Was ist das anthropische Prinzip?

Das anthropisches Prinzip ist die Überzeugung, dass, wenn wir menschliches Leben als gegebene Bedingung des Universums annehmen, Wissenschaftler dies als Ausgangspunkt verwenden können, um die erwarteten Eigenschaften des Universums als mit der Schaffung menschlichen Lebens vereinbar abzuleiten. Es ist ein Prinzip, das eine wichtige Rolle in der Kosmologie spielt, insbesondere bei dem Versuch, mit der scheinbaren Feinabstimmung des Universums fertig zu werden.

Ursprung des anthropischen Prinzips

Der Begriff "anthropisches Prinzip" wurde erstmals 1973 vom australischen Physiker Brandon Carter vorgeschlagen. Er schlug dies anlässlich des 500. Geburtstages von Nicolaus Copernicus vor, als Kontrast zu dem kopernikanischen Prinzip, das die Menschheit aus jeder Art von privilegierter Position innerhalb des Universums herabgestuft haben soll.

Nun, es ist nicht so, dass Carter dachte, die Menschen hätten eine zentral Position im Universum. Das kopernikanische Prinzip war im Grunde noch intakt. (Auf diese Weise ist der Ausdruck "anthropisch", der "in Bezug auf die Menschheit oder die Periode der menschlichen Existenz" bedeutet, etwas unglücklich, wie eines der folgenden Zitate angibt.) Stattdessen hatte Carter nur diese Tatsache im Sinn des menschlichen Lebens ist ein Beweisstück, das an und für sich nicht völlig ausgeschlossen werden kann. Wie er sagte: "Obwohl unsere Situation nicht unbedingt zentral ist, ist sie in gewissem Maße unvermeidlich privilegiert." Carter stellte damit eine unbegründete Konsequenz des kopernikanischen Prinzips in Frage.

Vor Copernicus war der Standardstandpunkt, dass die Erde ein besonderer Ort war und grundsätzlich anderen physikalischen Gesetzen gehorchte als der gesamte Rest des Universums - den Himmeln, den Sternen, den anderen Planeten usw. Mit der Entscheidung, dass die Erde nicht grundlegend war Anders war es ganz natürlich, das Gegenteil anzunehmen: Alle Regionen des Universums sind identisch.

Wir könnten uns natürlich viele Universen vorstellen, die physikalische Eigenschaften haben, die die menschliche Existenz nicht zulassen. Zum Beispiel könnte sich das Universum so geformt haben, dass die elektromagnetische Abstoßung stärker war als die Anziehungskraft der starken nuklearen Wechselwirkung? In diesem Fall würden sich die Protonen auseinander drücken, anstatt sich zu einem Atomkern zusammenzuschließen. Atome, wie wir sie kennen, würden sich niemals bilden ... und somit kein Leben! (Zumindest so wie wir es kennen.)

Wie kann die Wissenschaft erklären, dass unser Universum nicht so ist? Nun, laut Carter bedeutet die Tatsache, dass wir die Frage stellen können, dass wir offensichtlich nicht in diesem Universum sein können… oder in irgendeinem anderen Universum, das es uns unmöglich macht zu existieren. Diese anderen Universen könnten gebildet haben, aber wir würden nicht da sein, um die Frage zu stellen.

Varianten des anthropischen Prinzips

Carter präsentierte zwei Varianten des anthropischen Prinzips, die im Laufe der Jahre stark verfeinert und modifiziert wurden. Der Wortlaut der beiden folgenden Prinzipien ist mein eigener, aber ich denke, er erfasst die Schlüsselelemente der Hauptformulierungen:

• Schwaches anthropisches Prinzip (WAP): Beobachtete wissenschaftliche Werte müssen in der Lage sein, zuzulassen, dass mindestens eine Region des Universums existiert, die physikalische Eigenschaften hat, die es dem Menschen ermöglichen, zu existieren, und wir müssen in dieser Region existieren.
• Starkes anthropisches Prinzip (WAP): Das Universum muss Eigenschaften haben, die es irgendwann ermöglichen, dass Leben in ihm existiert.

