Przekonanie, że życie we wszechświecie powstało dzięki wyjątkowo szczęśliwym okolicznościom, może być błędne.
Niezwykła liczba rzeczy musiała się udać, aby życie na Ziemi ułożyło się tak, jak się ułożyło. Niewielka zmiana w grawitacji lub w działaniu innej fundamentalnej siły mogła zadecydować o tym, że nasz wszechświat nie nadaje się do zamieszkania.
Ten pomysł skłonił niektórych naukowców do zbadania metaforycznych pokręteł i pokręteł wszechświata i zastanowienia się, dlaczego złożone systemy, takie jak galaktyki, planety i życie, mogły powstać, gdy nie musiało tak być, co nazywa się „dostrojeniem” naszego wszechświata. W nowym raporcie opublikowanym przez Foundational Questions Institute wyjaśniono najważniejsze ostatnie etapy toczącej się debaty na temat tego, czy wszechświat jest dostrojony i co to w ogóle znaczy.
Wszechświat ma wiele stałych właściwości, takich jak siła grawitacji czy stała kosmologiczna – która mierzy tempo rozszerzania się wszechświata – które dyktują, jak kształtował się wszechświat. Fizycy od co najmniej stu lat zastanawiają się, dlaczego te wartości są takie, jakie są, i od dziesięcioleci próbują znaleźć naukowe odpowiedzi na to pytanie.
Opierając się na modelach teoretycznych, niektórzy naukowcy twierdzą, że gdyby jedna z wielu fundamentalnych stałych wszechświata była znacząco inna, życie nie mogłoby powstać. Prowadzi to do dylematu: skoro jest znikome prawdopodobieństwo, że wszechświat miał wszystkie właściwe wartości niezbędne do powstania życia, to dlaczego tak się stało?
Pomimo głębokich implikacji tego pytania, dziedzina ta jest nadal dość niszowa. „Większość fizyków nie zastanawiała się nad dostrojeniem, a nawet o nim nie słyszała” – mówi Geraint F. Lewis, kosmolog i astrofizyk z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Sydney w Australii, który nie brał udziału w pracach nad raportem, ponieważ „większość fizyki koncentruje się na tym wszechświecie”. Lewis jest wyjątkiem: Jest współautorem wydanej w 2016 r. książki na temat dostrojenia. Jak twierdzi, dyskusje są polaryzujące i szybko mogą stać się bardziej zakorzenione w filozofii niż w nauce.
Niektórym naukowcom nie przeszkadza ten pozorny zbieg okoliczności. Dla innych popularnym sposobem wyjaśnienia tego dylematu stała się idea „multiwersum”, którą umożliwiła teoria strun – skoro istnieje nieskończenie wiele wszechświatów, to nie powinno dziwić, że w jednym z nich powstały warunki sprzyjające powstaniu życia. Teoria strun jest jednak wysoce spekulatywna, a niektórzy naukowcy uważają multiwersum za nienaukowe, ponieważ nie widzą sposobu na sprawdzenie, czy istnieje.
Teologowie, a nawet niektórzy naukowcy używają argumentu dostrojenia, aby zasugerować, że wszechświat musiał powstać, aby mogło powstać życie. Jednak najnowsze badania w tej dziedzinie dostarczają innych alternatyw i sugerują, że dostrojenie samo w sobie może być iluzją, prawdopodobnie z powodu braku szerszej perspektywy w analizach potencjalnie różnych wszechświatów. Niektórzy naukowcy twierdzą, że wszechświat, w którym powstało życie, nie jest dla niego optymalnie przyjazny.
„Może to nie jest takie proste, jak nam się wydawało” – mówi Miriam Frankel, redaktor naukowy Conversation i niezależna dziennikarka, która napisała raport dla Foundational Questions Institute. Kiedy zagłębiamy się w te wielkie pytania, uderza nas, „jak wiele tak naprawdę brakuje w fizyce” – mówi Frankel. Fizycy wciąż nie mają zbyt dobrej „teorii wszystkiego”. Na przykład wyniki zeszłorocznego eksperymentu Muon g-2 sprawiły, że niektórzy naukowcy mówią o potencjalnej, zmieniającej reguły gry piątej sile natury.
