Lee SmolinPe măsură ce aflăm mai multe despre Univers, descoperim cât de diverse sunt de fapt planetele, stelele, nebuloasele şi alte bucăţi de materie misterioase. Aşadar, ce caută toată această materie în Universul nostru, în afară de a hoinări prin spaţiu?

 

 

 

Se pare că există o teorie care oferă un soi de scop de a fi Universului nostru şi tuturor obiectelor care se mişcă prin el. În acest caz ar însemna că Universul nostru nu este nimic altceva decât un generator de găuri negre ori o modalitate de a produce cât mai multe universuri noi cu putinţă. Pentru a afla mai multe, am discutat cu omul din spatele acestei idei.

Numele acestei teorii este teoria selecţiei naturale cosmologice şi a fost creată de Lee Smolin, un cercetător de la Perimeter Institute for Theoretical physics şi profesor asociat de fizică la Universitatea Waterloo.

În cartea sa, The Life of the Cosmos, Smolin a propus ideea că procesele darwiniene se aplică şi la scări extreme şi pentru entităţile nonbiologice. Pentru că Universul este o unitate cu potenţial de replicare, el sugerează că acesta este subiectul unor presiuni de selecţie. În consecinţă, aproape tot ce face Universul este îndreptat spre replicare.

„Acest scenariu explică cum au fost alese legile naturii”, a relatat Smolin, „şi dacă este adevărat, aceşti parametri sunt setaţi pentru a maximiza numărul găurilor negre generate în Univers.”

Despre singularităţi cosmologice şi Universuri nou-născute

Într-adevăr, găurile negre - şi singularităţile cosmologice pe care le produc – sunt un punct central în teoria lui Smolin. Acestea sunt regiuni din spaţiu-timp unde cantităţile folosite pentru a măsura câmpurile gravitaţionale sau temperatura devin infinite. Este şi locul în care teoria relativităţii generale nu mai funcţionează, făcând orice fel de predicţie imposibilă. Teoria clasică a relativităţii generale spune că o singularitate există în interiorul fiecărei găuri negre. Însă atât teoria corzilor, cât şi gravitaţia cuantică sugerează că singularităţile din găurile negre pot fi eliminate - şi când acest lucru se întâmplă, ar putea fi posibilă descrierea evoluţiei regiunii de spaţiu-timp din interiorul lor.

„Obiectele care cad într-o gaură neagră nu doar ajung în singularitatea cosmologică şi încetează să evolueze ca şi cum timpul ajunge la final”, spune el. „Timpul merge mai departe şi tot ce a căzut în gaura neagră va avea un viitor în locul singularităţii din trecut, iar acea regiune este ceea ce numim un Univers nou-născut.”

Mai mult, Smolin spune că aceste Universuri nou-născute sunt imune la orice se se întâmplă în Universul părinte, inclusiv expansiunea eternă şi, în cele din urmă, moartea termică.

„Se prezice că găurile negre se evaporează generând radiaţie – ceea ce noi numim procesul Hawking”, spune acesta, „însă doar până în punctul în care ajung la un echilibru cu temperatura radiaţiei cosmice de fond”. Acest proces, explică Smolin, are de-a face cu proprietăţile orizontului găurii negre - doar orizontul se evaporează.

„Universul nou-născut ar putea veni în contact cu Universul original într-un mod diferit, însă dacă acest lucru se petrece sau nu depinde de detaliile teoriei gravitaţiei cuantice”, spune cercetătorul.



Un model darwinian

Asemeni teoriei lui Darwin de variaţie şi selecţie, Smolin presupune că Universurile nou-născute sunt puţin diferite faţă de Universul părinte care le-a dat viaţă. În schimb, această „mutaţie” cosmologică – în care parametrii naturii au fost uşor modificaţi – ar putea rezulta într-un nou univers care este fie mai bun, fie mai rău în termen de abilitate de a se replica.

Spre exemplu, dacă constanta cosmologică şi viteza luminii ar fi uşor modificate, sau dacă legea gravitaţiei ar deveni mai slabă sau mai puternică, noul Univers ar putea să nu fie optim în abilitatea sa de a produce cantităţi mari de stele masive. Într-un astfel de Univers, materia ar putea fi incapabilă de a forma stele sau galaxiile nu s-ar putea forma.