Das Strong Anthropic Principle ist sehr umstritten. In gewisser Weise wird dies, da es uns gibt, nichts weiter als eine Binsenweisheit. Allerdings in ihrem umstrittenen Buch von 1986 Das kosmologische anthropische Prinzip, Die Physiker John Barrow und Frank Tipler behaupten, dass das "Muss" nicht nur eine Tatsache ist, die auf der Beobachtung in unserem Universum beruht, sondern eine grundlegende Voraussetzung für die Existenz eines Universums. Sie stützen dieses kontroverse Argument weitgehend auf die Quantenphysik und das von dem Physiker John Archibald Wheeler vorgeschlagene Participatory Anthropic Principle (PAP).

Ein umstrittenes Zwischenspiel - Letztes anthropisches Prinzip

Wenn Sie der Meinung sind, dass sie nicht kontroverser werden könnten, gehen Barrow und Tipler viel weiter als Carter (oder sogar Wheeler) und machen eine Behauptung geltend, die in der wissenschaftlichen Gemeinschaft als Grundbedingung des Universums wenig Glaubwürdigkeit besitzt:

Final Anthropic Principle (FAP): Intelligente Informationsverarbeitung muss im Universum entstehen, und wenn sie erst einmal entsteht, wird sie niemals aussterben.

Es gibt wirklich keine wissenschaftliche Rechtfertigung für die Annahme, dass das Endgültige Anthropische Prinzip irgendeine wissenschaftliche Bedeutung hat. Die meisten glauben, dass es sich eher um eine theologische Behauptung handelt, die in vage wissenschaftliche Kleidung gehüllt ist. Dennoch, als eine "intelligente Informationsverarbeitungs" -Spezies, schätze ich, dass es nicht schaden könnte, die Daumen zu drücken ... zumindest bis wir intelligente Maschinen entwickeln, und dann schätze ich, dass sogar die FAP eine Roboter-Apokalypse zulässt.

Rechtfertigung des anthropischen Prinzips

Wie oben erwähnt, sind die schwachen und starken Versionen des anthropischen Prinzips in gewisser Weise wahre Binsenweisheiten über unsere Position im Universum. Da wir wissen, dass wir existieren, können wir auf der Grundlage dieses Wissens bestimmte spezifische Aussagen über das Universum (oder zumindest unsere Region des Universums) machen. Ich denke, das folgende Zitat fasst die Rechtfertigung für diese Haltung gut zusammen:

"Wenn die Wesen auf einem Planeten, der das Leben unterstützt, die Welt um sie herum untersuchen, müssen sie offensichtlich feststellen, dass ihre Umwelt die Bedingungen erfüllt, die sie zum Leben benötigen.

Es ist möglich, diese letzte Aussage in ein wissenschaftliches Prinzip zu verwandeln: Unsere Existenz schreibt Regeln vor, die bestimmen, von wo und zu welcher Zeit aus wir das Universum beobachten können. Das heißt, die Tatsache, dass wir sind, schränkt die Eigenschaften der Umgebung ein, in der wir uns befinden. Dieses Prinzip wird das schwache anthropische Prinzip genannt. Ein besserer Begriff als das "anthropische Prinzip" wäre das "Auswahlprinzip" gewesen, weil sich das Prinzip darauf bezieht, wie unser eigenes Wissen über unsere Existenz Regeln auferlegt, die nur aus der möglichen Umgebung auswählen diese Umgebungen mit den Eigenschaften, die das Leben ermöglichen. " -- Stephen Hawking & Leonard Mlodinow, Das Grand Design

Das anthropische Prinzip in Aktion

Die Schlüsselrolle des anthropischen Prinzips in der Kosmologie besteht darin, eine Erklärung dafür zu liefern, warum unser Universum die Eigenschaften hat, die es hat. Früher glaubten Kosmologen wirklich, sie würden eine Art fundamentale Eigenschaft entdecken, die die einzigartigen Werte festlegt, die wir in unserem Universum beobachten… aber das ist nicht geschehen. Stattdessen stellt sich heraus, dass es eine Vielzahl von Werten im Universum gibt, die einen sehr engen, spezifischen Bereich zu erfordern scheinen, damit unser Universum so funktioniert, wie es funktioniert. Dies ist als das Feinabstimmungsproblem bekannt geworden, da es ein Problem ist zu erklären, wie diese Werte für das menschliche Leben so fein abgestimmt sind.

