29.7: المبدأ الأنثروبي

أهداف التعلم

في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:

• اذكر بعض خصائص الكون التي، إذا كانت مختلفة، كانت ستحول دون تطور البشر

على الرغم من شكوكنا، يجب أن نعترف بأن الصورة التي طورناها حول تطور عالمنا هي صورة رائعة. باستخدام التلسكوبات الجديدة، بدأنا في جمع أدلة رصد كافية يمكننا من وصف كيفية تطور الكون بعد جزء من الثانية فقط من بدء التوسع. على الرغم من أن هذا إنجاز مثير للإعجاب، إلا أنه لا تزال هناك بعض خصائص الكون التي لا يمكننا تفسيرها. ومع ذلك، اتضح أنه إذا كانت هذه الخصائص مختلفة، فلن نكون هنا للسؤال عنها. دعونا نلقي نظرة على بعض هذه «الحوادث المحظوظة»، بدءًا من ملاحظات خلفية الميكروويف الكونية (CMB).

الحوادث المحظوظة

كما وصفنا في هذا الفصل، فإن CMB هو إشعاع انبعث عندما كان عمر الكون بضع مئات الآلاف من السنين. تشير الملاحظات إلى أن درجة حرارة الإشعاع تختلف من منطقة إلى أخرى، عادةً بحوالي 10 ملايين من الدرجة، وتشير هذه الاختلافات في درجات الحرارة إلى اختلافات صغيرة في الكثافة. ولكن لنفترض أن التقلبات الصغيرة المبكرة في الكثافة كانت أقل بكثير. ثم تظهر الحسابات أن قوة الجاذبية بالقرب منها كانت ستكون صغيرة جدًا بحيث لا تتشكل أي مجرات على الإطلاق.

ماذا لو كانت التقلبات في الكثافة أكبر بكثير؟ ثم من الممكن أن تتكثف المناطق شديدة الكثافة، وستنهار هذه المناطق ببساطة مباشرة إلى الثقوب السوداء دون أن تشكل المجرات والنجوم. حتى لو كانت المجرات قادرة على التكون في مثل هذا الكون، لكان الفضاء ممتلئًا بالأشعة السينية وأشعة جاما المكثفة، وكان من الصعب على أشكال الحياة أن تتطور وتبقى. ستكون كثافة النجوم داخل المجرات عالية جدًا بحيث تتكرر التفاعلات والاصطدامات بينها. في مثل هذا الكون، نادرًا ما يمكن لأي أنظمة كوكبية أن تعيش لفترة كافية لتطور الحياة.

لذا لكي نكون هنا، يجب أن تكون تقلبات الكثافة «صحيحة تمامًا» - وليست كبيرة جدًا وليست صغيرة جدًا.

حادث آخر محظوظ هو أن الكون متوازن بدقة بين التوسع والانكماش. إنها تتوسع، ولكن ببطء شديد. لو كان التوسع بمعدل أعلى بكثير، لضعفت كل المادة قبل أن تتشكل المجرات. إذا كان كل شيء يتوسع بمعدل أبطأ بكثير، فستكون الجاذبية قد «انتصرت». كان من الممكن أن ينعكس التوسع وستنهار كل المادة، ربما إلى ثقب أسود - مرة أخرى، لا نجوم ولا كواكب ولا حياة.

يعتمد تطور الحياة على الأرض على المصادفات التي لا تزال أكثر حظًا. لو كانت المادة والمادة المضادة موجودة في البداية بنسب متساوية تمامًا، لكان قد تم القضاء على كل المواد وتحويلها إلى طاقة نقية. نحن مدينون بوجودنا لحقيقة أن هناك مادة أكثر بقليل من المادة المضادة. (بعد اتصال معظم المادة بكمية متساوية من المادة المضادة، وتحويلها إلى طاقة، يجب وجود كمية صغيرة من المادة الإضافية. نحن جميعًا أحفاد هذا الجزء من المادة «غير المتوازنة».)

إذا حدثت تفاعلات الاندماج النووي بمعدل أسرع إلى حد ما مما يحدث بالفعل، ففي وقت كرة النار الأولية، كان من الممكن تحويل كل المادة من الهيدروجين إلى الهيليوم إلى الكربون وصولاً إلى الحديد (النواة الأكثر استقرارًا). وهذا يعني أنه لن تتشكل أي نجوم، لأن وجود النجوم يعتمد على وجود عناصر ضوئية يمكن أن تخضع للاندماج في مرحلة التسلسل الرئيسي وتجعل النجوم تلمع. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون بنية النوى الذرية صحيحة تمامًا لتمكين ثلاث ذرات هيليوم من الالتقاء بسهولة لدمج الكربون، الذي هو أساس الحياة. إذا كانت عملية ألفا الثلاثية التي ناقشناها في الفصل الخاص بالنجوم من المراهقة إلى الشيخوخة غير محتملة للغاية، فلن يتشكل ما يكفي من الكربون ليؤدي إلى علم الأحياء كما نعرفه. في الوقت نفسه، كان من الصعب جدًا دمج الكربون في الأكسجين بحيث بقيت كمية كبيرة من الكربون على قيد الحياة لمليارات السنين.