Conform acestui model, un Univers „în formă” este, prin urmare, unul care a evoluat astfel încât abilitatea sa de a produce găuri negre a fost optimizată. Iar asta ar putea explica de ce observăm un Univers care produce serii lungi de stele masive – fiecare o încercare de a produce un nou-născut.

Ideea variaţiei cosmologice, totuşi, este una pur ipotetică. „Este o ipoteză”, recunoaşte Smolin.

Acestea fiind spuse, Smolin indică spre teoria corzilor ca un potenţial mecanism. „Ar putea exista o conexiune”, ne-a spus acesta, „ce descrie un mediu de parametri cosmologici diferiţi – tranziţii de fază diferite între aceştia - şi asta este aproape exact tipul de exemplu pe care-l aveam în minte când încercam să explic variaţia constantelor.”

Smolin este nesigur asupra numărului de Universuri nou-născute pe care fiecare gaură neagră este capabilă să le producă – deşi el speculează că este unul pentru fiecare gaură neagră. „Răspunsul”, spune el, „va depinde în cele din urmă de teoria gravitaţiei cuantice.”

Viaţa ca un epifenomen?

L-am întrebat pe Smolin dacă viaţa în Univers este, în consecinţă, un accident – dacă oamenii şi toate celelalte organisme sunt doar fenomene secundare, o anexă a unui proces mult mai vast.

„Dacă ipoteza selecţiei naturale cosmologice este adevărată, atunci viaţa - şi afinitatea Universului pentru viaţă – este o consecinţă a Universului ce este bine optimizat pentru a produce găuri negre prin producerea unui număr mare de stele masive.”

Însă el a adăugat: „Acele afirmaţii cu „dacă” sunt importante.”

Alţi oameni de ştiinţă, în schimb, au argumentat că Universul este extrem de iubitor de viaţă – că legile naturii par să fie centrate spre generarea vieţii. Unii sugerează chiar că acesta este scopul ultim al universului – să fie bine optimizat pentru a genera organisme biologice (aşa-numita ipoteză biocosm).

Similar, filozofii vorbesc despre Principiul Antropic – noţiunea că orice analiză a Universului şi a ceea ce se întâmplă în interiorul lui trebuie să ia în considerare prezenţa observatorilor (adică fiinţelor inteligente). Suntem subiecţii unei selecţii observaţionale, argumentează ei, ceea ce înseamnă că putem observa doar un Univers care este prietenos cu viaţa.

Smolin, pe de altă parte, respinge aceste argumente, spunând că cei ce studiază Cosmosul ar trebui să înţeleagă proprietăţile Universului într-un mod în care nu îl conectează cu viaţa. Principiul Antropic, spune el, nu este capabil de a face predicţii falsificabile pentru orice tip de experiment testabil.

Totuşi, spune el „selecţia naturală cosmologică este capabilă de a realiza acest lucru”. În plus, legile Universului - şi toate părţile componente – pot fi explicate fără a face referire la viaţă.

„Nu este o coincidenţă”, spune el, „că trăim într-o lume care are mult carbon şi oxigen, împreună cu o lungă listă de stele potrivite şi aşa mai departe”. Prezenţa acestor elemente aparent bio-prietenoase – precum carbonul şi oxigenul – au o explicaţie perfect logică dincolo de paradigma biofilă. Aceste elemente, spune Smolin, crează condiţiile necesare pentru formarea eficientă a stelelor suficient de masive care formează găuri negre.

Ceea ce predind susţinătorii Principiului Antropic a fi dovezi, spune el, pot fi explicate într-un mod alternativ.

Critici

Evident, marea idee a lui Smolin şi-a primit porţia meritată de critici. Este o idee extraordinară, la urma urmei, iar ideile extraordinare sunt supuse deseori la niveluri extraordinare de investigaţii.

