Fine-tuned universe (-po anglicky; doslova doladený vesmír, jemne vyladený vesmír; obyčajne prekladané ako jemne vyladený vesmír, presne nastavený vesmír)
Vychádza z pozorovania, že náš vesmír má tak nastavené rôzne univerzálne fyzikálne podmienky, že umožňujú vznik štruktúr hmoty a existenciu zložitého života v ňom. Navyše tieto ležia vo veľmi úzko vymedzenom pásme z množstva možností, a ak by sa zmenili len o zanedbateľné zlomky percent, tak by vesmír neumožnil vznik a vývoj hmoty, astronomických štruktúr a života, ako ich dnes chápeme. Profesor teoretickej fyziky Paul Davies hovorí: „Skutočne ohromujúca vec nie je, že život na Zemi je vyvážený na ostrí noža, ale že celý vesmír je vyvážený na ostrí noža a nastal by totálny chaos, ak by sa hociktorá prírodná „konštanta“ čo len trochu posunula.“Dr. Paul Davies, Dr. John Wheeler, Dr. David Deutsch, Dr. Dennis Sciama, Dr. Frank Tipler, Dr. Martin Rees, Dr. Michael Redhead, Dr. Brandon Carter: The Anthropic Principle. BBC science documentary video. Horizon Library, Room 8, 2058 at BBC Enterprises Ltd., London
Známy vedec a popularizátor vedy Jiří Grygar zase píše: „Ak sa pozrieme do tabuliek elementárnych častíc, zistíme, že hmotnosť protónu je približne o 1 promile menšia než hmotnosť neutrónu. Ak by však tento rozdiel bol iba trikrát menší, nemohli by sa neutróny spontánne meniť na protóny, takže väčšina jadrových premien prvkov by sa neuskutočnila. Ak by bol naopak neutrón napríklad iba o 1 promile menej hmotný než protón, rozpadli by sa protóny na neutróny a vo vesmíre by nevznikli vôbec žiadne atómové jadrá!“Grygar, J.: Vesmír jaký je. Mladá fronta. 1997
Tvrdenie, že náš vesmír má takéto vlastnosti, býva často mylne zamieňané za jemu podobné, s ktorými nemá nič spoločné. Napríklad, že náš vesmír je výborne prispôsobený pre život, že jediné typy vesmírov vhodné pre život musia byť takmer kópiou nášho, že jediná možná forma života je naša a podobne.
V súčasnosti je medzi fyzikmi a kozmológmi široko prijímaný náhľad, že z fyzikálneho hľadiska náš vesmír je „jemne vyladený“ pre život. Tento problém je zaraďovaný medzi desať najväčších nevyriešených problémov fyziky.Dmitry Podolsky. Top ten open problems in physics. 2009 http://www.nonequilibrium.net/225-top-ten-open-problems-physics/napríklad: Barrow, Carr, Carter, Davies, Dawkins, Deutsch, Ellis, Greene, Guth, Harrison, Hawking, Linde, Page, Penrose, Polkinghorne, Rees, Sandage, Smolin, Susskind, Tegmark, Tipler, Vilenkin, Weinberg, Wheeler, Wilczek, v: Luke A. Barnes. The Fine-Tuning of the Universe for Intelligent Life. 2011. Už niekoľko desaťročí sa vedie široká diskusia o možných príčinách tohto pozoruhodného javu, do ktorej sa okrem prírodovedcov zapájajú aj filozofi, teológovia, kreacionisti, respektíve zástancovia inteligentného dizajnu. Bolo navrhnutých jednak niekoľko materialistických vysvetlení, jednak niektoré myšlienkové prúdy tvrdia, že existencia a forma nášho vesmíru nemôže byť dielom náhody, ale výsledkom cieľavedomého konania – inteligentného dizajnéra.Keller, T. J.: Proč Bůh? : rozumové důvody pro víru v Boha ve věku skepticismu. Vyd. 1. Praha ; Kroměříž : Triton, 2011.BBC – Science & Nature – Horizon – Parallel Universes – Transcript. Dostupné onlineJames Gardner. Selfish biocosm hypothesis
História V roku 1913 chemik Lawrence Joseph Henderson (1878 – 1942) napísal knihu „Vhodné usporiadanie životného prostredia“. Bola to jedna z prvých kníh, ktorá sa zaoberala koncepciou jemného vyladenia vesmíru. Henderson rozoberal dôležitosť vody a životného prostredia vo vzťahu k živým organizmom, pričom poukazoval na to, že život je úplne závislý od veľmi špeciálnych podmienok vyskytujúcich sa na Zemi a to najmä od vlastností vody.Lawrence Joseph Henderson: The fitness of the environment: an inquiry into the biological significance of the properties of matter. The Macmillan Company, 1913 Významný evolučný biológ Alfred Russel Wallace už v roku 1904 uvažoval: „Taký nesmierny a komplexný vesmír, aký existuje vôkol nás, mohol byť absolútne potrebný... aby bol vyprodukovaný svet, precízne upravený v každom detaile, pre usporiadaný vývoj života vrcholiaci človekom“.Wallace, A. R. Man's place in the universe: a study of the results of scientific research in relation to the unity or plurality of worlds, 4th ed. London George Bell & Sons. 1904 pp. 256 – 7.
