Het observeren ervan vertelt ons veel. Maar het vertelt ons niet zoveel als sommige mensen denken. Image credit: NASA / NExSS Collaboration.
Het heelal heeft de fundamentele wetten die wij waarnemen. En wij bestaan, en zijn gemaakt van de dingen waaruit we zijn gemaakt, en gehoorzamen aan diezelfde fundamentele wetten. En daarom kunnen we twee heel eenvoudige verklaringen opstellen die heel moeilijk te weerleggen zijn:
- Wij moeten bereid zijn rekening te houden met het feit dat onze plaats in het heelal noodzakelijkerwijs bevoorrecht is in de mate die verenigbaar is met ons bestaan als waarnemers.
- Het heelal (en dus de fundamentele parameters waarvan het afhankelijk is) moet zo zijn dat het op een gegeven moment de schepping van waarnemers binnen het heelal toelaat.
Deze twee uitspraken, voor het eerst gedaan door de natuurkundige Brandon Carter in 1973, staan respectievelijk bekend als het Zwakke Antropische Principe en het Sterke Antropische Principe. Zij stellen eenvoudigweg vast dat wij bestaan in dit Universum, dat de fundamentele parameters, constanten en wetten heeft die het heeft. En ons bestaan is bewijs genoeg dat het heelal toestaat dat wezens zoals wij daarin ontstaan.
die misschien nu al toekomstige waarnemers voortbrengen. Image credit: ESO / T. Preibisch.
Deze simpele, vanzelfsprekende feiten leggen eigenlijk heel wat gewicht in de schaal. Het vertelt ons dat ons heelal wel degelijk bestaat met zulke eigenschappen dat een intelligente waarnemer zich daarin zou kunnen hebben ontwikkeld. Dit staat in schril contrast met eigenschappen die onverenigbaar zijn met intelligent leven, die ons heelal niet kunnen beschrijven, omdat er nooit iemand zou bestaan om het waar te nemen. Dat wij hier zijn om het heelal waar te nemen – dat wij actief deelnemen aan de handeling van het waarnemen – impliceert dat het heelal zodanig is bekabeld dat het ons bestaan toelaat. Dit is de essentie van het Antropisch Principe.
met een waarnemer op de voorgrond. Image credit: ESO / Håkon Dahle.
Het stelt ons in staat om ook een aantal legitieme, wetenschappelijke uitspraken te doen en voorspellingen te doen over het heelal. Het feit dat wij waarnemers zijn die van koolstof zijn gemaakt, zegt ons dat het heelal koolstof op de een of andere manier moet hebben geschapen, en bracht Fred Hoyle ertoe te voorspellen dat een aangeslagen toestand van de koolstof-12 kern bij een bepaalde energie moet bestaan, zodat drie helium-4 kernen in het inwendige van sterren tot koolstof-12 kunnen fuseren. Vijf jaar later werd zowel de theoretische Hoyle-toestand als het mechanisme voor de vorming ervan – het drievoudig-alpha-proces – ontdekt en bevestigd door kernfysicus Willie Fowler, wat leidde tot een beter begrip van de wijze waarop de zware elementen in het heelal in de loop van de geschiedenis van het heelal in sterren werden opgebouwd.
De ontdekking van het drievoudig-alpha-proces is misschien wel het meest verbluffende succesvolle gebruik van antropisch redeneren in de wetenschappelijke geschiedenis. Image credit: Wikimedia Commons user Borb.
Berekenen wat de waarde van de vacuümenergie van ons heelal – de energie die inherent is aan de lege ruimte zelf – op grond van de kwantumveldentheorie zou moeten zijn, levert een absurde waarde op die veel te hoog is. De energie van de lege ruimte bepaalt hoe snel het heelal uitdijt (of krimpt, als hij negatief is); als hij te hoog zou zijn, zouden we nooit leven, planeten, sterren of zelfs moleculen en atomen zelf hebben kunnen vormen. Aangezien het heelal is ontstaan met sterrenstelsels, sterren, planeten en mensen erop, moet de waarde van de vacuümenergie van het heelal, zoals Steven Weinberg in 1987 berekende, niet hoger zijn dan 10^-118 maal het getal dat onze naïeve berekeningen ons geven. Toen we in 1998 donkere energie ontdekten, hebben we dat getal voor het eerst gemeten, en kwamen we tot de conclusie dat het 10^-120 keer zo hoog was als de naïeve voorspelling. Het antropisch principe leidde ons waar onze rekenkracht gefaald had.
berekening die virtuele deeltjes in het kwantumvacuüm toont. Image credit: Derek Leinweber.
