Principio antrópico

El principio antrópico, también conocido como el "efecto de selección de observación", es la hipótesis, propuesta por primera vez en 1957 por Robert Dicke, de que existe un límite inferior restrictivo sobre cómo Nuestras observaciones del universo son estadísticamente probables, porque las observaciones solo podrían ocurrir en un universo capaz de desarrollar vida inteligente. Los defensores del principio antrópico argumentan que explica por qué este universo tiene la edad y las constantes físicas fundamentales necesarias para dar cabida a la vida consciente, ya que si cualquiera de los dos hubiera sido diferente, no habríamos estado aquí para hacer observaciones. El razonamiento antrópico se usa a menudo para lidiar con la noción de que el universo parece estar finamente ajustado para la existencia de la vida.

Hay muchas formulaciones diferentes del principio antrópico. El filósofo Nick Bostrom los cuenta en treinta, pero los principios subyacentes se pueden dividir en 'débiles'; y "fuerte" formas, dependiendo de los tipos de afirmaciones cosmológicas que implican. El principio antrópico débil (WAP), tal como lo define Brandon Carter, establece que el ostensible ajuste fino del universo es el resultado del sesgo de selección (específicamente el sesgo de supervivencia). La mayoría de estos argumentos se basan en alguna noción del multiverso para que haya una población estadística de universos para seleccionar. Sin embargo, un vasto universo único es suficiente para la mayoría de las formas de WAP que no se ocupan específicamente del ajuste fino. Carter distinguió el WAP del principio antrópico fuerte (SAP), que considera que el universo en cierto sentido está obligado a que eventualmente emerja vida consciente y sensata dentro de él. Una forma de este último conocido como el principio antrópico participativo, articulado por John Archibald Wheeler, sugiere sobre la base de la mecánica cuántica que el universo, como condición de su existencia, debe ser observado, lo que implica que uno o más observadores. Más fuerte aún es el principio antrópico final, propuesto por John D. Barrow y Frank Tipler, que considera que la estructura del universo se puede expresar mediante fragmentos de información de tal manera que el procesamiento de la información es inevitable y eterno.

Definición y base

El principio se formuló como respuesta a una serie de observaciones de que las leyes de la naturaleza y los parámetros del universo toman valores que son consistentes con las condiciones de la vida tal como la conocemos, en lugar de un conjunto de valores que no serían consistentes. con la vida en la Tierra. El principio antrópico establece que esto es una necesidad, porque si la vida fuera imposible, ninguna entidad viviente estaría allí para observarla y, por lo tanto, no sería conocida. Es decir, debe ser posible observar algún universo y, por lo tanto, las leyes y constantes de dicho universo deben adaptarse a esa posibilidad.

El término antrópico en "principio antrópico" se ha argumentado que es un nombre inapropiado. Si bien destacamos nuestro tipo de vida basada en el carbono, ninguno de los fenómenos finamente sintonizados requiere vida humana o algún tipo de chauvinismo del carbono. Cualquier forma de vida o cualquier forma de átomo pesado, piedra, estrella o galaxia serviría; no se trata de nada específicamente humano o antrópico.

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 a menudo es 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 al observador existe", es "fácil" apoyar en matemáticas y filosofía (es decir, es una tautología o 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 consideradas controvertidas por algunos y que dependen de la verificación empírica.

Las 'coincidencias'

En 1961, Robert Dicke señaló que la edad del universo, tal como la ven los observadores vivos, no puede ser aleatoria. En cambio, los factores biológicos obligan al universo a estar más o menos en una "edad de oro", ni demasiado joven ni demasiado viejo. 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, una coincidencia que inspiró la teoría de la G variable de Dirac.

