El principio antrópico , también conocido como efecto de selección de observaciones , es la hipótesis de que el rango de posibles observaciones que podrían realizarse sobre el universo está limitado por el hecho de que las observaciones sólo son posibles en el tipo de universo que es capaz de desarrollar vida inteligente. . Los defensores del principio antrópico sostienen que explica por qué el universo tiene la edad y las constantes físicas fundamentales necesarias para dar cabida a la vida inteligente. Si cualquiera de ellos hubiera sido significativamente diferente, nadie habría estado presente para hacer observaciones. El razonamiento antrópico se ha utilizado para abordar la cuestión de por qué ciertas constantes físicas medidas toman los valores que toman, en lugar de otros valores arbitrarios, y para explicar la percepción de que el universo parece estar perfectamente sintonizado para la existencia de vida .
Hay muchas formulaciones diferentes del principio antrópico. El filósofo Nick Bostrom cuenta treinta, pero los principios subyacentes se pueden dividir en formas "débiles" y "fuertes", según los tipos de afirmaciones cosmológicas que implican. [1]
El principio fue formulado como respuesta a una serie de observaciones de que las leyes de la naturaleza y los parámetros del universo tienen valores que son consistentes con las condiciones para la vida tal como se la conoce, en lugar de valores que no serían consistentes con la vida en la Tierra . El principio antrópico afirma que se trata de una necesidad a posteriori , porque si la vida fuera imposible, no habría ningún ser vivo para observarla y, por tanto, no sería conocida. Es decir, debe ser posible observar algún universo y, por tanto, las leyes y constantes de dicho universo deben adaptarse a esa posibilidad.
Se ha argumentado [2] que el término antrópico en "principio antrópico" es un nombre inapropiado . [nota 1] Si bien se destaca el tipo de vida basada en el carbono que se observa actualmente, ninguno de los fenómenos finamente afinados requiere vida humana o algún tipo de chauvinismo del carbono . [3] [4] Cualquier forma de vida o cualquier forma de átomo pesado, piedra, estrella o galaxia serviría; No hay nada específicamente humano o antrópico involucrado. [5]
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 sus críticos pueden señalar que el principio antrópico es un concepto no científico, a pesar de que el principio antrópico débil, "las condiciones que se observan en el universo deben permitir que el observador exista", [6] es "fácil" de apoyar en matemáticas y filosofía (es decir, es una tautología o una perogrullada ). 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]
En 1961, Robert Dicke señaló que la edad del universo , tal como la ven los observadores vivos, no puede ser aleatoria. [8] En cambio, los factores biológicos obligan al universo a estar más o menos en una "edad de oro", ni demasiado joven ni demasiado viejo. [9] 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 el helio ), especialmente carbono , mediante nucleosíntesis . Los pequeños planetas rocosos aún no existían. Si el universo fuera 10 veces más viejo de lo que realmente es, la mayoría de las estrellas serían demasiado viejas para permanecer en la secuencia 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. . Así, Dicke explicó la coincidencia entre grandes números adimensionales construidos a partir de las constantes de la física y la edad del universo, coincidencia que inspiró la teoría G variable de Dirac .
Más tarde, Dicke 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 lo aporta una constante cosmológica . Steven Weinberg [10] dio una explicación antrópica para este hecho: observó que la constante cosmológica tiene un valor notablemente bajo, unos 120 órdenes de magnitud menor que el valor que predice la física de partículas (esto ha sido descrito como la " peor predicción en física " ). [11] 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, de 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 materia común y, posteriormente, el surgimiento de la vida. [12] Un ligero aumento en la interacción fuerte (hasta el 50% para algunos autores [13] ) uniría el dineutrón y el diprotón y convertiría todo el hidrógeno del universo primitivo en helio; [14] Asimismo, un aumento en la interacción débil también convertiría todo el hidrógeno en helio. Ni el agua ni las estrellas estables con una vida suficientemente larga, ambas esenciales para el surgimiento de la vida tal como se la conoce, 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.
