O que é o princípio antrópico?

o princípio antrópico é a crença de que, se considerarmos a vida humana uma condição do universo, os cientistas poderão usá-la como o ponto de partida para derivar as propriedades esperadas do universo como consistentes com a criação de seres humanos vida. É um princípio que tem um papel importante na cosmologia, especificamente na tentativa de lidar com o aparente ajuste fino do universo.

A frase "princípio antrópico" foi proposta pela primeira vez em 1973 pelo físico australiano Brandon Carter. Ele propôs isso no 500º aniversário do nascimento de Nicolaus Copernicus, em contraste com o Princípio copernicano isso é visto como tendo rebaixado a humanidade de qualquer tipo de posição privilegiada dentro do universo.

Agora, não é que Carter pensasse que os humanos tinham um central posição no universo. O princípio copernicano ainda estava basicamente intacto. (Dessa forma, o termo "antrópico", que significa "relacionado à humanidade ou ao período da existência do homem", é um tanto infeliz, como uma das citações abaixo indica.) Em vez disso, o que Carter tinha em mente era apenas que o fato da vida humana é uma evidência que não pode, por si só, ser completamente com desconto. Como ele disse: "Embora nossa situação não seja necessariamente central, é inevitavelmente privilegiada para alguns "Ao fazer isso, Carter realmente questionou uma conseqüência infundada do Copernican princípio.

Antes de Copérnico, o ponto de vista padrão era que a Terra era um lugar especial, obedecendo fundamentalmente leis físicas diferentes das de todo o resto do universo - os céus, as estrelas, os outros planetas, etc. Com a decisão de que a Terra não era fundamentalmente diferente, era muito natural assumir o contrário: Todas as regiões do universo são idênticas.

É claro que poderíamos imaginar muitos universos com propriedades físicas que não permitem a existência humana. Por exemplo, talvez o universo pudesse ter se formado para que a repulsão eletromagnética fosse mais forte do que a atração da forte interação nuclear? Nesse caso, os prótons se separariam em vez de se unirem em um núcleo atômico. Átomos, como os conhecemos, nunca se formariam... e assim não há vida! (Pelo menos como a conhecemos.)

Como a ciência pode explicar que nosso universo não é assim? Bem, de acordo com Carter, o próprio fato de podermos fazer a pergunta significa que obviamente não podemos estar neste universo... ou qualquer outro universo que torne impossível a nossa existência. Esses outros universos poderia se formaram, mas não estaríamos lá para fazer a pergunta.

Carter apresentou duas variantes do princípio antrópico, que foram refinadas e modificadas muito ao longo dos anos. A redação dos dois princípios abaixo é minha, mas acho que captura os elementos principais das principais formulações:

• Princípio Antrópico Fraco (WAP): Os valores científicos observados devem ser capazes de permitir que exista pelo menos uma região do universo que possua propriedades físicas, permitindo que os seres humanos existam, e nós existimos nessa região.
• Princípio Antrópico Forte (WAP): O universo deve ter propriedades que permitam que a vida exista dentro dele em algum momento.

O forte princípio antrópico é altamente controverso. De certa forma, uma vez que existimos, isso se torna nada mais que um truísmo. No entanto, em seu controverso livro de 1986 O princípio antrópico cosmológico, os físicos John Barrow e Frank Tipler afirmam que o "must" não é apenas um fato baseado em observação em nosso universo, mas um requisito fundamental para a existência de qualquer universo. Eles baseiam esse argumento controverso em grande parte na física quântica e no Princípio Antrópico Participativo (PAP) proposto pelo físico John Archibald Wheeler.

Se você acha que eles não poderiam ser mais controversos do que isso, Barrow e Tipler vão muito além de Carter (ou até Wheeler), alegando que tem muito pouca credibilidade na comunidade científica como condição fundamental do universo:

Princípio Antrópico Final (PAF): O processamento inteligente de informações deve existir no Universo e, uma vez criado, nunca desaparecerá.

Realmente não há justificativa científica para acreditar que o Princípio Antrópico Final possui algum significado científico. Muitos acreditam que é pouco mais que uma reivindicação teológica vestida com roupas vagamente científicas. Ainda assim, como uma espécie de "processamento inteligente de informações", suponho que talvez não machuque manter nossos dedos cruzados nessa... pelo menos até desenvolvermos máquinas inteligentes, e então suponho que até o FAP permita um apocalipse de robô.