Dicke razonó más tarde 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 materia bariónica y algunas predicciones teóricas de la cantidad de materia oscura representan aproximadamente el 30% de esta densidad crítica, y el resto lo contribuye una constante cosmológica. Steven Weinberg dio una explicación antrópica para este hecho: señaló que la constante cosmológica tiene un valor notablemente bajo, unos 120 órdenes de magnitud más pequeño que el valor que predice la física de partículas (esto ha sido descrito como la "peor predicción de la física". 34;). Sin embargo, si la constante cosmológica fuera solo varios órdenes de magnitud mayor que su valor observado, el universo sufriría una inflación catastrófica, lo que impediría la formación de estrellas y, por lo tanto, la vida.

Los valores observados de las constantes físicas adimensionales (como la constante de estructura fina) que rigen las cuatro interacciones fundamentales se equilibran como si estuvieran ajustados para permitir la formación de materia común y, posteriormente, el surgimiento de la vida. Un ligero aumento en la interacción fuerte uniría el dineutrón y el diprotón y convertiría todo el hidrógeno del universo primitivo en helio; del mismo modo, un aumento en la interacción débil también convertiría todo el hidrógeno en helio. El agua, así como las estrellas estables de vida suficientemente larga, ambas esenciales para el surgimiento de la vida tal como la conocemos, no existirían. En términos más generales, 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.

Origen

La frase "principio antrópico" apareció por primera vez en la contribución de Brandon Carter a un simposio de Cracovia de 1973 en honor al 500 cumpleaños de Copérnico. Carter, un astrofísico teórico, articuló el Principio Antrópico en reacción al Principio Copernicano, 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". 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 es la base de la teoría del estado estacionario, que recientemente había sido refutada por el descubrimiento de 1965 de la radiación de fondo cósmico 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).

Carter definió dos formas del principio antrópico, un principio "débil" uno que se refería únicamente a la selección antrópica de lugares espaciotemporales privilegiados en el universo, y un 'fuerte' más controvertido; forma 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 resultan justas para la existencia de la vida (inteligente) en la Tierra en este momento. Porque si no eran justos, entonces no deberíamos habernos encontrado aquí ahora, sino en otro lugar, en otro momento apropiado. Este principio fue utilizado muy eficazmente por Brandon Carter y Robert Dicke para resolver un problema que había rompecabezas físicos durante muchos años. El tema se refería a varias relaciones numéricas llamativas que se observan para mantener 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 en la historia de la Tierra, por lo que parecemos, casualmente, vivir en un momento muy especial (¡dar o tomar unos pocos millones de años!). Esto fue explicado más tarde, por Carter y Dicke, por el hecho de que esta época coincidía con la vida de lo que se llaman estrellas de la secuencia principal, como el Sol. En cualquier otra época, el argumento corrió, no habría vida inteligente alrededor para medir las constantes físicas en cuestión, así que la coincidencia tenía que sostener, simplemente porque habría vida inteligente alrededor sólo en el momento en particular que la coincidencia tenía!

—La nueva mente del Emperador, Capítulo 10

Una razón por la que esto es plausible es que hay muchos otros lugares y tiempos en los que podemos imaginarnos encontrándonos. Pero cuando aplicamos el principio fuerte, solo tenemos un universo, con un conjunto de parámetros fundamentales, entonces, ¿cuál es exactamente el punto que se está señalando? Carter ofrece dos posibilidades: primero, podemos usar nuestra propia existencia para hacer "predicciones" sobre los parametros. Pero segundo, "como último recurso", podemos convertir estas predicciones en explicaciones suponiendo que existe más de un universo, de hecho un gran y posiblemente una colección infinita de universos, algo que ahora se llama el multiverso ("conjunto mundial" era 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 un efecto de selección, exactamente análogo al principio débil. Postular un multiverso es sin duda un paso radical, pero tomarlo 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 otro?"

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. El libro de 1986 El principio cosmológico antrópico de John D. Barrow y Frank Tipler causó una confusión particular, que distinguía entre un "débil" y "fuerte" principio antrópico de una manera muy diferente a la de Carter, como se analiza en la siguiente sección.

