Granice fizike i fizički eksperiment

Prije sto godina situacija u fizici bila je upravo suprotna od današnje. U rukama znanstvenika bili su rezultati dokazanih eksperimenata, ponovljenih mnogo puta, koji se, međutim, često nisu mogli objasniti postojećim fizikalnim teorijama. Iskustvo je jasno prethodilo teoriji. Teoretičari su se morali uhvatiti posla.

Trenutno se ravnoteža naginje teoretičarima čiji se modeli vrlo razlikuju od onoga što se vidi iz mogućih eksperimenata kao što je teorija struna. A čini se da je u fizici sve više neriješenih problema (1).

1. Najvažniji suvremeni trendovi i problemi u fizici - vizualizacija

Poznati poljski fizičar, prof. Andrzej Staruszkiewicz tijekom debate "Granice znanja u fizici" u lipnju 2010. na Akademiji Ignatianum u Krakovu rekao je: “Područje znanja je enormno naraslo tijekom prošlog stoljeća, ali je polje neznanja još više naraslo. (...) Otkriće opće relativnosti i kvantne mehanike su monumentalna dostignuća ljudske misli, usporediva s onima Newtona, ali dovode do pitanja odnosa između dviju struktura, pitanja čija je ljestvica složenosti jednostavno šokantna. U ovoj situaciji, prirodno se nameću pitanja: možemo li to učiniti? Hoće li naša odlučnost i volja da dođemo do dna istine biti razmjerni poteškoćama s kojima se suočavamo?”

Eksperimentalni zastoj

Već nekoliko mjeseci svijet fizike vrvi više kontroverzi nego inače. U časopisu Nature, George Ellis i Joseph Silk objavili su članak u obranu integriteta fizike, kritizirajući one koji su sve spremniji odgoditi eksperimente za testiranje najnovijih kozmoloških teorija do neodređenog "sutra". Trebali bi biti "dovoljno elegancije" i objašnjavajuće vrijednosti. "Ovo razbija stoljetnu znanstvenu tradiciju da je znanstveno znanje empirijski dokazano znanje", grme znanstvenici. Činjenice jasno pokazuju "eksperimentalni ćorsokak" u modernoj fizici.

Najnovije teorije o prirodi i strukturi svijeta i Svemira u pravilu se ne mogu provjeriti eksperimentima dostupnim čovječanstvu.

Otkrivanjem Higgsovog bozona znanstvenici su "dovršili" standardni model. Međutim, svijet fizike je daleko od zadovoljstva. Znamo za sve kvarkove i leptone, ali nemamo pojma kako to uskladiti s Einsteinovom teorijom gravitacije. Ne znamo kako spojiti kvantnu mehaniku s gravitacijom da bismo stvorili hipotetičku teoriju kvantne gravitacije. Također ne znamo što je Veliki prasak (ili je li se doista dogodio!) (2).

Trenutačno, nazovimo to klasičnim fizičarima, sljedeći korak nakon Standardnog modela je supersimetrija, koja predviđa da svaka nama poznata elementarna čestica ima "partnera".

To udvostručuje ukupan broj građevnih blokova materije, ali teorija se savršeno uklapa u matematičke jednadžbe i, što je još važnije, nudi priliku da se otkrije misterij kozmičke tamne tvari. Ostaje samo čekati rezultate eksperimenata na Velikom hadronskom sudaraču koji će potvrditi postojanje supersimetričnih čestica.

Međutim, iz Ženeve se još nisu čula takva otkrića. Naravno, ovo je tek početak nove verzije LHC-a, s dvostruko većom energijom udara (nakon nedavnog popravka i nadogradnje). Za nekoliko mjeseci možda će pucati čepove za šampanjac u slavlju supersimetrije. No, ako se to ne bi dogodilo, mnogi fizičari smatraju da bi se supersimetrične teorije morale postupno povlačiti, kao i superstruna koja se temelji na supersimetriji. Jer ako Veliki sudarač ne potvrdi ove teorije, što onda?

Međutim, postoje neki znanstvenici koji ne misle tako. Zato što je teorija supersimetrije previše "lijepa da bi bila u krivu".