Veľkú pozornosť vzbudila Hoylova úspešná predpoveď excitačnej energie jadier uhlíka. Všimol si, že dovtedy používaná reakcia, keď 3 jadrá hélia spolu naraz vytvoria jadro uhlíka, je veľmi málo pravdepodobná a bez dostatočného množstva uhlíka vo vesmíre, nie je možné vytvoriť život podobný nášmu. Navrhol preto postupné spájanie jadier hélia. Toto však mohlo fungovať, len ak excitačný stav atómu uhlíka bol cca 7,7 MeV. Následný experiment tento dovtedy neznámy fenomén potvrdil. Zároveň však takýto excitačný stav neexistuje u kyslíka. Keby to tak bolo, uhlík by sa veľmi ľahko premieňal na kyslík a opäť by ho nebolo dosť. Existencia takéhoto nastavenia vlastností uhlíka a kyslíka je považovaná za silný argument v prospech hypotézy Fine-tuned universe.Fred Hoyle, The Intelligent Universe, 1983 V roku 1961 fyzik Robert H. Dicke tvrdil, že určité fyzikálne interakcie napríklad gravitácia a elektromagnetizmus musia byť perfektne „nastavené“, aby mohol vo vesmíre život existovať.Robert H. Dicke, "Dirac's Cosmology and Mach's Principle," Nature 192 (1961): 440 – 41 Významný astrofyzik Martin Rees vydal knihu „Just Six Numbers: The Deep Forces That Shape the Universe“ v roku 1999 a neskôr s Johnom Gribbinom napísali detailnú históriu a obranu domnienky o jemne vyladenom vesmíre v knihe „Kozmická zhoda okolností“. Podľa nich sa život založený na uhlíku neobjavil náhodne, ale „zamýšľaný účel vesmíru je, že bol ušitý na mieru pre človeka“.Gribbin. J and Rees. M, Cosmic Coincidences: Dark Matter, Mankind, and Anthropic Cosmology, 1989, ISBN 0553347403
Opis
Asi najvýstižnejšou definíciou fenoménu jemne vyladeného vesmíru je: V množine možných fyzikálnych zákonov, podmienok a konštánt je podmnožina, ktorá umožňuje existenciu komplexného života veľmi malá.Barnes. L.A.: The Fine-Tuning of the Universe for Intelligent Life. 2011. Preto je veľmi malá aj pravdepodobnosť uskutočnenia takejto možnosti a vedie mnohých fyzikov k bádaniu, aké faktory ju mohli spôsobiť. Drobné zmeny v základných fyzikálnych nastaveniach vesmíru by viedli k radikálne inému vesmíru, ktorý by zrejme neumožňoval komplexný život. Stephen Hawking k tomu poznamenal: „zákony vedy ako ich poznáme v súčasnosti obsahujú mnoho základných čísel, ako napríklad veľkosť elektrického náboja elektrónu a pomer hmotností protónu a elektrónu...Pozoruhodný fakt je, že hodnoty týchto čísel sú veľmi dobre upravené tak, aby umožnili vývoj života.“Stephen Hawking: Stručná história času. 1991 Podobne fyzik Paul Davies: „Skutočne ohromujúca vec nie je, že život na Zemi je vyvážený na ostrí noža, ale že celý vesmír je vyvážený na ostrí noža a nastal by totálny chaos, ak by sa hociktorá prírodná „konštanta“ čo len trochu posunula.“The "Fine-tuning" of the Universe. Alebo známa parafráza výroku sira Freda Hoyla: „Niekto sa tu s fyzikou poriadne pohral.“Hoyle, F.: The Universe: Past and Present Reflections. Engineering&Science. 1981 Patrick Glynn: „všetky zdanlivo nesúvisiace konštanty vo fyzike, majú spoločnú zvláštnosť – majú presne také hodnoty, ktoré potrebujete na to, aby ste vytvorili vesmír, v ktorom môže vznikať život.“Glynn, P.: The Making and Unmaking of an Atheist. Rocklin, California, Forum 1997. str. 1‑20 Nositeľ Nobelovej ceny a ateista Steven Weinberg tvrdí, že kozmologická konštanta: „...je výrazne dobre prispôsobená v náš prospech“.Weinberg, S.: A Designer Universe?