Carter no fue el primero en invocar alguna forma del 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 [...] producir un mundo que debe adaptarse con precisión en cada detalle para el desarrollo ordenado de la vida que culmina en el hombre." En 1957, Robert Dicke escribió: "La era del Universo 'ahora' no es aleatorio sino que está condicionado por factores biológicos [...] [los cambios en los valores de las constantes fundamentales de la física] imposibilitarían la existencia del hombre para plantearse el problema."

Ludwig Boltzmann puede 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 una 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 no tiene rasgos distintivos en este modelo, para Boltzmann, no tiene nada de especial que la humanidad habite en un universo de Boltzmann, ya que ese es el único lugar donde podría haber vida inteligente.

Variantes

Principio antrópico débil (WAP) (Carter): "... nuestra ubicación en el universo es necesariamente privilegiada en la medida de ser compatible con nuestro existencia como observadores." Tenga en cuenta que 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, pues, una perogrullada.

En su libro de 1986, El principio cosmológico antrópico, John Barrow y Frank Tipler parten de Carter y definen WAP y SAP de la siguiente manera:

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 existen sitios donde la vida basada en el carbono puede evolucionar y por los requisitos de que el universo tenga la edad suficiente para que ya lo haya hecho. A diferencia de Carter, restringen el principio a la vida basada en el carbono, en lugar de solo '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 se incluyen en el SAP de Carter.

Principio antrópico fuerte (SAP) (Barrow y Tipler): "El Universo debe tener aquellas propiedades que permitan que la vida se desarrolle dentro de él en algún momento de su historia."
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:

• "Existe un posible Universo 'designado' con el objetivo de generar y sostener 'observadores'".

Esto se puede ver como simplemente el argumento de diseño clásico descansado en el atajo de la cosmología contemporánea. Implica que el propósito del universo es dar lugar a la vida inteligente, con las leyes de la naturaleza y sus constantes físicas fundamentales establecidas para asegurar que la vida como sabemos que emerge y evoluciona.

• "Los observadores son necesarios para llevar al Universo a ser."

Barrow y Tipler creen que esta es una conclusión válida de la mecánica cuántica, como ha sugerido John Archibald Wheeler, especialmente a través de su idea de que la información es la realidad fundamental (vea desde poco) y su Principio antrópico participativo (PAP) que es una interpretación de la mecánica cuántica asociada a las ideas de John von Neumann y Eugene Wigner.

• "Es necesario un conjunto de otros universos diferentes para la existencia de nuestro Universo."

Por el contrario, Carter simplemente dice que un conjunto de universos es necesario para que el SAP cuente como una explicación.

Los filósofos John Leslie y Nick Bostrom rechazan el SAP de Barrow y Tipler como una lectura 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 la selección antrópica (que Bostrom llama selección de "observación" efectos): la necesidad de que existan observadores para obtener un resultado. El escribe:

Muchos "principios antropos" son simplemente confundidos. Algunos, especialmente aquellos que se inspiran en los papeles seminales de Brandon Carter, son sonidos, pero... son demasiado débiles para hacer cualquier trabajo científico real. En particular, argumento que la metodología existente no permite que ninguna consecuencia observacional se derive de las teorías cosmológicas contemporáneas, aunque estas teorías claramente pueden ser y están siendo probadas empíricamente por los astrónomos. Lo que se necesita para salvar esta brecha metodológica es una formulación más adecuada de cómo se deben tener en cuenta los efectos de la selección de observaciones.

—Bias antropópicas, Introducción

Suposición de automuestreo fuerte (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 de 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 de observación reales o potenciales en nuestro universo; para el SAP, a 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 puede prescribir una elección ideal.

Según Jürgen Schmidhuber, el principio antrópico esencialmente solo dice que la probabilidad condicional de encontrarte en un universo compatible con tu existencia es siempre 1. No permite predicciones no triviales adicionales como "la gravedad ganó" 39;no cambia mañana". Para ganar más poder predictivo, son necesarias suposiciones adicionales sobre la distribución previa de universos alternativos.