La frase "principio antrópico" apareció por primera vez en la contribución de Brandon Carter a un simposio en Cracovia en 1973 en honor al 500 cumpleaños de Copérnico . Carter, un astrofísico teórico, articuló el Principio Antrópico en reacción al Principio Copérnico , que establece que los humanos no ocupan una posición privilegiada en el Universo . Carter dijo: "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 regiones y tiempos del universo deben ser estadísticamente idénticos. Este último principio subyace a la teoría del estado estacionario , que recientemente había sido refutada por el descubrimiento en 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 ). [ cita necesaria ]
Carter definió dos formas del principio antrópico, una "débil" que se refería sólo a la selección antrópica de ubicaciones espacio-temporales privilegiadas 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 puede utilizarse para explicar por qué las condiciones son las adecuadas para la existencia de vida (inteligente) en la Tierra en la actualidad. Porque si no estuvieran en lo cierto, entonces no nos habríamos encontrado aquí ahora, sino en otro lugar, en algún otro momento apropiado. Este principio fue utilizado muy eficazmente por Brandon Carter y Robert Dicke para resolver una cuestión que había desconcertado a los físicos durante muchos años. La cuestión se refería a varias relaciones numéricas sorprendentes que se observan 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 sólo en la época actual de la historia de la Tierra, por lo que parece que, coincidentemente, vivimos en una época muy especial (¡más o menos unos cuantos millones de años!). Carter y Dicke explicaron esto más tarde por el hecho de que esta época coincidía con la vida de las llamadas estrellas de la secuencia principal , como el Sol. En cualquier otra época, decía el argumento, no habría vida inteligente alrededor para medir las constantes físicas en cuestión, por lo que la coincidencia tenía que mantenerse, 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 épocas en las que los humanos podrían haber evolucionado. Pero cuando se aplica el principio fuerte, sólo hay un universo, con un conjunto de parámetros fundamentales, entonces, ¿qué se quiere decir exactamente? Carter ofrece dos posibilidades: primero, los humanos pueden usar su propia existencia para hacer "predicciones" sobre los parámetros. Pero en segundo lugar, "como último recurso", los humanos pueden convertir estas predicciones en explicaciones asumiendo que hay más de un universo, de hecho, una colección grande y posiblemente infinita de universos, algo que ahora se llama multiverso ( "conjunto mundial"). fue el término de Carter), en el que los parámetros (y quizás las leyes de la física) varían entre los universos. El principio fuerte se convierte entonces en un ejemplo de efecto de selección , exactamente análogo al principio débil. Postular un multiverso es ciertamente un paso radical, pero darlo 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 ampliado para abarcar una serie de ideas que difieren de manera importante de las suyas. Una confusión particular fue causada por el libro de 1986 El principio cosmológico antrópico de John D. Barrow y Frank Tipler , [17] que distinguía entre un principio antrópico "débil" y "fuerte" de una manera muy diferente a la de Carter, como se analiza en la siguiente sección. sección.
Carter no fue el primero en invocar alguna forma de 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 ser adaptado 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. 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 la imagen de un universo que tenía una entropía inexplicablemente baja . Boltzmann sugirió varias explicaciones, una de las cuales se basaba en fluctuaciones que podrían producir focos de baja entropía o universos de Boltzmann. Si bien la mayor parte del universo carece de rasgos distintivos en este modelo, para Boltzmann no es nada destacable que la humanidad habite un universo de Boltzmann, ya que ese es el único lugar donde podría haber vida inteligente. [20] [21]
Principio antrópico débil (WAP) ( Carter ): "... nuestra ubicación en el universo es necesariamente privilegiada en la medida de ser compatible con nuestra existencia como observadores". [16] Para Carter, "ubicación" se refiere a nuestra ubicación tanto en el tiempo como en el espacio.
Principio antrópico fuerte (SAP) (Carter): "[E]l universo (y por 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 afirmación es, por tanto, una perogrullada .