Stoga namjeravaju ponovno procijeniti svoje jednadžbe kako bi dokazali da su mase supersimetričnih čestica jednostavno izvan raspona LHC-a. Teoretičari su vrlo u pravu. Njihovi modeli su dobri u objašnjavanju pojava koje se mogu eksperimentalno izmjeriti i provjeriti. Stoga se može zapitati zašto bismo isključili razvoj onih teorija koje (još) ne možemo empirijski znati. Je li to razuman i znanstveni pristup?

svemir iz ničega

Prirodne znanosti, posebice fizika, temelje se na naturalizmu, odnosno na uvjerenju da sve možemo objasniti silama prirode. Zadaća znanosti svodi se na razmatranje povezanosti različitih veličina koje opisuju pojave ili neke strukture koje postoje u prirodi. Fizika se ne bavi problemima koji se ne mogu matematički opisati, koji se ne mogu ponoviti. To je, između ostalog, razlog njegovog uspjeha. Matematički opis koji se koristi za modeliranje prirodnih pojava pokazao se iznimno učinkovitim. Dostignuća prirodnih znanosti rezultirala su njihovim filozofskim generalizacijama. Stvoreni su pravci poput mehanističke filozofije ili znanstvenog materijalizma, koji su rezultate prirodnih znanosti, dobivene prije kraja XNUMX. stoljeća, prenijeli u polje filozofije.

Činilo se da možemo znati cijeli svijet, da u prirodi postoji potpuni determinizam, jer možemo odrediti kako će se planeti kretati za milijune godina, odnosno kako su se kretali prije milijune godina. Ta su postignuća potaknula ponos koji je apsolutizirao ljudski um. Metodološki naturalizam u odlučujućoj mjeri i danas potiče razvoj prirodne znanosti. Međutim, postoje neke granične točke koje ukazuju na ograničenja naturalističke metodologije.

Ako je Svemir ograničen volumenom i nastao je "ni iz čega" (3), bez kršenja zakona održanja energije, na primjer, kao fluktuacija, tada u njemu ne bi trebalo biti nikakvih promjena. U međuvremenu ih promatramo. Pokušavajući riješiti ovaj problem na temelju kvantne fizike, dolazimo do zaključka da samo svjesni promatrač aktualizira mogućnost postojanja takvog svijeta. Zato se pitamo zašto je baš ovaj u kojem živimo stvoren od mnogo različitih svemira. Tako dolazimo do zaključka da tek kada se osoba pojavila na Zemlji, svijet je - kako promatramo - stvarno "postao" ...

Kako mjerenja utječu na događaje koji su se dogodili prije milijardu godina?

4. Wheelerov pokus - vizualizacija

Jedan od modernih fizičara, John Archibald Wheeler, predložio je svemirsku verziju poznatog eksperimenta s dvostrukim prorezom. U njegovom mentalnom dizajnu, svjetlost iz kvazara, milijardu svjetlosnih godina udaljenog od nas, putuje uz dvije suprotne strane galaksije (4). Ako promatrači promatraju svaku od ovih staza zasebno, vidjet će fotone. Ako oboje odjednom, vidjet će val. Dakle, sam čin promatranja mijenja prirodu svjetlosti koja je napustila kvazar prije milijardu godina!

Za Wheelera, gore navedeno dokazuje da svemir ne može postojati u fizičkom smislu, barem u smislu u kojem smo navikli shvaćati "fizičko stanje". Ne može tako biti ni u prošlosti, dok... ne izvršimo mjerenje. Dakle, naša sadašnja dimenzija utječe na prošlost. Svojim opažanjima, detekcijama i mjerenjima oblikujemo događaje iz prošlosti, duboko u vremenu, sve do ... početka Svemira!

Neil Turk s Instituta Perimeter u Waterloou, Kanada, rekao je u srpanjskom izdanju New Scientista da “ne možemo razumjeti što nalazimo. Teorija postaje sve složenija i sofisticiranija. Bacamo se u problem s uzastopnim poljima, dimenzijama i simetrijama, čak i s ključem, ali ne možemo objasniti najjednostavnije činjenice.” Mnoge fizičare očito nervira činjenica da mentalna putovanja suvremenih teoretičara, kao što su gornja razmatranja ili teorija superstruna, nemaju nikakve veze s eksperimentima koji se trenutno izvode u laboratorijima i ne postoji način da ih se eksperimentalno ispita.