El dramaturgo y novelista Michael Frayn describe una forma del Principio Antrópico Fuerte en su libro de 2006 The Human Touch, que explora lo que él caracteriza como "la rareza central del Universo":

Es una paradoja simple. El Universo es muy viejo y muy grande. La humanidad, por comparación, es sólo una pequeña perturbación en un pequeño rincón de ella – y una muy reciente. Sin embargo, el Universo es muy grande y muy viejo porque estamos aquí para decir que es... Y sin embargo, por supuesto, todos sabemos perfectamente bien que es lo que es si estamos aquí o no.

Carácter del razonamiento antrópico

Carter optó por centrarse en un aspecto tautológico de sus ideas, lo que generó mucha confusión. De hecho, el razonamiento antrópico interesa a los científicos por algo que solo está implícito en las definiciones formales anteriores, a saber, que debemos considerar seriamente la existencia de otros universos con diferentes valores de los 'parámetros fundamentales', es decir, las constantes físicas adimensionales y las condiciones iniciales del Big Bang. Carter y otros han argumentado que la vida tal como la conocemos no sería posible en la mayoría de esos universos. En otras palabras, el universo en el que estamos está afinado para permitir la vida. collins &amperio; Hawking (1973) caracterizó la gran idea inédita de Carter como el postulado de que "no hay un universo sino un conjunto infinito de universos con todas las condiciones iniciales posibles". Si se concede esto, el principio antrópico proporciona una explicación plausible para el ajuste fino de nuestro universo: el "típico" El universo no está bien afinado, pero dados suficientes universos, una pequeña fracción será capaz de albergar vida inteligente. El nuestro debe ser uno de estos, por lo que el ajuste fino 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 muchos mundos de la mecánica cuántica. Esto permitiría variación en las condiciones iniciales, pero no en las constantes verdaderamente fundamentales. Desde entonces, se han sugerido una serie de mecanismos para producir un multiverso: consulte la reseña de Max Tegmark. Un desarrollo 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 la ruptura de la simetría en el universo primitivo, lo que permite que los parámetros considerados anteriormente como "constantes fundamentales". variar en distancias muy grandes, erosionando así la distinción entre los principios débiles y fuertes 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.

La idea antrópica de que los parámetros fundamentales se seleccionan de 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 sin parámetros libres. Como dijo Albert Einstein: "Lo que realmente me interesa es si Dios tuvo alguna elección en la creación del mundo". En 2002, algunos defensores de la principal candidata a una "teoría del todo", la teoría de cuerdas, proclamaron "el fin del principio antrópico" ya que no habría parámetros libres para seleccionar. En 2003, sin embargo, Leonard Susskind declaró: '... parece plausible que el paisaje sea inimaginablemente grande y diverso. Nos guste o no, este es el tipo de comportamiento que da crédito al Principio Antrópico."

La forma moderna de un argumento de diseño se presenta mediante un diseño inteligente. Los defensores del diseño inteligente a menudo citan las observaciones de ajuste que (en parte) precedieron a la formulación del principio antrópico de Carter como prueba de un diseñador inteligente. Los opositores al diseño inteligente no se limitan a aquellos que 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 ajuste fino como un hecho bruto es menos sorprendente que la idea de un creador inteligente. Además, incluso aceptando ajustes finos, Sober (2005) e Ikeda y Jefferys argumentan que el Principio Antrópico, tal como se establece 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 fino y concluye enumerando las siguientes respuestas a ese debate:

1. El universo absurdo: Nuestro universo es como es.
2. El universo único: Hay una profunda unidad subyacente en la física que requiere que el Universo sea la forma en que es. Algunas teorías de todo explicarán por qué las diversas características del Universo deben tener exactamente los valores que vemos.
3. El multiverso: Existen múltiples universos, teniendo todas las posibles combinaciones de características, e inevitablemente nos encontramos dentro de un universo que nos permite existir.
4. Diseño inteligente: Un creador diseñó el Universo con el propósito de apoyar la complejidad y el surgimiento de la inteligencia.
5. El principio de la vida: Hay un principio subyacente que limita al Universo a evolucionar hacia la vida y la mente.
6. El universo autoexplicable: Un bucle explicativo o causal cerrado: "quizás sólo existan universos con capacidad de conciencia". Este es el Principio Antrópico Participativo de Wheeler (PAP).
7. El universo falso: Vivimos dentro de una simulación de realidad virtual.