Martin Rees uvádza 6 nezávislých konštánt, ktorých drobnú zmenu považuje za ničivú pre náš život:Martin Rees, 1999. Just Six Numbers. HarperCollins Publishers, ISBN 0-465-03672-4 N ≈ 1036 = pomer síl gravitačnej a elektromagnetickej interakcie ε ≈ 0,007 = veľkosť silnej interakcie Ω ≈ 0,3 = relatívny pomer príťažlivosti a expanznej energie vo vesmíre λ ≈ 0,7 = pomer energetickej hustoty vesmíru ku kritickej hustote vesmíru Q ≈ 10–5 = pomer gravitačnej energie potrebnej na rozptýlenie veľkých galaxií k energetickému ekvivalentu ich masy D = 3 = počet makroskopických dimenzií priestoru v časopriestore
Fyzici sa v súčasnosti vo veľkej väčšine zhodujú v názore, že náš vesmír je jemne-vyladený tak, aby umožnil existenciu komplexného života a skôr sa zameriavajú na presnejšie určenie týchto nastavení a hľadanie dôvodov, ako k tomu mohlo dôjsť.napríklad: Barrow, Carr, Carter, Davies, Dawkins, Deutsch, Ellis, Greene, Guth, Harrison, Hawking, Linde, Page, Penrose, Polkinghorne, Rees, Sandage, Smolin, Susskind, Tegmark, Tipler, Vilenkin, Weinberg, Wheeler, Wilczek, v: Luke A. Barnes. The Fine-Tuning of the Universe for Intelligent Life. 2011. http://arxiv.org/pdf/1112.4647v1
Najviac diskutované a skúmané boli nasledovné oblasti:
Konštanty v kozmológii
Tegmark a Rees boli prví, ktorí sa pokúsili určiť, aké nastavenia konštanty Q umožňujú život. Zistili, že je závislá od nastavenia množstva ďalších konštánt, ktoré musia byť skombinované správnym spôsobom. Po nich sa výskumu tejto otázky venovali mnohí a to s rovnakým výsledkom – Q je extrémne jemne vyladená (nastavená).Garriga J., Vilenkin A., 2006, Progress of Theoretical Physics Supplement, 163, 245
Podobne, veľmi dôkladne bola skúmaná kozmologická konštanta. Jej reálna hodnota vzbudila veľké prekvapenie, pretože na základe predpovedí teoretickej fyziky, mala byť pomerne vysoká. Jej skutočná hodnota je približne o 123 rádov(!) menšia. Táto udalosť je preto známa ako „najhoršia predpoveď vo fyzike”.Olaf Dreyer. Background Independent Quantum Field Theory and the Cosmological Constant Problem. Dated: February 1, 2008. http://arxiv.org/hep-th/0409048Physicists debate the nature of space-time. http://www.newscientist.com/blog/space/2007/02/physicists-debate-nature-of-space-time.html (Pre porovnanie - počet atómov vo vesmíre sa odhaduje na 10 na 80.) Na jej dôležitosť pre existenciu komplexného života upozornil nositeľ Nobelovej ceny Steven Weinberg. Uvedomil si, že jej príliš vysoká hodnota by znamenala, že vesmír sa bude rozpínať príliš rýchlo a nebude môcť dôjsť k sformovaniu sa hmotných objektov napríklad galaxií. Naopak jej príliš nízka hodnota by znamenala, že vesmír príliš rýchlo zase skolapsuje v singularite a vôbec nedôjde k objaveniu sa života. Weinberg preto tvrdí, že náš vesmír, umožňujúci existenciu komplexného života, je veľmi zriedkavý. V súčasnosti je považovaná za jeden najlepších dokladov, že vesmír je jemne-vyladený a vedci sa zhodujú, že zatiaľ neexistuje fyzikálna teória, ktorá by vysvetľovala, prečo je nastavená práve takto.Vilenkin A., 2010, Journal of Physics: Conference Series, 203, 012001 Tento problém je zaraďovaný medzi desať najväčších nevyriešených problémov fyziky.Weinberg, S (1987). "Anthropic Bound on the Cosmological Constant". Phys. Rev. Lett. 59 (22): 2607–2610. http://dx.doi.org/10.1103%2FPhysRevLett.59.2607Vilenkin A., 2010, Journal of Physics: Conference Series, 203, 012001Významný fyzik Leonard Susskind vraví: „To veľké tajomstvo nie je, prečo tu je tmavá energia. Veľké tajomstvo je, že prečo taká nízka... Fakt - že naša existencia leží na hrane noža, lebo keby bola tmavá energia oveľa väčšia, my by sme nemohli tu byť – to je to tajomstvo.“ Málo väčšia kvantita tmavej energie alebo málo väčšia kozmologická konštanta by spôsobili, že vesmír by sa rozpínal veľmi rýchlo na to, aby v ňom vznikli galaxie. Nevníma však celý - všetky časti vesmíru za jemne-vyladené pre existenciu života.Ananthaswamy, Anil. "Is the Universe Fine-Tuned for Life?". Public Broadcasting Service (PBS).
https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/is-the-universe-fine-tuned-for-life/
Hviezdy