U kvantnom svijetu morate gledati šire

Kao što je nobelovac Richard Feynman jednom rekao, nitko zapravo ne razumije kvantni svijet. Za razliku od dobrog starog Newtonovog svijeta, u kojem se interakcije dvaju tijela s određenim masama izračunavaju jednadžbama, u kvantnoj mehanici imamo jednadžbe iz kojih one ne proizlaze toliko, već su rezultat čudnog ponašanja uočenog u eksperimentima. Objekti kvantne fizike ne moraju biti povezani ni s čim "fizičkim", a njihovo ponašanje je domena apstraktnog višedimenzionalnog prostora koji se naziva Hilbertov prostor.

Postoje promjene opisane Schrödingerovom jednadžbom, ali zašto točno nije poznato. Može li se to promijeniti? Je li uopće moguće izvesti kvantne zakone iz principa fizike, kao što su deseci zakona i principa, na primjer, koji se tiču ​​kretanja tijela u svemiru, izvedeni iz Newtonovih principa? Znanstvenici sa Sveučilišta Pavia u Italiji Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella i Paolo Perinotti tvrde da se čak i kvantni fenomeni koji su jasno suprotni zdravom razumu mogu otkriti u mjerljivim eksperimentima. Sve što trebate je prava perspektiva - Možda je nerazumijevanje kvantnih učinaka posljedica nedovoljno širokog pogleda na njih. Prema spomenutim znanstvenicima u New Scientistu, smisleni i mjerljivi eksperimenti u kvantnoj mehanici moraju ispunjavati nekoliko uvjeta. Ovo je:

• uzročnost - budući događaji ne mogu utjecati na prošle događaje;
• razlikovnost - navodi koje moramo moći odvojiti jedno od drugog kao odvojeno;
• композиция - ako poznajemo sve faze procesa, poznajemo cijeli proces;
• kompresija – postoje načini prijenosa važnih informacija o čipu bez potrebe za prijenosom cijelog čipa;
• tomografija – ako imamo sustav koji se sastoji od više dijelova, statistika mjerenja po dijelovima dovoljna je da otkrije stanje cijelog sustava.

Talijani žele proširiti svoje principe pročišćavanja, šire perspektive i smislenog eksperimentiranja kako bi također uključili ireverzibilnost termodinamičkih pojava i princip rasta entropije, koji fizičare ne impresioniraju. Možda su i ovdje na promatranja i mjerenja utječu artefakti perspektive koja je preuska da bi se shvatio cijeli sustav. "Osnovna istina kvantne teorije je da se bučne, nepovratne promjene mogu učiniti reverzibilnim dodavanjem novog izgleda opisu", kaže talijanski znanstvenik Giulio Ciribella u intervjuu za New Scientist.

Nažalost, kažu skeptici, "čišćenje" eksperimenata i šira perspektiva mjerenja mogli bi dovesti do hipoteze o mnogim svjetovima u kojoj je svaki ishod moguć i u kojoj znanstvenici, misleći da mjere točan tijek događaja, jednostavno "odabiru" određenog kontinuuma mjereći ih.

5. Vremenske kazaljke u obliku kazaljki sata

Nema vremena?

Koncept takozvanih Strelica vremena (5) uveo je 1927. britanski astrofizičar Arthur Eddington. Ova strelica označava vrijeme, koje uvijek teče u jednom smjeru, tj. iz prošlosti u budućnost, i taj se proces ne može obrnuti. Stephen Hawking je u svojoj Kratkoj povijesti vremena napisao da se poremećaj povećava s vremenom jer vrijeme mjerimo u smjeru u kojem se poremećaj povećava. To bi značilo da imamo izbora – možemo, na primjer, prvo promatrati komade razbijenog stakla razbacane po podu, zatim trenutak kada staklo padne na pod, zatim staklo u zraku i na kraju u ruci osoba koja ga drži. Ne postoji znanstveno pravilo da "psihološka strijela vremena" mora ići u istom smjeru kao termodinamička strijela, a entropija sustava raste. Međutim, mnogi znanstvenici vjeruju da je tomu tako jer se u ljudskom mozgu događaju energetske promjene, slične onima koje opažamo u prirodi. Mozak ima energiju za djelovanje, promatranje i razmišljanje, jer ljudski "motor" sagorijeva gorivo-hranu i, kao u motoru s unutarnjim izgaranjem, taj je proces nepovratan.

Međutim, postoje slučajevi kada, uz zadržavanje istog smjera psihološke strelice vremena, entropija raste i opada u različitim sustavima. Na primjer, prilikom spremanja podataka u memoriju računala. Memorijski moduli u stroju prelaze iz neuređenog stanja u redoslijed pisanja na disk. Dakle, smanjuje se entropija u računalu. Međutim, svaki će fizičar reći da sa stajališta svemira kao cjeline - raste, jer je potrebna energija za pisanje na disk, a ta energija se rasipa u obliku topline koju stvara stroj. Dakle, postoji mali "psihološki" otpor prema utvrđenim zakonima fizike. Teško nam je smatrati da je ono što izlazi uz buku iz ventilatora važnije od zapisa djela ili druge vrijednosti u memoriju. Što ako netko na svoje računalo napiše argument koji će poništiti modernu fiziku, teoriju ujedinjene sile ili Teoriju svega? Bilo bi nam teško prihvatiti ideju da se, unatoč tome, opći nered u svemiru povećao.

Davne 1967. godine pojavila se Wheeler-DeWittova jednadžba iz koje je proizašlo da vrijeme kao takvo ne postoji. Bio je to pokušaj da se matematički spoje ideje kvantne mehanike i opće relativnosti, korak prema teoriji kvantne gravitacije, t.j. Teorija svega što žele svi znanstvenici. Tek 1983. fizičari Don Page i William Wutters ponudili su objašnjenje da se problem vremena može zaobići korištenjem koncepta kvantne isprepletenosti. Prema njihovom konceptu, mogu se mjeriti samo svojstva već definiranog sustava. S matematičke točke gledišta, ovaj prijedlog je značio da sat ne radi izolirano od sustava i počinje tek kada je zapetljan u određeni svemir. Međutim, kada bi nas netko pogledao iz drugog svemira, vidio bi nas kao statične objekte, a tek bi njihov dolazak do nas prouzročio kvantnu isprepletenost i doslovno osjetio protok vremena.

Ova hipoteza bila je temelj rada znanstvenika s istraživačkog instituta u Torinu u Italiji. Fizičar Marco Genovese odlučio je izgraditi model koji uzima u obzir specifičnosti kvantne isprepletenosti. Bilo je moguće ponovno stvoriti fizički učinak koji ukazuje na ispravnost ovog razmišljanja. Stvoren je model svemira koji se sastoji od dva fotona.

Jedan par je bio orijentiran - okomito polariziran, a drugi vodoravno. Njihovo kvantno stanje, a time i njihovu polarizaciju, zatim detektira niz detektora. Ispada da su fotoni u klasičnoj kvantnoj superpoziciji sve dok se ne postigne promatranje koje u konačnici određuje referentni okvir, tj. bili su usmjereni i okomito i vodoravno. To znači da promatrač koji očitava sat određuje kvantnu isprepletenost koja utječe na svemir čiji dio on postaje. Takav promatrač je tada u stanju uočiti polarizaciju uzastopnih fotona na temelju kvantne vjerojatnosti.

Ovaj koncept je vrlo primamljiv jer objašnjava mnoge probleme, ali prirodno dovodi do potrebe za "super-promatračem" koji bi bio iznad svih determinizama i koji bi kontrolirao sve u cjelini.