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 son más abundantes si se asemejan a nuestro universo. Véase también Gardner (2005).

Claramente, cada una de estas hipótesis resuelve algunos aspectos del rompecabezas y deja otros sin respuesta. Los seguidores de Carter admitirían solo la opción 3 como explicación antrópica, mientras que del 3 al 6 están cubiertos por diferentes versiones del SAP de Barrow y Tipler (que también incluiría el 7 si se considera una variante del 4, como en Tipler 1994).).

El principio antrópico, al menos como lo concibió Carter, se puede aplicar en escalas mucho más pequeñas que todo el universo. Por ejemplo, Carter (1983) invirtió la línea habitual de razonamiento y señaló que al interpretar el registro evolutivo, se deben tener en cuenta consideraciones cosmológicas y astrofísicas. Con esto en mente, Carter concluyó que dadas las mejores estimaciones de la edad del universo, la cadena evolutiva que culmina en Homo sapiens probablemente admite solo uno o dos eslabones de baja probabilidad.

Evidencia observacional

Ninguna evidencia observacional posible se relaciona con 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 "requerido" sustentar 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, se incluiría en nuestra porción de este universo). Por lo tanto, en principio, el SAP de Barrow no puede falsificarse observando un universo en el que no puede existir un observador.

El filósofo John Leslie afirma que Carter SAP (con multiverso) predice lo siguiente:

• La teoría física evolucionará para fortalecer la hipótesis de que las transiciones de fase temprana ocurren probabilísticamente más que deterministamente, en cuyo caso no habrá una razón física profunda para los valores de las constantes fundamentales;
• Diversas teorías para generar múltiples universos serán robustas;
• La evidencia de que el universo está bien sintonizado seguirá acumulando;
• No se descubrirá vida con una química no carbono;
• Estudios matemáticos de formación de galaxias confirmarán que es sensible a la tasa de expansión del universo.

Hogan ha enfatizado que sería muy extraño si todas las constantes fundamentales estuvieran estrictamente determinadas, ya que esto nos dejaría sin una explicación lista para el aparente ajuste fino. De hecho, podríamos tener que recurrir a algo parecido al SAP de Barrow y Tipler: no habría opción para que un universo así no sustentara la vida.

Se pueden hacer predicciones probabilísticas de los valores de los parámetros dados:

1. un particular multiverso con una "medida", es decir, una "densidad de universos" bien definida (por lo tanto, para el parámetro) X, uno puede calcular la probabilidad anterior P()X₀) dX que X está en el rango X₀. X. X₀ + dX), y
2. una estimación del número de observadores en cada universo, N()X) (por ejemplo, esto podría tomarse como proporcional al número de estrellas en el universo).

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 estar "sobreajustados", es decir, si hay algún valor predicho perfectamente ajustado (por ejemplo, cero), el valor observado no necesita estar más cerca de ese valor predicho 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.

Algo que no contaría como prueba del Principio Antrópico es la prueba de que la Tierra o el Sistema Solar ocupaban una posición privilegiada en el universo, en violación del principio copernicano (para posibles pruebas contrarias a este principio, ver principio copernicano), a menos que hubiera alguna razón para pensar que esa posición era una condición necesaria para nuestra existencia como observadores.