De oorspronkelijke twee verrassend eenvoudige verklaringen, het Zwakke en Sterke Antropische Principe, zijn zo grondig verkeerd geïnterpreteerd dat ze nu routinematig worden gebruikt om onlogische, niet-wetenschappelijke uitspraken te rechtvaardigen. Mensen beweren dat het antropisch principe een multiversum ondersteunt; dat het antropisch principe bewijs levert voor het snarenlandschap; dat het antropisch principe vereist dat we een grote gasreus hebben om ons tegen asteroïden te beschermen; dat het antropisch principe verklaart waarom we ons op de afstand bevinden die we van het galactisch centrum verwijderd zijn. Met andere woorden, mensen gebruiken het antropisch principe om te beargumenteren dat het heelal precies zo moet zijn als het is omdat we bestaan zoals we bestaan. En dat is niet alleen onwaar, het is niet eens wat het antropisch principe zegt.
Ons heelal heeft vanaf de hete oerknal tot op de dag van vandaag een enorme groei en evolutie doorgemaakt, en doet dat nog steeds. Maar de schepping van de Aarde en de mensheid was geen voorbestemde, noodzakelijke uitkomst. Image credit: NASA / CXC / M.Weiss.
Het antropisch principe zegt simpelweg dat wij, waarnemers, bestaan. En dat wij in dit heelal bestaan, en dat het heelal daarom op zo’n manier bestaat dat het waarnemers in staat stelt te ontstaan. Als je de wetten van de fysica zo opstelt dat het bestaan van waarnemers onmogelijk is, dan is het duidelijk dat wat je hebt opgesteld ons heelal niet beschrijft. Het bewijs voor ons bestaan betekent dat het heelal ons bestaan mogelijk maakt, maar het betekent niet dat het heelal zich precies zo moet hebben ontvouwd. Het betekent niet dat ons bestaan verplicht is. En het betekent ook niet dat het heelal ons precies zo heeft laten ontstaan als we zijn. Met andere woorden, je kunt niet zeggen “het heelal moet zijn zoals het is omdat wij hier zijn.” Dat is helemaal geen antropologie; dat is een logische denkfout. Hoe zijn we hier dan terechtgekomen?
maar het verklaart niet waarom de waarde van de vacuümenergie van ons heelal is wat het is op enige zinvolle manier. Image credit: Universiteit van Cambridge, via http://www.ctc.cam.ac.uk/research/fundamental_theory_and_cosmology.php.
In 1986 schreven John Barrow en Frank Tipler een invloedrijk boek, The Anthropic Cosmological Principle, waarin zij de principes opnieuw definieerden. Zij stelden:
- De waargenomen waarden van alle fysische en kosmologische grootheden zijn niet even waarschijnlijk, maar zij nemen waarden aan die beperkt worden door de eis dat er plaatsen bestaan waar leven op basis van koolstof kan evolueren en door de eis dat het Heelal oud genoeg moet zijn om dat al te hebben gedaan.
- Het heelal moet die eigenschappen hebben die het mogelijk maken dat zich daarbinnen op enig moment in de geschiedenis leven kan ontwikkelen.
in stervormingsgebieden is interessant, maar niet antropisch vereist. Image credit: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle; Spitzer Space Telescope.
Dus in plaats van “ons bestaan als waarnemers betekent dat de wetten van het heelal zodanig moeten zijn dat het bestaan van waarnemers mogelijk is”, krijgen we “het heelal moet op koolstof gebaseerd, intelligent leven toestaan en dat heelallen waarin zich geen leven ontwikkelt, niet zijn toegestaan”. Barrow en Tipler gaan verder en bieden alternatieve interpretaties, waaronder:
- Het heelal, zoals het bestaat, is ontworpen met het doel waarnemers te genereren en in leven te houden.
- Observers zijn nodig om het heelal te laten ontstaan.
- Een geheel van heelallen met verschillende fundamentele wetten en constanten is nodig om ons heelal te laten bestaan.
Als dat laatste klinkt als een slechte interpretatie van het multiversum, dan komt dat omdat alle scenario’s van Barrow en Tipler gebaseerd zijn op slechte interpretaties van een vanzelfsprekend principe!
zwakker dan de elektromagnetische kracht? Het antropisch principe zal het je niet vertellen. Afbeelding: U.S. DOE, NSF, CPEP en LBNL.
Het is waar dat we in dit heelal bestaan, en dat de natuurwetten zijn wat ze zijn. Door te kijken welke onbekenden mogelijk worden beperkt door het feit dat wij bestaan, kunnen we iets leren over ons heelal. In die zin heeft het antropisch principe wetenschappelijke waarde! Maar als je gaat speculeren over wat de relatie is tussen de mensheid, de waarnemers of andere post hoc ergo propter hoc argumenten, dan laat je de kans liggen om het heelal werkelijk te begrijpen. Trap niet in slechte antropische argumenten; het feit dat we hier zijn kan ons niet vertellen waarom het heelal op deze manier is en niet op een andere. Maar als je de parameters in het heelal die we hebben beter wilt voorspellen, kan het feit dat we bestaan je naar een oplossing leiden waar je op een andere manier misschien niet was gekomen.
Met dank aan Geraint Lewis en Luke Barnes voor het aan het licht brengen van veel van deze informatie in hun tot nadenken stemmende boek, A Fortunate Universe, dat nu wereldwijd verkrijgbaar is.
Volg me op Twitter. Bekijk mijn website of een deel van mijn andere werk hier.