En su libro de 1986, El principio cosmológico antrópico , John Barrow y Frank Tipler se apartan de Carter y definen 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 haberlo hecho ya". [24]
A diferencia de Carter, restringen el principio a la vida basada en el carbono, en lugar de sólo 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 en él en algún momento de su historia". [25]
Esto se parece mucho al SAP de Carter, pero a diferencia del caso del SAP de Carter, el "debe" es un imperativo, como lo muestran las siguientes tres posibles elaboraciones del SAP, cada una propuesta por Barrow y Tipler: [26]
Los filósofos John Leslie [27] y Nick Bostrom [21] rechazan el SAP de Barrow y Tipler como una interpretación errónea fundamental de Carter. Para Bostrom, el principio antrópico de Carter simplemente nos advierte que tengamos 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 aquellos que se inspiran en los artículos fundamentales de Brandon Carter, son sólidos, pero... son demasiado débiles para realizar un trabajo científico real. En particular, sostengo que la metodología existente no permite derivar ninguna consecuencia observacional de las teorías cosmológicas contemporáneas, aunque estas teorías claramente pueden ser y están siendo probadas empíricamente por los astrónomos. Lo que se necesita para cerrar esta brecha metodológica es una formulación más adecuada de cómo se deben tener en cuenta los efectos de la selección de observaciones.
— Sesgo antrópico , Introducción [28]
Fuerte supuesto de automuestreo (SSSA) ( Bostrom ): "Cada momento de observador debe razonar como si fuera seleccionado aleatoriamente de la clase de todos los momentos de 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 reales o potenciales del observador en nuestro universo; para el SAP, para 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 es capaz de prescribir una elección ideal.
Según Jürgen Schmidhuber , el principio antrópico esencialmente simplemente dice que la probabilidad condicional de encontrarse en un universo compatible con su existencia es siempre 1. No permite predicciones adicionales no triviales como "la gravedad no cambiará mañana". Para obtener 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 fuerte principio antrópico 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 sólo una pequeña perturbación en un pequeño rincón de ella (y muy reciente). Sin embargo, el Universo es muy grande y muy viejo sólo porque estamos aquí para decirlo... Y sin embargo, por supuesto, todos sabemos perfectamente que es lo que es, estemos aquí o no. [31]
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 debido a algo que sólo está implícito en las definiciones formales anteriores, a saber, que los humanos deberían 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 no sería posible en la mayoría de esos universos. En otras palabras, el universo en el que vivimos los humanos está afinado para permitir la vida. Collins y Hawking (1973) caracterizaron la gran idea de Carter, entonces inédita, como el postulado de que "no existe un universo, sino todo un conjunto infinito de universos con todas las condiciones iniciales posibles". [32] Si esto se concede, el principio antrópico proporciona una explicación plausible para el ajuste fino de nuestro universo: el universo "típico" no está ajustado, pero dados suficientes universos, una pequeña fracción será capaz de sustentar vida inteligente. El nuestro debe ser uno de ellos, por lo que el fino ajuste observado no debería ser motivo de sorpresa.
Aunque los filósofos han discutido conceptos relacionados durante siglos, a principios de la década de 1970 la única teoría física genuina que producía una especie de multiverso era la interpretación de la mecánica cuántica de muchos mundos . Esto permitiría variación en las condiciones iniciales, pero no en las constantes verdaderamente fundamentales. Desde entonces se han sugerido varios mecanismos para producir un multiverso: véase la reseña de Max Tegmark . [33] Un avance 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 una ruptura de simetría en el universo temprano, lo que permite que los parámetros previamente considerados como "constantes fundamentales" varíen en distancias muy grandes, por lo tanto erosionando la distinción entre los principios fuertes y débiles 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 real en un universo u otro) contrasta con la esperanza tradicional de los físicos de una teoría del todo que no tenga 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 principal candidato a 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 Susskind afirmó: "... parece plausible que el paisaje sea inimaginablemente grande y diverso. Este es el comportamiento que da crédito al principio antrópico". [35]
La forma moderna de un argumento de diseño la presenta el diseño inteligente . Los defensores del diseño inteligente a menudo citan las observaciones de ajuste que (en parte) precedieron a la formulación del principio antrópico por parte de Carter como prueba de un diseñador inteligente. Quienes se oponen al diseño inteligente no se limitan a quienes plantean la hipótesis de que existen otros universos; también pueden argumentar, de manera antiantrópica, que el universo está menos afinado de lo que a menudo se afirma, o que aceptar el afinamiento como un hecho bruto es menos sorprendente que la idea de un creador inteligente. Además, incluso aceptando el ajuste fino, Sober (2005) [36] e Ikeda y Jefferys , [37] [38] sostienen que el principio antrópico tal como se plantea convencionalmente en realidad socava el diseño inteligente.
