu pară o creație divină în sens teologic?

Pentru că din cele spuse mai sus, probabilitatea ca Universul să fie reglat așa este aproape zero. Este ca și cum ar fi reglat de un ceasornicar priceput, ceasornicar care trebuia să cunoască modelul matematic al Universului pe care îl reglează. Sunt memorabile cuvintele lui Paul Dirac: Dumnezeu a folosit admirabila matematică pentru a crea lumea. Însă aici Dumnezeu este doar cuvântul folosit de Dirac pentru a exprima Natura. Exact ca și Spinoza sau Einstein, Dirac identifica întreaga natură cu Dumnezeu, nu era un credincios în adevăratul sens al cuvântului.

Ce ar putea deci explica principiul antropic? Cei mai mulți fizicieni consideră că cea mai rezonabilă explicație este ipoteza Multiversului. Pentru că dacă noi trăim într-un Multivers, deci dacă există o infinitate de alte Universuri cu care coexistăm, atunci totul pare normal. Acest Univers este unul din infinitatea de universuri posibile. Există Multivers? Vom discuta această problemă în episodul următor.

CITEȘTE ȘI

Scurte considerații despre timp (XIV)

Existența multiversului este provocarea cosmologiei actuale. De ce? Pentru că este greu de imaginat că am putea observa alte universuri când noi locuim în unul dintre ele. Este ca și cum ai sta într-un apartament dintr-un bloc și fără să ieși din apartament ar trebui să realizezi existența altor apartamente și a blocului. Dacă însă te uiți la țevile de

Citește mai mult »

Scurte considerații despre timp (XII)

Explicațiile din episodul trecut legate de realitatea cuantică m-au pus în fața unor e-mailuri cu întrebări. De ce totuși nu putem măsura cu aceeași precizie poziția și viteza unei particule cuantice? De ce există particule corelate cuantic?  Am să spun cu subiect și predicat: la aceste întrebări nu există un răspuns științific. Așa se comportă Natura. Ea, Natura, are legile

Citește mai mult »
Mai multe texte
RUBRICI: