Unser Universum ist vielleicht nicht auf Leben „eingestellt“.

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Damit das Leben auf der Erde so funktionieren konnte, musste eine bemerkenswerte Anzahl von Dingen richtig laufen. Eine kleine Änderung der Schwerkraft oder eine Änderung einer anderen fundamentalen Kraft könnte den Unterschied zwischen unserem Universum und einem völlig unbewohnbaren gemacht haben.

Diese Idee hat einige Wissenschaftler dazu veranlasst, die metaphorischen Zifferblätter und Knöpfe des Universums zu untersuchen und sich zu fragen, warum sich komplexe Systeme wie Galaxien, Planeten und Leben bilden könnten, wenn dies nicht nötig wäre, die sogenannte „Feinabstimmung“ unseres Universums . Ein neuer Bericht des Foundational Questions Institute erklärt die jüngsten Meilensteine in einer laufenden Debatte darüber, ob das Universum fein abgestimmt ist und was das überhaupt bedeutet.

Das Universum hat viele feste Eigenschaften, wie die Schwerkraft oder die kosmologische Konstante – die die Expansionsgeschwindigkeit des Universums misst – die bestimmen, wie das Universum Gestalt angenommen hat. Physiker fragen sich seit mindestens einem Jahrhundert, warum diese Werte so sind, wie sie sind, und versuchen seit Jahrzehnten, wissenschaftliche Antworten auf diese Frage zu finden.

Basierend auf theoretischen Modellen behaupten einige Wissenschaftler, dass sich kein Leben hätte bilden können, wenn eine der vielen fundamentalen Konstanten des Universums signifikant anders wäre. Dies führt zu einem Dilemma: Wenn es äußerst unwahrscheinlich ist, dass das Universum alle richtigen Werte hat, die für das Leben notwendig sind, warum hat es dann so funktioniert, wie es funktioniert hat?

Trotz der tiefgreifenden Auswirkungen des Themas ist das Feld immer noch eine ziemliche Nische. „Die meisten Physiker haben nicht viel über Feinabstimmung nachgedacht oder sogar davon gehört“, sagt Geraint F. Lewis, ein Kosmologe und Astrophysiker am Sydney Institute of Astronomy an der University of Sydney in Australien, der nicht daran beteiligt war der Bericht. weil „der größte Teil der Physik auf dieses Universum konzentriert ist“. Lewis ist eine Ausnahme: Er ist Co-Autor von a Fokusbuch 2016. Diskussionen polarisieren und können schnell mehr von Philosophie als von Wissenschaft durchdrungen sein, sagt er.

Manche Wissenschaftler stört dieser scheinbare Zufall nicht. Für andere ist die durch die Stringtheorie ermöglichte Idee eines „Multiversums“ zu einer beliebten Erklärung dieses Dilemmas geworden: Wenn es unendlich viele Universen gibt, sollte es nicht zu viele überraschen, dass eines von ihnen endet mit den richtigen Lebensbedingungen. , so die Begründung. Die Stringtheorie ist jedoch hochspekulativ, und einige Wissenschaftler halten das Multiversum für unwissenschaftlich, weil sie keine Möglichkeit sehen, zu testen, ob es existiert.

Theologen und sogar einige Wissenschaftler haben das Argument der Feinabstimmung verwendet, um darauf hinzuweisen, dass das Universum geschaffen worden sein muss, damit sich Leben bilden kann. Aber neuere Forschungen auf dem Gebiet bietet weitere Alternativen an und legt nahe, dass die Feinabstimmung selbst eine Illusion sein könnte, möglicherweise aufgrund eines Mangels an Übersicht bei Analysen potenziell unterschiedlicher Universen. Und einige Wissenschaftler haben argumentiert, dass dieses Universum, obwohl es Leben hervorgebracht hat, nicht optimal dafür geeignet ist.

„Es ist vielleicht nicht so einfach, wie wir dachten“, sagt Miriam Frankel, Wissenschaftsautorin für The Conversation und freie Journalistin, die den Bericht für das Foundational Questions Institute verfasst hat. Wenn man in diese großen Fragen eintaucht, fragt man sich, „wie viel der Physik wirklich fehlt“, sagt Frankel. Physiker haben immer noch keine sehr gute „Theorie von allem“. Die Ergebnisse des letztjährigen Experiments Muon g-2 zum Beispiel haben Wissenschaftler über eine potenzielle und revolutionäre fünfte Naturgewalt sprechen.

So ansprechend die Multiversum-Theorie für manche auch ist, sie verschiebt die Feinabstimmungsdebatte nur um eine Ebene nach oben, schreibt Frankel in dem Bericht. Wenn wir in einem Multiversum leben, wie hat sich das Multiversum gebildet und wie wurde es verfeinert, um zu funktionieren?

Der Bericht zeigt, „dass die Feinabstimmung kein gelöstes Problem ist“, sagt Lewis.

Kosmologische Konstanten haben die Entstehung des Lebens durch die Entstehung von Sternen und die von Sternen produzierten Elemente direkt beeinflusst. Wenn Sie einen grundlegenden Wert wie die Stärke des Elektromagnetismus verschieben, würde dies die Art und Weise verändern, wie Sterne entstehen, und sie möglicherweise daran hindern, Kohlenstoff zu produzieren, ein Bestandteil, der für das Leben auf der Erde notwendig ist, heißt es in dem Bericht.

Einige Sternmodelle weisen jedoch darauf hin, dass Sterne vielseitiger sind als Wissenschaftler dachten, sagt Frankel, sodass sie möglicherweise in der Lage sind, die Bedingungen für das Leben unter verschiedenen universellen Werten zu schaffen.

Es ist aber auch denkbar, dass Leben ohne Kohlenstoff entstehen könnte Der Fall von Leben, das auf einem anderen Element, Silizium, basiert, ist nicht solide. Wissenschaftler neigen dazu, nach Wegen zu suchen, wie sich erdähnliches Leben bilden könnte, aber letztendlich wissen sie nicht, welche Art von Leben – vielleicht unerkennbar – sich in einem strukturierten Universum anders bilden könnte.

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Die meisten Untersuchungen, die untersucht haben, was passiert, wenn Sie eine universelle Konstante ändern, haben sich jeweils auf eine Konstante konzentriert. Wenn zum Beispiel die Schwerkraft zu schwach oder zu stark wäre, würde sie verhindern, dass Leben, wie wir es kennen, entstehen kann. Jüngste Beweise zeigen jedoch, dass das gemeinsame Optimieren mehrerer Konstanten eher ein funktionierendes Universum schaffen könnte, das den Änderungen die Möglichkeit gibt, sich mit anderen Optimierungen auszugleichen, heißt es in dem Bericht.

Andere Experimente haben nahegelegt, dass die universelle Konstante mit der Expansion des Universums zusammenhängt kann sich im Laufe der Zeit geändert haben– was bedeutet, dass es überhaupt nicht wirklich konstant wäre. Wenn diese und ähnliche Ergebnisse eintreten, würden sie das gesamte Feinabstimmungskonzept untergraben, heißt es in dem Bericht. Die Eigenschaften des Universums, alles andere als perfekt angepasst, würden sich ständig, wenn auch langsam, ändern.

Grundsätzlich ist es schwer zu sagen, wie seltsam unser Universum ist. „Wie kannst du sagen, dass dieses Universum seltsam ist, wenn wir nicht wissen, was ein typisches Universum wäre?“ sagte Lewis.

Tatsächlich werden wir vielleicht nie direkte Antworten auf diese Fragen bekommen. „Ich denke, die Art und Weise, wie die Debatte derzeit gestaltet ist, ist tatsächlich etwas verwirrend. Weil ich die grundsätzlichen Fragen für unwissenschaftlich halte“, sagt er Jason Wallerein Philosoph von der University of Kenyon, der a Fokusbuch 2020 Argumente.

Waller glaubt, dass Versuche, die Feinabstimmung zu erklären, an der zentralen Tatsache vorbeigehen, dass es immer eine andere Ebene zu erklären gibt. Wenn das Multiversum oder eine simulierte Realität oder sogar eine göttliche Entität dafür verantwortlich ist, landen wir immer wieder bei der gleichen Frage: Warum diese Erklärung und nicht etwas anderes?

Waller beschäftigt sich weniger mit der Grenze zwischen Wissenschaft und Philosophie als vielmehr damit, was wahr ist und wie Menschen ihre Ideen rechtfertigen. „Nur weil wir keine wissenschaftlichen Beweise haben oder weil es spekulativ ist, heißt das nicht, dass alle Antworten gleichermaßen plausibel sind“, sagt er, einige Positionen werden mehr oder weniger wahrscheinlich sein.

Abgesehen von völlig unerwarteten Entdeckungen, die unser Verständnis des Universums neu schreiben, sagt er in der Zukunft: „Ich denke, die Entdeckungen werden eher konzeptionell oder philosophisch als wissenschaftlich sein.“