6. Multiverse - Vizualizacija

Ono što promatramo i što subjektivno percipiramo kao "vrijeme" zapravo je proizvod mjerljivih globalnih promjena u svijetu oko nas. Kako dublje ulazimo u svijet atoma, protona i fotona, shvaćamo da pojam vremena postaje sve manje važan. Prema znanstvenicima, sat koji nas svakodnevno prati, s fizičke točke gledišta, ne mjeri njegov prolazak, već nam pomaže u organizaciji života. Za one koji su navikli na Newtonove koncepte univerzalnog i sveobuhvatnog vremena, ti su koncepti šokantni. Ali ne prihvaćaju ih samo znanstveni tradicionalisti. Istaknuti teorijski fizičar Lee Smolin, kojeg smo ranije spominjali kao jednog od mogućih dobitnika ovogodišnje Nobelove nagrade, smatra da vrijeme postoji i da je sasvim stvarno. Jednom je - kao i mnogi fizičari - tvrdio da je vrijeme subjektivna iluzija.

Sada, u svojoj knjizi Reborn Time, zauzima potpuno drugačiji pogled na fiziku i kritizira popularnu teoriju struna u znanstvenoj zajednici. Po njemu multiverzum ne postoji (6) jer živimo u istom svemiru i u isto vrijeme. Smatra da je vrijeme od najveće važnosti i da naše iskustvo stvarnosti sadašnjeg trenutka nije iluzija, već ključ za razumijevanje temeljne prirode stvarnosti.

Entropija nula

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) i Andreas Winter opisali su svoja otkrića 2009. godine u časopisu Physical Review E, koji su pokazali da objekti postižu ravnotežu, tj. stanje jednolične raspodjele energije, ulazeći u stanja kvantne isprepletenosti sa svojim okruženje. 2012. Tony Short je dokazao da zapetljanost uzrokuje mirnoću konačnog vremena. Kada objekt stupi u interakciju s okolinom, kao što je slučaj kada se čestice u šalici kave sudare sa zrakom, informacije o njihovim svojstvima "cure" prema van i postaju "zamućene" u cijelom okolišu. Gubitak informacija uzrokuje stagnaciju stanja kave, iako se stanje čistoće cijele prostorije nastavlja mijenjati. Prema Popescuu, njezino se stanje s vremenom prestaje mijenjati.

7. Noah Linden, Sandu Popescu i Tony Short

Kako se stanje čistoće prostorije mijenja, kava se može iznenada prestati miješati sa zrakom i ući u svoje čisto stanje. Međutim, postoji mnogo više stanja pomiješanih s okolinom nego što je čistih stanja dostupnih kavi, pa se stoga gotovo nikad ne pojavljuju. Ova statistička nevjerojatnost daje dojam da je strijela vremena nepovratna. Problem strelice vremena zamagljen je kvantnom mehanikom, što otežava određivanje prirode.

Elementarna čestica nema točna fizička svojstva i određena je samo vjerojatnošću da se nalazi u različitim stanjima. Na primjer, u bilo kojem trenutku, čestica može imati 50 posto šanse da se okrene u smjeru kazaljke na satu i 50 posto šanse da se okrene u suprotnom smjeru. Teorem, pojačan iskustvom fizičara Johna Bella, kaže da pravo stanje čestice ne postoji i da su prepušteni da se vode vjerojatnošću.

Tada kvantna nesigurnost dovodi do zabune. Kada dvije čestice međusobno djeluju, one se ne mogu ni definirati same, neovisno razvijajući vjerojatnosti poznate kao čisto stanje. Umjesto toga, oni postaju zapletene komponente složenije distribucije vjerojatnosti koju obje čestice opisuju zajedno. Ova raspodjela može odlučiti, na primjer, hoće li se čestice rotirati u suprotnom smjeru. Sustav je kao cjelina u čistom stanju, ali je stanje pojedinih čestica povezano s drugom česticom.

Dakle, oba mogu putovati mnogo svjetlosnih godina, a rotacija svakog ostat će u korelaciji s drugom.

Nova teorija strelice vremena to opisuje kao gubitak informacija zbog kvantne isprepletenosti, koja šalicu kave šalje u ravnotežu s okolnom prostorijom. Na kraju, soba postiže ravnotežu sa svojim okruženjem, a ona se, zauzvrat, polako približava ravnoteži s ostatkom svemira. Stari znanstvenici koji su proučavali termodinamiku promatrali su ovaj proces kao postupno rasipanje energije, povećavajući entropiju svemira.