El libro de Paul Davies The Goldilocks Enigma (2006) analiza en detalle el estado actual del debate sobre el ajuste y concluye enumerando las siguientes respuestas a ese debate: [9] : 261–267
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 es más abundante si se parecen a nuestro universo. Véase también Gardner (2005). [39]
Es evidente que cada una de estas hipótesis resuelve algunos aspectos del enigma y deja otros sin respuesta. Los seguidores de Carter admitirían sólo la opción 3 como explicación antrópica, mientras que de la 3 a la 6 están cubiertas por diferentes versiones del SAP de Barrow y Tipler (que también incluiría la 7 si se la considera una variante de la 4, como en Tipler 1994).
El principio antrópico, al menos tal como lo concibió Carter, puede aplicarse a escalas mucho más pequeñas que la del 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 . Teniendo esto en cuenta, Carter concluyó que dadas las mejores estimaciones de la edad del universo , la cadena evolutiva que culmina en el Homo sapiens probablemente admite sólo uno o dos eslabones de baja probabilidad.
Ninguna posible evidencia observacional influye 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 [¿ peso indebido? – discutir ] ). Por tanto, en principio el SAP de Barrow no puede ser falsificado 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:
Hogan [42] ha enfatizado que sería muy extraño si todas las constantes fundamentales estuvieran estrictamente determinadas, ya que esto no nos dejaría sin una explicación preparada para el aparente ajuste fino. De hecho, los humanos podrían tener que recurrir a algo parecido al SAP de Barrow y Tipler: no habría opción para que un universo así no sustentara vida.
Se pueden hacer predicciones probabilísticas de los valores de los parámetros dado:
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 "sobreajustarse", es decir, si hay algún valor predicho perfectamente sintonizado (por ejemplo, cero), el valor observado no necesita estar más cerca de ese valor previsto que lo que se requiere para hacer posible la vida. El valor pequeño pero finito de la constante cosmológica puede considerarse una predicción exitosa en este sentido.
Una cosa que no contaría como evidencia del 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 contraevidencia de 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.
Es posible que Fred Hoyle haya 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 facilita su síntesis en el interior estelar 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 estaba cerca de la predicción de Hoyle.
Sin embargo, en 2010 Helge Kragh argumentó que Hoyle no utilizó el razonamiento antrópico al hacer su predicción, ya que hizo su predicción en 1953 y el razonamiento antrópico no cobró importancia hasta 1980. Llamó a esto un "mito antrópico", diciendo que Hoyle y otros establecieron una conexión posterior 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 en absoluto el nivel en el núcleo de carbono con la vida. [45]
Don Page criticó toda la teoría de la inflación cósmica de la siguiente manera. [46] Enfatizó que las condiciones iniciales que hicieron posible una flecha termodinámica del tiempo en un universo con un origen de Big Bang , deben incluir la suposición de que en la singularidad inicial, la entropía del universo era baja y, por lo 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 observada de Al mismo tiempo, consideró este hecho una ventaja para la teoría. El hecho de que la pequeña porción de espacio a partir de la cual creció nuestro universo observable tuviera que ser extremadamente ordenada para permitir que el universo post-inflación tuviera una flecha del tiempo, hace innecesario adoptar hipótesis "ad hoc" sobre el estado de entropía inicial, hipótesis otras teorías del Big Bang lo requieren.
La teoría de cuerdas predice una gran cantidad de universos posibles, llamados "fondos" o "vacua". El conjunto de estas vacuas suele denominarse " multiverso " o " paisaje antrópico " o "paisaje de cuerdas". Leonard Susskind ha argumentado que la existencia de un gran número de vacíos coloca el razonamiento antrópico en terreno firme: sólo se observan universos cuyas propiedades son tales que permiten a los observadores existir, mientras que un conjunto posiblemente mucho mayor de universos que carecen de tales propiedades pasan desapercibidos. [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 aptos para la vida sin ser afinados por un creador benévolo". Otros, sobre todo David Gross, pero también Lubos Motl , Peter Woit y Lee Smolin , sostienen que esto no es predictivo. Max Tegmark , [49] Mario Livio y Martin Rees [50] sostienen que sólo 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. Actualmente.