Aplicaciones del principio

La nucleosíntesis del carbono-12

Fred Hoyle pudo haber 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 los interiores estelares a través del proceso triple alfa.. Luego calculó que la energía de esta resonancia no descubierta era de 7,6 millones de electronvoltios. El grupo de investigación de Willie Fowler pronto encontró esta resonancia, y su energía medida estuvo cerca de la predicción de Hoyle.

Sin embargo, en 2010, Helge Kragh argumentó que Hoyle no usó el razonamiento antrópico para hacer su predicción, ya que hizo su predicción en 1953 y el razonamiento antrópico no adquirió importancia hasta 1980. Llamó a esto un "mito antrópico".," diciendo que Hoyle y otros hicieron una conexión a posteriori 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 el nivel en el núcleo de carbono con la vida en absoluto.

Inflación cósmica

Don Page criticó toda la teoría de la inflación cósmica de la siguiente manera. Hizo hincapié en que las condiciones iniciales que hicieron posible una flecha del tiempo termodinámica en un universo con un origen 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. Si bien Davies aceptó la premisa de que el estado inicial del universo visible (que llenó una cantidad microscópica de espacio antes de inflarse) tenía que poseer un valor de entropía muy bajo, debido a las fluctuaciones cuánticas aleatorias, para explicar la flecha del tiempo termodinámica observada, él consideró este hecho una ventaja para la teoría. Que la diminuta porción de espacio a partir de la cual creció nuestro universo observable tuvo que ser extremadamente ordenada, para permitir que el universo posterior a la inflación tenga una flecha del tiempo, hace que sea innecesario adoptar cualquier medida "ad hoc" hipótesis sobre el estado de entropía inicial, hipótesis que requieren otras teorías del Big Bang.

Teoría de cuerdas

La teoría de cuerdas predice una gran cantidad de universos posibles, llamados "fondos" o "vacua". El conjunto de estos vacíos a menudo se denomina "multiverso" o "paisaje antrópico" o "paisaje de cuerdas". Leonard Susskind ha argumentado que la existencia de una gran cantidad de vacíos pone el razonamiento antrópico en terreno firme: solo se observan los universos cuyas propiedades permiten que los observadores existan, mientras que un conjunto posiblemente mucho más grande de universos que carecen de tales propiedades pasan desapercibidos.

Steven Weinberg 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 pueden tomar valores adecuados para la vida sin ser afinadas por un creador benévolo". Otros, sobre todo David Gross, pero también Lubos Motl, Peter Woit y Lee Smolin, argumentan que esto no es predictivo. Max Tegmark, Mario Livio y Martin Rees argumentan que solo algunos aspectos de una teoría física deben ser observables y/o comprobables para que la teoría sea aceptada, y que muchas teorías bien aceptadas están lejos de ser completamente comprobables en la actualidad.

Jürgen Schmidhuber (2000–2002) señala que la teoría de la inferencia inductiva universal de Ray Solomonoff y sus extensiones ya brindan un marco para maximizar nuestra confianza en cualquier teoría, dada una secuencia limitada de observaciones físicas y algunos conocimientos previos. distribución en el conjunto de posibles explicaciones del universo.

Dimensiones del espacio-tiempo

Propiedades de n+m-tiempos espaciales dimensionales

Hay dos tipos de dimensiones: espaciales (bidireccionales) y temporales (unidireccionales). 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 difieren de 3 y T difieren de 1. El argumento es a menudo de 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 "el que es al mismo tiempo el más simple en hipótesis y el más rico en fenómenos". Immanuel Kant argumentó que el espacio tridimensional era una consecuencia de la ley del inverso del cuadrado de la gravitación universal. Si bien el argumento de Kant es importante desde el punto de vista histórico, John D. Barrow dijo que "tiene el remate al revés: es la tridimensionalidad del espacio lo que explica por qué vemos leyes de fuerza del cuadrado inverso en Naturaleza, no al revés" (Barrow 2002: 204).