Cosmologul Joe Silk, spre exemplu, spune că: „Universul observat de noi este departe de a fi un generator optim de găuri negre”. El speculează că alte „versiuni” ale Universului ar putea face o treabă mult mai bună.

Similar, Alexander Vilenkin argumentează că rata de formare a găurilor negre poate fi îmbunătăţită prin creşterea valorii constantei cosmologice. Smolin se înşală, spune el, în a emite ipoteza că valorile curente ale tuturor constantelor naturii sunt ajustate perfect pentru a maximiza producţia de găuri negre.

Reudiger Vaas este de părere că „prima greşeală a lui Smolin a fost să facă analogii cu procesele darwiniene”. Stările Universurilor lui Smolin, spune el, nu sunt constrânse de mediile lor, ci de numărul de găuri negre. Mai mult decât atât, deşi Universurile lui Smolin au rate de replicare diferite, ele nu se află în competiţie – ceea ce, crede Vaas, este o componentă foarte importantă în oricare proces darwinian.

Leonar Susskind – profesor Felix Bloch de fizică teoretică la Universitatea Stanford – scrie următoarele în Edge:

„Smolin... crede că constantele naturii sunt determinate de supravieţuirea celui mai bine adaptat: şi anume adaptat de a se reproduce. Acele proprietăţi care duc spre cea mai mare rată de reproducere vor domina populaţia de Universuri şi covârşitoare probabilitate este ca noi să trăim într-un astfel de univers. Cel puţin acesta este argumentul.

Dar această logică poate duce spre concluzii ridicole. În cazul expansiunii eterne, predicţia ar fi că Universul nostru are valoarea maxim posibilă a constantei cosmologice, de vreme ce rata de reproducere este aceeaşi cu rata de expansiune.”


Când l-am întrebat pe Smolin despre aceste obiecţii, acesta a spus că multe din aceste probleme au fost puse în discuţie în cartea sa, The life of the Cosmos şi că viitoare lui carte, Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe, va ataca multe din aceste întrebări (cartea respinge şi ideea că timpul este un fel de iluzie). Iar în unele cazuri, Smolin a răspuns la întrebări individuale (spre exemplu, întreaga dezbatere Smolin-Susskind poate fi citită aici; iar replica sa la adresa lui Vilenkin poate fi văzută aici.)

În cele din urmă, totuşi, aceste obiecţii nu i-au schimbat opinia.

„Impresia mea este că ideea centrală a teoriei nu a fost invalidată, chiar dacă mai multe persoane au încercat asta”, ne-a spus Smolin. „Asta nu înseamnă că ideea este adevărată, ci că ideea a rezistat la încercările de a o invalida”.

După o scurtă pauză, el a continuat vorbind de această dată mai repede:

„Pentru mine, partea importantă a acestei teorii este că este susţinută cu o argumentaţie ştiinţifică. Ideea însăşi nu este cel mai important lucru – este o idee foarte interesantă, sigur – dar ea iniţiază o presupunere generală conform căreia – dacă vrei să explici Universul – unul din paşii pe care trebuie să-i faci este să explici de ce observăm anumite legi ale naturii şi nu altele. Iar afirmaţia pe care o fac este că această întrebare poate avea, de fapt, un răspuns ştiinţific – unul care va conduce spre un mod de a face predicţii pentru a vedea dacă legile naturii nu sunt fixe pentru eternitate, ci au evoluat. Acesta este punctul cheie pentru mine.”

Cât despre mecanismul exact al evoluţiei cosmologice, el spune că un anume model sau scenariu ar putea fi adevărat sau fals. Argumentul important, spune Smolin, este că ştiinţa poate fi desăvârşită doar cu abilitatea noastră de a explica de ce legile naturii sunt aşa cum sunt şi dacă au evoluat în timp.

„În privinţa teoriei selecţiei naturale cosmologice”, spune el, „este doar o ipoteză la fel cum era selecţia naturală pentru Darwin şi Mendel – doi oameni de ştiinţă care au realizat cum funcţiona aceasta înainte de şti ceva despre ADN sau instanţierea moleculară a genelor”.

Traducere de Răzvan Gavrilă după What is the purpose of the Universe? Here is one possible answer.

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.