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.
Zhi-Wei Wang y Samuel L. Braunstein demostraron que la existencia de vida en el universo depende de varias constantes fundamentales. Sugiere que sin una comprensión completa de estas constantes, uno podría percibir incorrectamente que el universo está diseñado inteligentemente para la vida. Esta perspectiva desafía la visión de que nuestro universo es único en su capacidad para sustentar vida. [51]
Hay dos tipos de dimensiones: espacial (bidireccional) y temporal (unidireccional). [53] Sea el número de dimensiones espaciales N y el número de dimensiones temporales T . 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 por primera vez a Gottfried Wilhelm Leibniz , quien en el Discurso sobre la metafísica sugirió que el mundo es "aquel que es al mismo tiempo el más simple en hipótesis y el más rico en fenómenos". [54] 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 dijo que "hace que el chiste vuelva al frente: es la tridimensionalidad del espacio lo que explica por qué vemos leyes de fuerza del cuadrado inverso en la naturaleza, y no al revés". (Barrow 2002:204). [nota 3]
En 1920, Paul Ehrenfest demostró que si hay una única 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 . [55] Ehrenfest también demostró que si hay un número par de dimensiones espaciales, entonces las diferentes partes de un impulso de onda viajarán a diferentes velocidades. Si hay dimensiones espaciales, donde k es un número entero positivo, entonces los impulsos ondulatorios se distorsionan. En 1922, Hermann Weyl afirmó que la teoría del electromagnetismo de Maxwell puede expresarse en términos de una acción sólo para una variedad de cuatro dimensiones. [56] Finalmente, Tangherlini demostró en 1963 que cuando hay más de tres dimensiones espaciales, los orbitales de los electrones alrededor de los núcleos no pueden ser estables; los electrones caerían en el núcleo o se dispersarían. [57]
Max Tegmark amplía el argumento anterior de la siguiente manera antrópica. [58] 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 descomponerse en partículas con mayor masa que ellos mismos. (Esto no es un problema si las partículas tienen una temperatura suficientemente baja.) [58] Por último, si N < 3 , la gravitación de cualquier tipo se vuelve problemática y el universo probablemente sería demasiado simple para contener observadores. Por ejemplo, cuando N < 3 , los nervios no pueden cruzarse sin cruzarse. [58] Por lo tanto, los argumentos antrópicos y otros descartan todos los casos excepto N = 3 y T = 1 , que describe el mundo que nos rodea.
Por otro lado, con vistas a crear agujeros negros a partir de un gas monoatómico ideal bajo su propia gravedad, Wei-Xiang Feng demostró que el espacio-tiempo (3 + 1) dimensional es la dimensionalidad marginal. Además, es la dimensionalidad única la que puede permitir una esfera de gas "estable" con una constante cosmológica "positiva" . Sin embargo, un gas autogravitante no puede unirse de manera estable si la esfera de masa es mayor que ~10 21 masas solares, debido a la pequeña positividad de la constante cosmológica observada. [59]
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. [60] [61]
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 . [62] Desde una perspectiva estrictamente secular y humanista, permite también volver a poner a los seres humanos en el centro, un cambio antropogénico en la cosmología. [62] Karl W. Giberson [63] ha afirmado lacónicamente 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, los humanos están atrapados en el punto Omicrón, en el medio del alfabeto griego, en lugar de avanzar hasta el final, porque el universo no Necesita tener alguna característica que apoye nuestro mayor progreso técnico, si el principio antrópico simplemente requiere que sea adecuado para nuestra evolución hasta este punto. [64]
Un estudio exhaustivo existente del principio antrópico es el libro El principio cosmológico antrópico 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 aborda la física cuántica , la química y las ciencias de la tierra . Un capítulo entero sostiene que el Homo sapiens es, con alta probabilidad, la única especie inteligente de 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 creen que ese 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 razonamiento eutaxiológico ; el primero afirma que el orden debe tener un fin 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. [sesenta y cinco]
Al ver poco sentido en un principio que requiere que surja vida inteligente mientras se permanece indiferente a la posibilidad de su eventual extinción, Barrow y Tipler proponen el principio antrópico final (PAF): el procesamiento inteligente de información debe llegar a existir en el universo y, una vez que nace, nunca se extinguirá. [66]
Barrow y Tipler sostienen que la FAP es a la vez una declaración física válida y "estrechamente relacionada con los valores morales". FAP impone fuertes restricciones a la estructura del universo , restricciones desarrolladas más adelante en La física de la inmortalidad de Tipler . [67] 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 [68] de Barrow y Tipler, Martin Gardner ridiculizó a la FAP citando las dos últimas frases de su libro como definiendo un principio antrópico (CRAP) completamente ridículo:
En el instante en que se alcance el Punto Omega , la vida habrá obtenido el control de toda la materia y fuerzas no sólo en un único universo, sino en todos los universos cuya existencia es lógicamente posible; la vida se habrá extendido a todas las regiones espaciales de todos los universos que lógicamente podrían existir, y habrá almacenado una cantidad infinita de información, incluidos todos los conocimientos que es lógicamente posible conocer. Y este es el final. [69]
Carter ha expresado con frecuencia su pesar por su propia elección de la palabra "antrópico", porque transmite la impresión engañosa de que el principio involucra a los humanos en particular , con exclusión de la inteligencia no humana en general. [70] Otros [71] han criticado la palabra "principio" por ser demasiado grandiosa para describir aplicaciones directas de efectos de selección .