Carters anthropisches Prinzip erlaubt eine breite Palette theoretisch möglicher Universen, die jeweils unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen, und unsere gehören zu der (relativ) kleinen Menge von ihnen, die menschliches Leben ermöglichen würden. Dies ist der fundamentale Grund, warum Physiker glauben, dass es wahrscheinlich mehrere Universen gibt. (Siehe unseren Artikel: "Warum gibt es mehrere Universen?")

Diese Argumentation ist nicht nur bei Kosmologen, sondern auch bei den an der Stringtheorie beteiligten Physikern sehr populär geworden. Physiker haben festgestellt, dass es so viele mögliche Varianten der Stringtheorie gibt (vielleicht sogar 10)⁵⁰⁰, was den Verstand wirklich verblüfft ... sogar den Verstand von Stringtheoretikern!), dass einige, insbesondere Leonard Susskind, angefangen haben, den Standpunkt anzunehmen, dass es eine Unmenge gibt String-Theorie-Landschaft, Dies führt zu einer Vielzahl von Universen und anthropischen Überlegungen, die bei der Bewertung wissenschaftlicher Theorien, die sich auf unseren Platz in dieser Landschaft beziehen, angewendet werden sollten.

Eines der besten Beispiele für anthropisches Denken kam, als Stephen Weinberg es verwendete, um den erwarteten Wert der kosmologischen Konstante vorherzusagen und ein Ergebnis zu erhalten, das einen kleinen, aber positiven Wert vorhersagte, der nicht den Erwartungen des Tages entsprach. Fast ein Jahrzehnt später, als die Physiker entdeckten, dass sich die Expansion des Universums beschleunigte, erkannte Weinberg, dass seine früheren anthropischen Überlegungen genau zutrafen:

"... Kurz nach der Entdeckung unseres sich beschleunigenden Universums schlug der Physiker Stephen Weinberg vor, basierend auf einem Argument, das er mehr als ein Jahrzehnt zuvor - vor der Entdeckung der dunklen Energie - entwickelt hatte, dass ... vielleicht der Wert der kosmologischen Konstante, die wir heute messen, war irgendwie "anthropisch" ausgewählt, das heißt, wenn es irgendwie viele Universen gab und in jedem Universum der Wert der Energie des leeren Raums einen zufällig ausgewählten Wert basierend auf einer Wahrscheinlichkeitsverteilung unter allen möglichen Energien annahm, dann nur in jenen Universen, in denen Der Wert unterscheidet sich nicht so sehr von dem, was wir messen, wenn wir wissen, dass sich das Leben entwickeln kann. Anders ausgedrückt, es ist nicht verwunderlich, dass wir in einem Universum leben, in dem wir leben können. " -- Lawrence M. Krauss,

Kritik am anthropischen Prinzip

Es gibt wirklich keinen Mangel an Kritikern des anthropischen Prinzips. In zwei sehr populären Kritikern der Stringtheorie, Lee Smolins Das Problem mit der Physik und Peter Woit Nicht einmal falsch, Das anthropische Prinzip wird als einer der Hauptstreitpunkte angeführt.

Die Kritiker vertreten die Ansicht, dass das anthropische Prinzip eine Art Ausweichmanöver darstellt, weil es die Frage neu formuliert, die die Wissenschaft normalerweise stellt. Anstatt nach bestimmten Werten zu suchen und nach dem Grund, warum diese Werte so sind, wie sie sind, wird stattdessen ein ganzer Wertebereich berücksichtigt, solange sie mit einem bereits bekannten Endergebnis übereinstimmen. Dieser Ansatz ist von Grund auf beunruhigend.