Nowe badania rzucają światło na trzy kluczowe odkrycia kosmiczne, które mogą zakwestionować długo dyskutowaną ideę, że nasz wszechświat jest specjalnie skonfigurowany, aby wspierać życie. Proponowane testy mogą przekształcić tę filozoficzną debatę w naukową hipotezę możliwą do weryfikacji.
Źródło: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics | Czas czytania: około 5 minut
Antropiczna zasada pod lupą
Antropiczna zasada, zaproponowana po raz pierwszy przez Brandona Cartera w 1973 roku, sugeruje, że wszechświat wydaje się idealnie dostosowany do życia, ponieważ – cóż – my tu jesteśmy, aby go obserwować. Choć może się to wydawać rodzajem tautologii, koncepcja ta wywołała gorące dyskusje wśród kosmologów na przestrzeni dekad. Dzięki nowym badaniom fizyków, Nemanjy Kalopera z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis oraz Alexandra Westphala z Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), pojawia się pierwsza realna możliwość eksperymentalnego przetestowania tej teorii.
Największym wyzwaniem dla antropicznej zasady była dotychczas jej ograniczona przydatność naukowa. Wielu badaczy krytykuje ją za brak testowalnych przewidywań, które mogłyby poszerzyć naszą wiedzę lub poddać zasadę rygorystycznym sprawdzianom. Do tej pory pozostawała bardziej filozoficzną spekulacją niż rzeczywistą hipotezą naukową.
Nowy sposób na testowanie wszechświata
W opublikowanym badaniu naukowcy sugerują, że trzy konkretne warunki, jeśli zostaną potwierdzone za pomocą obserwacji, mogą skutecznie podważyć podstawowe założenia antropicznej zasady. Warunki te odnoszą się do kosmicznej inflacji, aksjonów i ciemnej materii – fundamentów współczesnej kosmologii, które mogą stać się obiektem przyszłych eksperymentów.
Jak wyjaśnia Kaloper: „Możliwe jest, że satelita LiteBIRD wykryje pierwotne fale grawitacyjne bliskie obecnym granicom, które odpowiadają inflacji na wysoką skalę”. Satelita LiteBIRD, którego start zaplanowano na 2032 rok przez Japońską Agencję Eksploracji Aerokosmicznej, może dostarczyć pierwszego dowodu na poparcie tej hipotezy.
Drugim warunkiem jest wykrycie ultralekkich aksjonów za pomocą obserwacji supermasywnych czarnych dziur. „Aksjony wpływają na stosunek momentu pędu do masy czarnych dziur, co można zaobserwować” – zauważa Kaloper. Ostatni warunek polega na ustaleniu, że ciemna materia nie składa się głównie z tych ultralekkich aksjonów.
Co, jeśli wszystkie warunki zostaną spełnione?
Jeśli trzy wymienione warunki zostaną potwierdzone, nasz wszechświat okaże się niezwykle nieprawdopodobny, co podważy podstawowe założenia antropicznej zasady. „Bez zmiany żadnych innych założeń, takich jak uniwersalność grawitacji, wczesna inflacja i zjawiska superradiacyjne, porażka naszej prostej formuły antropicznej sugerowałaby, że inne reguły rządzą warunkami początkowymi” – wyjaśnia Kaloper. Oznaczałoby to, że pewne początkowe warunki są uprzedzone przez nieznaną dynamikę lub wręcz niemożliwe do zaistnienia.
Kluczowe pojęcia
- Antropiczna zasada: Idea, że stałe fundamentalne wszechświata i jego prawa wydają się dostrojone w taki sposób, aby umożliwić istnienie życia i świadomych obserwatorów.
- Kosmiczna inflacja: Okres niezwykle szybkiej ekspansji wszechświata w jego najwcześniejszych momentach, w którym wszechświat powiększył się z niemal zerowego do makroskopowego rozmiaru w zaledwie 10-36 sekund.
- Aksjony: Hipotetyczne cząstki dużo lżejsze od elektronów, proponowane jako kandydaci na ciemną materię oraz wyjaśnienie pewnych zjawisk kwantowych.
- Ciemna materia: Niewidzialna forma materii, która stanowi około pięciu szóstych całej materii we wszechświecie, wykrywalna jedynie poprzez jej efekty grawitacyjne.
Sprawdź swoją wiedzę
Kto i kiedy zaproponował antropiczną zasadę?
Antropiczna zasada została zaproponowana przez Brandona Cartera w 1973 roku.
Jakie trzy warunki muszą zostać spełnione, aby obalić antropiczną zasadę?
Muszą zostać potwierdzone: istnienie kosmicznej inflacji, obecność aksjonów oraz fakt, że ciemna materia nie składa się głównie z aksjonów.
Jak naukowcy planują wykryć aksjony za pomocą czarnych dziur?
Aksjony mogą wpływać na stosunek momentu pędu do masy czarnych dziur, co może być wykrywane poprzez obserwacje astronomiczne.
Co oznaczałoby potwierdzenie wszystkich trzech warunków dla modeli kosmicznych?
Oznaczałoby to, że początkowe warunki wszechświata mogły być uprzedzone przez nieznaną dynamikę lub niektóre z nich były niemożliwe, kwestionując nasze rozumienie kosmologii.
Źródło inspiracji: najnowsze osiągnięcia w dziedzinie kosmologii.