Danas fizičari vjeruju da se informacije sve više raspršuju, ali nikada u potpunosti ne nestaju. Iako se entropija lokalno povećava, oni vjeruju da ukupna entropija svemira ostaje konstantna na nuli. Međutim, jedan aspekt strelice vremena ostaje neriješen. Znanstvenici tvrde da se sposobnost osobe da pamti prošlost, ali ne i budućnost, također može shvatiti kao stvaranje odnosa između čestica koje djeluju. Kada pročitamo poruku na komadu papira, mozak s njom komunicira putem fotona koji dopiru do očiju.

Tek se od sada možemo sjetiti što nam ova poruka poručuje. Popescu vjeruje da nova teorija ne objašnjava zašto je početno stanje svemira bilo daleko od ravnoteže, dodajući da treba objasniti prirodu Velikog praska. Neki istraživači su izrazili sumnju u ovaj novi pristup, ali razvoj ovog koncepta i novog matematičkog formalizma sada pomaže u rješavanju teorijskih problema termodinamike.

Posegnite za zrncima prostor-vremena

Čini se da fizika crne rupe ukazuje, kao što neki matematički modeli sugeriraju, da naš svemir uopće nije trodimenzionalan. Unatoč tome što nam naša osjetila govore, stvarnost oko nas može biti hologram — projekcija udaljene ravnine koja je zapravo dvodimenzionalna. Ako je ova slika svemira točna, iluzija o trodimenzionalnoj prirodi prostor-vremena može se raspršiti čim istraživački alati koji su nam na raspolaganju postanu adekvatno osjetljivi. Craig Hogan, profesor fizike u Fermilabu koji je godinama proučavao temeljnu strukturu svemira, sugerira da je ta razina tek dostignuta.

8. GEO600 Detektor gravitacijskih valova

Ako je svemir hologram, onda smo možda upravo dosegli granice razlučivosti stvarnosti. Neki fizičari pokreću intrigantnu hipotezu da prostor-vrijeme u kojem živimo nije u konačnici kontinuirano, već je, poput digitalne fotografije, na svojoj najosnovnijoj razini sastavljeno od određenih "zrnaca" ili "piksela". Ako je tako, naša stvarnost mora imati nekakvu konačnu "rezoluciju". Tako su neki istraživači protumačili "šum" koji se pojavio u rezultatima detektora gravitacijskih valova GEO600 (8).

Kako bi testirao ovu izvanrednu hipotezu, Craig Hogan, fizičar gravitacijskih valova, on i njegov tim razvili su najtočniji interferometar na svijetu, nazvan Hoganov holometar, koji je dizajniran da mjeri najosnovniju bit prostor-vremena na najtočniji način. Eksperiment kodnog naziva Fermilab E-990 nije jedan od mnogih drugih. Ovaj ima za cilj demonstrirati kvantnu prirodu samog prostora i prisutnost onoga što znanstvenici nazivaju "holografskim šumom".

Holometar se sastoji od dva interferometra postavljena jedan pored drugog. Oni usmjeravaju laserske zrake od jednog kilovata na uređaj koji ih dijeli na dva okomita snopa duljine 40 metara, koji se reflektiraju i vraćaju u točku cijepanja, stvarajući fluktuacije u svjetlini svjetlosnih zraka (9). Ako izazovu određeno kretanje u uređaju za podjelu, onda će to biti dokaz vibracije samog prostora.

9. Grafički prikaz holografskog eksperimenta

Najveći izazov Hoganova tima je dokazati da učinci koje su otkrili nisu samo perturbacije uzrokovane čimbenicima izvan eksperimentalne postavke, već rezultat prostorno-vremenskih vibracija. Stoga će zrcala koja se koriste u interferometru biti sinkronizirana s frekvencijama svih najmanjih šumova koji dolaze izvan uređaja i pohvataju ih posebni senzori.

Antropski svemir

Da bi svijet i čovjek u njemu postojali, zakoni fizike moraju imati vrlo specifičan oblik, a fizičke konstante moraju imati točno odabrane vrijednosti...i one jesu! Zašto?