Una crítica común al SAP de Carter es que es un deus ex machina fácil que desalienta la búsqueda de explicaciones físicas. Para citar nuevamente a Penrose: "Los teóricos tienden a invocarlo cuando no tienen una teoría lo suficientemente buena para explicar los hechos observados". [72]
El SAP de Carter y el WAP de Barrow y Tipler han sido descartados como obviedades o tautologías triviales , es decir, afirmaciones verdaderas únicamente en virtud de su forma lógica y no porque una afirmación sustantiva se haga y apoye en la observación de la realidad. Como tales, se critican como una forma elaborada de decir: "Si las cosas fueran diferentes, serían diferentes", [ cita necesaria ] , lo cual es una declaración válida, pero no afirma una alternativa fáctica sobre otra.
Los críticos del SAP de Barrow y Tipler afirman que no es comprobable ni falsificable y, por lo tanto, no es una declaración científica sino filosófica. La misma crítica se ha dirigido a la hipótesis de un multiverso , aunque algunos argumentan [73] que hace predicciones falsables. Una versión modificada de esta crítica es que la humanidad entiende 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. [74]
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 vida como un prerrequisito necesario para las constantes observables de la física. De manera similar, Stephen Jay Gould , [75] [76] Michael Shermer , [77] y otros afirman que las versiones más fuertes del principio antrópico parecen revertir las causas y efectos conocidos. Gould comparó la afirmación de que el universo está afinado en beneficio de nuestro tipo de vida con decir que las salchichas se hacían largas y estrechas para que pudieran caber en los modernos panecillos para hot dogs, o con decir que se habían inventado barcos para albergar percebes . [ cita necesaria ] Estos críticos citan la vasta evidencia física, fósil, genética y otras evidencias biológicas consistentes con que la vida 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 suponer tácitamente que los compuestos de carbono y el agua son la única química posible de la vida (a veces llamado " chovinismo del carbono ", véase también bioquímica alternativa ). [78] La gama de constantes físicas fundamentales consistentes con la evolución de la vida basada en el carbono también puede ser más amplia de lo que han argumentado quienes abogan por un universo sintonizado . [79] Por ejemplo, Harnik et al. [80] proponen un Universo no débil en el que se elimina la fuerza nuclear débil . 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 finos 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. Presenta su teoría de los universos fecundos , que supone que los universos tienen "descendencia" a través de la creación de agujeros negros cuyos universos descendientes tienen valores de constantes físicas que dependen de los del universo madre. [81]
Los filósofos de la cosmología John Earman , [82] Ernan McMullin , [83] y Jesús Mosterín sostienen que "en su versión débil, el principio antrópico es una mera tautología, que no nos permite explicar nada ni predecir nada de lo que hicimos". "No lo sé todavía. En su versión fuerte, es una especulación gratuita". [84] Otra crítica de Mosterín se refiere a la defectuosa inferencia "antrópica" de la suposición 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 algún arreglo esté presente o repetido. [...] 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. .
