osservare ci dice molto. Ma non ci dice tanto quanto alcuni deducono. Image credit: NASA / NExSS Collaboration.
L’Universo ha le leggi fondamentali che noi osserviamo avere. Inoltre, noi esistiamo, e siamo fatti delle cose di cui siamo fatti, obbedendo a quelle stesse leggi fondamentali. E quindi possiamo costruire due affermazioni molto semplici contro le quali sarebbe molto difficile argomentare:
- Dobbiamo essere pronti a tener conto del fatto che la nostra posizione nell’Universo è necessariamente privilegiata nella misura in cui è compatibile con la nostra esistenza come osservatori.
- L’Universo (e quindi i parametri fondamentali da cui dipende) deve essere tale da ammettere la creazione di osservatori al suo interno ad un certo punto.
Queste due affermazioni, pronunciate per la prima volta dal fisico Brandon Carter nel 1973, sono note, rispettivamente, come Principio Antropico Debole e Principio Antropico Forte. Notano semplicemente che noi esistiamo all’interno di questo Universo, che ha i parametri fondamentali, le costanti e le leggi che ha. E la nostra esistenza è la prova sufficiente che l’Universo permette a creature come noi di venire in esistenza al suo interno.
che potrebbe dare origine a futuri osservatori proprio ora. Image credit: ESO / T. Preibisch.
Questi fatti semplici ed evidenti hanno in realtà molto peso. Ci dicono che il nostro universo esiste con proprietà tali che un osservatore intelligente potrebbe essersi evoluto al suo interno. Questo è in netto contrasto con le proprietà incompatibili con la vita intelligente, che non possono descrivere il nostro Universo, per il fatto che non esisterebbe mai nessuno per osservarlo. Il fatto che noi siamo qui per osservare l’Universo – che ci impegniamo attivamente nell’atto di osservare – implica che l’Universo è cablato in modo tale da ammettere la nostra esistenza. Questa è l’essenza del Principio Antropico.
con un osservatore in primo piano. Image credit: ESO / Håkon Dahle.
Ci permette anche di fare una serie di affermazioni e previsioni legittime e scientifiche sull’Universo. Il fatto che siamo osservatori fatti di carbonio ci dice che l’Universo deve aver creato il carbonio in qualche modo, e ha portato Fred Hoyle a prevedere che uno stato eccitato del nucleo di carbonio-12 deve esistere ad una particolare energia in modo che tre nuclei di elio-4 possano fondersi in carbonio-12 all’interno delle stelle. Cinque anni dopo, la scoperta sia dello stato teorico di Hoyle che del meccanismo per formarlo – il processo triplo-alfa – fu scoperto e confermato dal fisico nucleare Willie Fowler, portando alla comprensione di come gli elementi pesanti nell’Universo sono stati costruiti nelle stelle durante la storia dell’Universo.
La scoperta del processo triplo-alfa è forse l’uso di maggior successo del ragionamento antropico nella storia della scienza. Image credit: Wikimedia Commons user Borb.
Calcolando quale dovrebbe essere il valore dell’energia del vuoto del nostro Universo – l’energia inerente allo spazio vuoto stesso – dalla teoria quantistica dei campi si ottiene un valore assurdo, troppo alto. L’energia dello spazio vuoto determina la velocità con cui cresce il tasso di espansione dell’Universo (o il suo tasso di contrazione, se è negativo); se fosse troppo alta, non avremmo mai potuto formare la vita, i pianeti, le stelle e nemmeno le molecole e gli atomi stessi. Dato che l’Universo è sorto con galassie, stelle, pianeti ed esseri umani, il valore dell’energia del vuoto dell’Universo, ha calcolato Steven Weinberg nel 1987, non deve essere superiore a 10^-118 volte il numero che ci danno i nostri calcoli ingenui. Quando abbiamo scoperto l’energia oscura nel 1998, abbiamo effettivamente misurato quel numero per la prima volta, e abbiamo concluso che era 10^-120 volte la previsione ingenua. Il principio antropico ci ha guidato dove la nostra potenza di calcolo aveva fallito.
calcolo che mostra particelle virtuali nel vuoto quantistico. Image credit: Derek Leinweber.