Počnimo s činjenicom da postoje četiri vrste interakcija u Svemiru: gravitacijska (padaju, planeti, galaksije), elektromagnetska (atomi, čestice, trenje, elastičnost, svjetlost), slaba nuklearna (izvor zvjezdane energije) i jaka nuklearna ( veže protone i neutrone u atomske jezgre). Gravitacija je 1039 puta slabija od elektromagnetizma. Da je malo slabije, zvijezde bi bile lakše od Sunca, supernove ne bi eksplodirale, ne bi se stvarali teški elementi. Da je čak i malo jači, stvorenja veća od bakterija bila bi zgnječena, a zvijezde bi se često sudarale, uništavajući planete i prebrzo se spaljivale.

Gustoća Svemira je bliska kritičnoj gustoći, odnosno ispod koje bi se materija brzo raspršila bez stvaranja galaksija ili zvijezda, a iznad koje bi Svemir živio predugo. Za pojavu takvih uvjeta, točnost podudaranja parametara Velikog praska trebala je biti unutar ±10-60. Početne nehomogenosti mladog Svemira bile su na skali od 10-5. Da su manje, galaksije se ne bi formirale. Da su veće, umjesto galaksija bi se stvorile ogromne crne rupe.

Simetrija čestica i antičestica u Svemiru je narušena. A za svaki barion (proton, neutron) postoji 109 fotona. Da ih ima više, galaksije se ne bi mogle formirati. Da ih je manje, zvijezda ne bi bilo. Također, čini se da je broj dimenzija u kojima živimo “ispravan”. Složene strukture ne mogu nastati u dvije dimenzije. S više od četiri (tri dimenzije plus vrijeme), postojanje stabilnih planetarnih orbita i energetskih razina elektrona u atomima postaje problematično.

10. Čovjek kao središte svemira

Koncept antropskog principa uveo je Brandon Carter 1973. godine na konferenciji u Krakowu posvećenoj 500. obljetnici rođenja Kopernika. Općenito, može se formulirati na takav način da promatrani Svemir mora zadovoljiti uvjete koje ispunjava kako bismo ga mi promatrali. Do sada postoje različite verzije toga. Slab antropski princip kaže da možemo postojati samo u svemiru koji omogućuje naše postojanje. Da su vrijednosti konstanti različite, to nikada ne bismo vidjeli, jer nas ne bi bilo. Snažni antropski princip (namjerno objašnjenje) kaže da je svemir takav da možemo postojati (10).

Sa stajališta kvantne fizike, bilo koji broj svemira mogao je nastati bez razloga. Završili smo u specifičnom svemiru, koji je morao ispuniti niz suptilnih uvjeta da bi osoba u njemu živjela. Tada govorimo o antropskom svijetu. Vjerniku je, na primjer, dovoljan jedan antropski svemir koji je stvorio Bog. Materijalistički svjetonazor to ne prihvaća i pretpostavlja da postoji mnogo svemira ili da je trenutni svemir samo faza u beskonačnoj evoluciji multiverzuma.

Autor moderne verzije hipoteze o svemiru kao simulaciji je teoretičar Niklas Boström. Prema njegovim riječima, stvarnost koju percipiramo samo je simulacija koje nismo svjesni. Znanstvenik je sugerirao da ako je moguće stvoriti pouzdanu simulaciju cijele civilizacije ili čak cijelog svemira koristeći dovoljno moćno računalo, a simulirani ljudi mogu iskusiti svijest, onda je vrlo vjerojatno da su napredne civilizacije stvorile samo veliki broj takvih simulacija, a u jednoj od njih živimo u nečemu sličnom Matrixu (11).

Ovdje su izgovorene riječi "Bog" i "Matrix". Ovdje dolazimo do granice razgovora o znanosti. Mnogi, pa i znanstvenici, smatraju da upravo zbog nemoći eksperimentalne fizike znanost počinje ulaziti u područja koja su suprotna realizmu, mirišući na metafiziku i znanstvenu fantastiku. Ostaje se nadati da će fizika prevladati svoju empirijsku krizu i ponovno pronaći način da se raduje kao eksperimentalno provjerljiva znanost.