Mimo że teoria multiwersum jest dla niektórych atrakcyjna, tak naprawdę przesuwa ona debatę na temat dostrojenia tylko o jeden poziom wyżej – pisze Frankel w raporcie. Jeśli żyjemy w multiwersum, to w jaki sposób multiwersum powstało i jak zostało dostrojone, aby działać?
Raport pokazuje, że „dostrojenie nie jest problemem rozwiązanym” – twierdzi Lewis.
Stałe kosmologiczne miały bezpośredni wpływ na powstawanie życia poprzez tworzenie gwiazd i pierwiastków produkowanych przez gwiazdy. Gdybyśmy zmienili jakąś podstawową wartość, na przykład siłę elektromagnetyzmu, zmieniłoby to sposób powstawania gwiazd i potencjalnie uniemożliwiłoby im produkcję węgla – składnika niezbędnego do życia na Ziemi – czytamy w raporcie.
Jednak niektóre modele gwiazd wskazują, że gwiazdy są bardziej uniwersalne, niż sądzili naukowcy – mówi Frankel – więc mogą być w stanie stworzyć warunki do powstania życia przy różnych wartościach uniwersalnych.
Nie można też wykluczyć, że życie mogłoby powstać bez węgla, choć przypadek życia opartego na innym pierwiastku, krzemie, nie jest solidny. Naukowcy zwykle szukają sposobów, w jakie mogłoby powstać życie podobne do ziemskiego, ale ostatecznie nie wiedzą, jaki rodzaj życia – być może nierozpoznawalny – mógłby powstać w inaczej zorganizowanym wszechświecie.
Większość badań, w których sprawdzano, co się dzieje, gdy zmienia się uniwersalną stałą, koncentrowała się na jednej stałej w danym czasie. Na przykład, gdyby siła grawitacji była zbytnio osłabiona lub wzmocniona, uniemożliwiłoby to powstanie życia, jakie znamy. Jednak najnowsze dowody wskazują, że zmiana wielu stałych razem może dać większe prawdopodobieństwo stworzenia działającego wszechświata, dając szansę na wyrównanie zmian w porównaniu z innymi zmianami – czytamy w raporcie.
Inne eksperymenty sugerują, że uniwersalna stała związana z rozszerzaniem się wszechświata mogła się zmieniać w czasie, co oznacza, że tak naprawdę wcale nie byłaby stała. Jeśli to i podobne odkrycia się potwierdzą, podważą one całą koncepcję dostrojenia – czytamy w raporcie. Cechy Wszechświata, które nie były idealnie dostrojone na samym początku, ulegałyby ciągłym, choć powolnym zmianom.
Zasadniczo trudno jest powiedzieć, jak dziwny jest nasz wszechświat. „Jak można powiedzieć, że ten wszechświat jest dziwny, skoro nie wiemy, jaki byłby typowy wszechświat?” mówi Lewis.
W rzeczywistości możemy nigdy nie uzyskać bezpośrednich odpowiedzi na te pytania. „Myślę, że sposób, w jaki obecnie przedstawia się tę debatę, jest w pewnym sensie mylący. Uważam bowiem, że podstawowe kwestie nie są naukowe” – mówi Jason Waller, filozof z Uniwersytetu Kenyon, który w 2020 roku napisał książkę na temat argumentów dotyczących dostrojenia.
Waller uważa, że w próbach wyjaśnienia dostrojenia umyka główny fakt, że zawsze będzie istniał inny poziom do wyjaśnienia. Jeśli odpowiedzialny za to jest multiwersum, symulowana rzeczywistość lub nawet jakaś boska istota, to wciąż mamy to samo pytanie: Dlaczego takie, a nie inne wyjaśnienie?
Waller jest mniej zainteresowany granicą między nauką a filozofią, a bardziej tym, co jest prawdą i jak ludzie uzasadniają swoje poglądy. To, że nie mamy naukowego dowodu lub jest to spekulacja, nie oznacza, że wszystkie odpowiedzi są równie prawdopodobne” – mówi – „Niektóre stanowiska będą mniej lub bardziej prawdopodobne”.
Jego zdaniem, jeśli nie dojdzie do zupełnie nieoczekiwanych odkryć, które zmienią nasze rozumienie wszechświata, „myślę, że odkrycia będą raczej koncepcyjne lub filozoficzne niż naukowe”.