Tuttavia le due affermazioni originali, sorprendentemente semplici, i principi antropici deboli e forti, sono stati interpretati in modo talmente errato che ora vengono abitualmente utilizzati per giustificare affermazioni illogiche e non scientifiche. La gente sostiene che il principio antropico supporta un multiverso; che il principio antropico fornisce prove per il paesaggio delle stringhe; che il principio antropico richiede che abbiamo un grande gigante gassoso per proteggerci dagli asteroidi; che il principio antropico spiega perché ci troviamo alla distanza che abbiamo dal centro galattico. In altre parole, la gente usa il principio antropico per sostenere che l’Universo deve essere esattamente com’è perché noi esistiamo come esistiamo. E questo non solo non è vero, ma non è nemmeno quello che dice il principio antropico.
oggi, ha subito un’enorme quantità di crescita ed evoluzione, e continua a farlo. Ma la creazione della Terra e dell’umanità non era un risultato predestinato e necessario. Image credit: NASA / CXC / M.Weiss.
Il principio antropico dice semplicemente che noi, osservatori, esistiamo. E che noi esistiamo in questo Universo, e quindi l’Universo esiste in un modo che permette agli osservatori di venire in esistenza. Se imposti le leggi della fisica in modo che l’esistenza degli osservatori sia impossibile, quello che hai impostato chiaramente non descrive il nostro Universo. L’evidenza della nostra esistenza significa che l’Universo permette la nostra esistenza, ma non significa che l’Universo deve essersi sviluppato esattamente in questo modo. Non significa che la nostra esistenza sia obbligatoria. E non significa che l’Universo deve averci dato origine esattamente come siamo. In altre parole, non si può dire “l’Universo deve essere così com’è perché noi siamo qui”. Questa non è affatto antropica; è una fallacia logica. Quindi come siamo finiti qui?
ma non spiega perché il valore dell’energia del vuoto del nostro universo è quello che è in modo significativo. Image credit: Università di Cambridge, via http://www.ctc.cam.ac.uk/research/fundamental_theory_and_cosmology.php.
Nel 1986, John Barrow e Frank Tipler hanno scritto un libro influente, The Anthropic Cosmological Principle, dove hanno ridefinito i principi. Essi affermarono:
- I valori osservati di tutte le quantità fisiche e cosmologiche non sono ugualmente probabili, ma assumono valori limitati dal requisito che esistano siti dove la vita basata sul carbonio possa evolversi e dal requisito che l’Universo sia abbastanza vecchio da averlo già fatto.
- L’Universo deve avere quelle proprietà che permettono alla vita di svilupparsi al suo interno in qualche fase della storia.
Quindi, invece di “la nostra esistenza come osservatori significa che le leggi dell’Universo devono essere tali che l’esistenza di osservatori è possibile”, otteniamo “l’Universo deve permettere la vita intelligente a base di carbonio e che gli universi in cui la vita non si sviluppa al suo interno non sono ammessi”. Barrow e Tipler vanno oltre, e offrono interpretazioni alternative, tra cui:
- L’Universo, così come esiste, è stato progettato con l’obiettivo di generare e sostenere osservatori.
- Gli osservatori sono necessari per portare l’Universo in essere.
- Un insieme di Universi con diverse leggi fondamentali e costanti sono necessari per l’esistenza del nostro Universo.
Se quest’ultimo suona molto come una cattiva interpretazione del multiverso, è perché tutti gli scenari di Barrow e Tipler sono basati su cattive interpretazioni di un principio evidente!
più debole della forza elettromagnetica? Il principio antropico non ve lo dirà. Image credit: U.S. DOE, NSF, CPEP e LBNL.
È vero che esistiamo in questo Universo, e che le leggi della natura sono quelle che sono. Osservando quali incognite potrebbero essere vincolate dal fatto della nostra esistenza, possiamo imparare qualcosa sul nostro Universo. In questo senso, il principio antropico ha un valore scientifico! Ma se si inizia a speculare su quale sia la relazione tra l’umanità, gli osservatori o altri argomenti post hoc ergo propter hoc, si sta perdendo l’opportunità di capire effettivamente l’Universo. Non cadere in cattivi argomenti antropici; il fatto che siamo qui non può dirci perché l’Universo è così e non in un altro modo. Ma se vuoi prevedere meglio i parametri dell’Universo che abbiamo effettivamente, il fatto che esistiamo può guidarti verso una soluzione a cui forse non saresti arrivato con altri mezzi.
Grazie a Geraint Lewis e Luke Barnes per aver portato alla luce molte di queste informazioni nel loro stimolante libro, A Fortunate Universe, ora disponibile in tutto il mondo.
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