En 1920, Paul Ehrenfest mostró que si sólo hay una dimensión temporal y mayor que tres dimensiones espaciales, la órbita de un planeta sobre su El sol no puede permanecer estable. Lo mismo ocurre con la órbita de una estrella alrededor del centro de su galaxia. Ehrenfest también mostró que si hay un número uniforme de dimensiones espaciales, entonces las diferentes partes de un impulso de onda viajarán a diferentes velocidades. Si hay 5+2k{displaystyle 5+2k} dimensiones espaciales, donde k es un número entero positivo, luego los impulsos de onda se distorsionan. En 1922, Hermann Weyl mostró que la teoría de Maxwell del electromagnetismo funciona sólo con tres dimensiones del espacio y una de las veces. Finalmente, Tangherlini mostró en 1963 que cuando hay más de tres dimensiones espaciales, las órbitas electrones alrededor de los núcleos no pueden ser estables; los electrones caerían en el núcleo o dispersarían.

Max Tegmark amplía el argumento anterior de la siguiente manera antrópica. 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 tal universo, la vida inteligente capaz de manipular la tecnología no podría surgir. 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). Por último, si N < 3, la gravitación de cualquier tipo se vuelve problemática, y el universo es probablemente demasiado simple para contener observadores. Por ejemplo, cuando N < 3, los nervios no pueden cruzarse sin cruzarse. Por lo tanto, los argumentos antrópicos y otros descartan todos los casos excepto N = 3 y T = 1, que describen el mundo que nos rodea.

Por otro lado, en vista de la creación de agujeros negros a partir de un gas monoatómico ideal bajo su propia gravedad, Wei-Xiang Feng demostró que el espacio-tiempo de (3+1) dimensiones es la dimensionalidad marginal. Además, es la dimensionalidad única que puede permitirse "estable" esfera de gas con un "positivo" constante cosmológica. Sin embargo, un gas que gravita por sí mismo no puede unirse de manera estable si la esfera de masa es mayor que ~10²¹ masas solares debido a la pequeña positividad de la constante cosmológica observada.

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 gravitatoria local, y las redes 2D pueden ser suficientes para redes neuronales complejas.

Interpretaciones metafísicas

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 Punto Omega), expresando una creatio evolutiva en su lugar. la antigua noción de creatio continua. Desde una perspectiva estrictamente laica y humanista, permite también volver a poner al ser humano en el centro, un giro antropogénico en la cosmología. Karl W. Giberson ha dicho lacónicamente que

Lo que emerge es la sugerencia de que la cosmología puede por fin estar en posesión de alguna materia prima para un mito de creación postmoderna.

—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 y argumentó que, lógicamente, estamos atrapados en el Punto Omicron, en medio del alfabeto griego, en lugar de avanzar hasta el final., porque el universo no necesita tener ninguna característica que apoye nuestro mayor progreso técnico, si el principio antrópico simplemente requiere que sea adecuado para nuestra evolución hasta este punto.

El principio cosmológico antrópico

Un estudio exhaustivo existente del principio antrópico es el libro El principio cosmológico antrópico de John D. Barrow, un cosmólogo, y Frank J. Tipler, un 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 argumenta que Homo sapiens es, con alta probabilidad, la única especie inteligente en la Vía Láctea.

El libro comienza con una extensa revisión de muchos temas en la historia de las ideas que los autores consideran relevantes para el principio antrópico, porque los autores 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 propósito consecuente; el 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 L. E. Hicks.

Al ver poco sentido en un principio que requiere el surgimiento de vida inteligente mientras permanecen indiferentes a la posibilidad de su eventual extinción, Barrow y Tipler proponen el principio antrópico final (FAP): el procesamiento de información inteligente debe existir en el universo, y, una vez que llega a existir, nunca se extinguirá.