Como afirmado acima, as versões fracas e fortes do princípio antrópico são, em certo sentido, realmente um problema para nossa posição no universo. Como sabemos que existimos, podemos fazer certas afirmações específicas sobre o universo (ou pelo menos nossa região do universo) com base nesse conhecimento. Penso que a seguinte citação resume bem a justificativa para essa postura:

"Obviamente, quando os seres em um planeta que sustenta a vida examinam o mundo ao seu redor, eles são obrigados a descobrir que seu ambiente satisfaz as condições necessárias para a existência.

É possível transformar essa última afirmação em um princípio científico: nossa própria existência impõe regras que determinam de onde e a que horas é possível observar o universo. Ou seja, o fato de sermos restringe as características do tipo de ambiente em que nos encontramos. Esse princípio é chamado de princípio antrópico fraco... Um termo melhor que "princípio antrópico" teria sido "princípio de seleção", porque o princípio se refere a como nosso próprio conhecimento de nossa existência impõe regras que selecionam, dentre todo o ambiente possível, apenas aqueles ambientes com as características que permitem vida." -- Stephen Hawking E Leonard Mlodinow, The Grand Design

O papel principal do princípio antrópico na cosmologia é ajudar a fornecer uma explicação do porquê nosso universo tem as propriedades que possui. Costumava ser que os cosmólogos realmente acreditavam que descobririam algum tipo de propriedade fundamental que define os valores únicos que observamos em nosso universo... Mas isso não aconteceu. Em vez disso, verifica-se que há uma variedade de valores no universo que parecem exigir uma faixa específica muito estreita para o nosso universo funcionar da maneira que funciona. Isso se tornou conhecido como o problema do ajuste fino, na medida em que é um problema explicar como esses valores são tão ajustados para a vida humana.

O princípio antrópico de Carter permite uma ampla gama de universos teoricamente possíveis, cada um contendo propriedades físicas diferentes, e a nossa pertence ao conjunto (relativamente) pequeno deles que permitiria vida. Essa é a razão fundamental pela qual os físicos acreditam que provavelmente existem múltiplos universos. (Veja nosso artigo: "Por que existem vários universos?")

Esse raciocínio tornou-se muito popular entre os cosmólogos, mas também os físicos envolvidos na teoria das cordas. Os físicos descobriram que existem tantas variantes possíveis da teoria das cordas (talvez até 10⁵⁰⁰, que realmente confunde a mente... até as mentes dos teóricos das cordas!) que alguns, notavelmente Leonard Susskind, começaram a adotar o ponto de vista de que há uma vasta paisagem da teoria das cordas, o que leva a múltiplos universos e o raciocínio antrópico deve ser aplicado na avaliação de teorias científicas relacionadas ao nosso lugar nesse cenário.

Um dos melhores exemplos de raciocínio antrópico ocorreu quando Stephen Weinberg o usou para prever o valor esperado do constante cosmológica e obteve um resultado que previa um valor pequeno, mas positivo, que não correspondia às expectativas de o dia. Quase uma década depois, quando os físicos descobriram que a expansão do universo estava se acelerando, Weinberg percebeu que seu raciocínio antrópico anterior estava no local:

"... Logo após a descoberta de nosso universo acelerado, o físico Stephen Weinberg propôs, com base em um argumento que ele havia desenvolvido mais de uma década antes - antes da descoberta de energia escura-naquela... talvez o valor da constante cosmológica que medimos hoje tenha sido de alguma forma "antropicamente" selecionado. Ou seja, se de alguma forma houvesse muitos universos, e em cada universo o valor da energia do espaço vazio assumisse um valor escolhido aleatoriamente com base em alguma probabilidade distribuição entre todas as energias possíveis, e somente naqueles universos em que o valor não é tão diferente do que medimos, a vida como a conhecemos pode evoluir... Dito de outra forma, não é muito surpreendente descobrir que vivemos em um universo no qual podemos viver! " - Lawrence M. Krauss,

Não há realmente falta de críticos do princípio antrópico. Em duas críticas muito populares da teoria das cordas, o trabalho de Lee Smolin O problema com a física e de Peter Woit Nem mesmo errado, o princípio antrópico é citado como um dos principais pontos de discórdia.

Os críticos afirmam que o princípio antrópico é uma espécie de esquiva, porque reformula a pergunta que a ciência normalmente faz. Em vez de procurar valores específicos e a razão pela qual esses valores são o que são, é em vez disso, permite um intervalo inteiro de valores, desde que sejam consistentes com um final já conhecido resultado. Há algo fundamentalmente perturbador nessa abordagem.