Barrow y Tipler sostienen que la FAP es tanto una declaración física válida como "estrechamente relacionada con los valores morales". FAP impone fuertes restricciones a la estructura del universo, restricciones desarrolladas aún más en La física de la inmortalidad de Tipler. Una de esas restricciones 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 de Barrow y Tipler, Martin Gardner ridiculizó a la FAP al citar las dos últimas oraciones de su libro que definen un principio antrópico completamente ridículo (CRAP):

En el momento en que se alcanza el punto Omega, la vida habrá ganado el control de Todos materia y fuerzas no sólo en un universo único, sino en todos los universos cuya existencia es lógicamente posible; la vida se habrá extendido en Todos regiones espaciales en todos los universos que lógicamente podrían existir, y habrá almacenado una cantidad infinita de información, incluyendo Todos bits de conocimiento que lógicamente es posible saber. Y este es el final.

Recepción y controversias

Carter se ha arrepentido con frecuencia de su propia elección de la palabra "antrópico", porque transmite la impresión engañosa de que el principio involucra específicamente a los humanos, en lugar de a los observadores inteligentes en general. Otros han criticado la palabra "principio" como demasiado grandioso para describir aplicaciones sencillas de efectos de selección.

Una crítica común al SAP de Carter es que es un deus ex machina fácil que desalienta las búsquedas de explicaciones físicas. Para citar a Penrose nuevamente: '[T]iende a ser invocado por los teóricos cuando no tienen una teoría lo suficientemente buena para explicar los hechos observados'.

El SAP de Carter y el WAP de Barrow y Tipler han sido descartados como perogrulladas o tautologías triviales, es decir, afirmaciones verdaderas únicamente en virtud de su forma lógica y no porque una afirmación sustantiva esté hecha y respaldada por observación de la realidad. Como tales, son criticados como una forma elaborada de decir: "Si las cosas fueran diferentes, serían diferentes" que es una declaración válida, pero no hace una afirmación de alguna alternativa fáctica sobre otra.

Los críticos de Barrow y Tipler SAP afirman que no es comprobable ni falsificable y, por lo tanto, no es una afirmación científica sino filosófica. La misma crítica se ha formulado contra la hipótesis de un multiverso, aunque algunos argumentan que sí hace predicciones falsificables. Una versión modificada de esta crítica es que entendemos tan poco sobre el surgimiento de la vida, especialmente de la vida inteligente, que en la práctica es 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.

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 la vida como un prerrequisito necesario para las constantes observables de la física. De manera similar, Stephen Jay Gould, Michael Shermer y otros afirman que las versiones más fuertes del principio antrópico parecen invertir las causas y los efectos conocidos. Gould comparó la afirmación de que el universo está afinado para el beneficio de nuestro tipo de vida con decir que las salchichas se hicieron largas y estrechas para que pudieran caber en los modernos panes para perritos calientes, o decir que se habían inventado barcos para albergar percebes. Estos críticos citan la vasta evidencia física, fósil, genética y biológica de otro tipo consistente con que la vida ha sido afinada 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 un argumento por falta de imaginación, por asumir tácitamente que los compuestos de carbono y el agua son la única química posible de la vida (a veces llamado "chauvinismo del carbono", ver también bioquímica alternativa). El rango de constantes físicas fundamentales consistentes con la evolución de la vida basada en el carbono también puede ser más amplio de lo que han argumentado quienes abogan por un universo afinado. Por ejemplo, Harnik et al. proponer un Universo sin debilidad en el que se elimine 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 precisos de nuestro universo, eso descartaría 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 las del universo madre.

Los filósofos de la cosmología John Earman, Ernan McMullin 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 ya no lo se En su versión fuerte, es una especulación gratuita". Otra crítica de Mosterín se refiere a la defectuosa "antrópica" inferencia de la suposición de una infinidad de mundos a la existencia de uno como el nuestro:

La sugerencia de que un infinito de objetos caracterizados por ciertos números o propiedades implica la existencia entre ellos de objetos con cualquier combinación de esos números o características [...] se equivoca. Un infinito no implica en absoluto que cualquier 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 [definir]), que obviamente es falso.