هناك عوامل إضافية ساهمت في جعل الحياة مثلنا ممكنة. يجب أن تتفاعل النيوترينوات مع المادة بالمعدل الصحيح، وإن كان نادرًا. تحدث انفجارات السوبرنوفا عندما تهرب النيوترينوات من نوى النجوم المنهارة، وترسب بعضًا من طاقتها في الغلاف النجمي المحيط، وتتسبب في انفجارها وإبعادها إلى الفضاء. العناصر الثقيلة التي يتم إخراجها في مثل هذه الانفجارات هي مكونات أساسية للحياة هنا على الأرض. إذا لم تتفاعل النيوترينوات مع المادة على الإطلاق، فإنها ستهرب من نوى النجوم المنهارة دون التسبب في الانفجار. إذا تفاعلت النيوترينوات بقوة مع المادة، فستبقى محاصرة في النواة النجمية. في كلتا الحالتين، ستبقى العناصر الثقيلة محبوسة داخل النجم المنهار.

إذا كانت الجاذبية قوة أقوى بكثير مما هي عليه، فقد تتشكل النجوم بكتل أصغر بكثير، وستقاس أعمار هذه النجوم بالسنوات بدلاً من مليارات السنين. من ناحية أخرى، لن تتسارع العمليات الكيميائية إذا كانت الجاذبية قوة أقوى، وبالتالي لن يكون هناك وقت لتطور الحياة بينما تكون النجوم قصيرة العمر. حتى لو تطورت الحياة في عالم أقوى جاذبية، يجب أن تكون أشكال الحياة صغيرة أو لا يمكنها الوقوف أو التحرك.

ما كان يجب أن يكون، يجب أن يكون

باختصار، نرى أن مجموعة محددة من القواعد والشروط في الكون سمحت بتطور التعقيد والحياة على الأرض. حتى الآن، ليس لدينا نظرية لشرح سبب حدوث هذه المجموعة «الصحيحة» من الشروط. لهذا السبب، بدأ العديد من العلماء في قبول فكرة نسميها المبدأ الأنثروبولوجي - أي أن القوانين الفيزيائية التي نلاحظها يجب أن تكون كما هي بالضبط لأن هذه هي القوانين الوحيدة التي تسمح بوجود البشر.

يعتقد بعض العلماء أن عالمنا ليس سوى واحد من أكوان لا تعد ولا تحصى، ولكل منها مجموعة مختلفة من القوانين الفيزيائية - وهي فكرة يشار إليها أحيانًا باسم الكون المتعدد. قد تولد بعض هذه الأكوان ميتًا وتنهار قبل أن تتشكل أي بنية. قد يتوسع البعض الآخر بسرعة كبيرة بحيث يظل بدون ميزات بشكل أساسي بدون نجوم ومجرات. بعبارة أخرى، قد يكون هناك كون متعدد أكبر بكثير يحتوي على عالمنا والعديد من الآخرين. هذا الكون المتعدد (الموجود ربما في أبعاد أكثر يمكننا إدراكها) غير محدود وأبدي؛ فهو يولد العديد والعديد من المناطق المتضخمة، التي يتطور كل منها إلى كون منفصل، قد يكون مختلفًا تمامًا عن أي من الأكوان المنفصلة الأخرى. إذن، فإن عالمنا هو ما هو عليه لأنه الطريقة الوحيدة التي يمكن أن يكون بها وأن يكون هناك بشر مثلنا لاكتشاف خصائصه وطرح مثل هذه الأسئلة.

الكون المتعدد

شاهد المحاضرة التمهيدية لعام 2011 حول الكون المتعدد والتضخم الكوني للدكتور أنتوني أغوير من جامعة كاليفورنيا، وهي جزء من سلسلة محاضرات علم الفلك في وادي السيليكون.

الأكوان المتعددة والتضخم الكوني: السعي لفهم عالمنا (والعثور على الآخرين)

من الصعب معرفة كيفية اختبار هذه الأفكار حيث لا يمكننا أبدًا الاتصال بأي عالم آخر. بالنسبة لمعظم العلماء، فإن مناقشتنا في هذا القسم تقتصر على الفلسفة والميتافيزيقية. ربما سيتطور فهمنا للفيزياء في المستقبل إلى درجة تمكننا من معرفة سبب قوة ثابت الجاذبية كما هو، ولماذا يتوسع الكون بالمعدل الذي هو عليه بالضبط، ولماذا حدثت جميع «الحوادث المحظوظة» الأخرى - لماذا كانت حتمية ولا يمكن أن تكون بأي طريقة أخرى. عندها لن تكون هذه الفكرة الأنثروبولوجية ضرورية. ومع ذلك، لا أحد يعرف ما إذا كان سيكون لدينا تفسير لسبب عمل هذا الكون بالطريقة التي يعمل بها.

لقد قطعنا شوطًا طويلاً في رحلتنا عبر الكون. لقد تعلمنا قدرًا كبيرًا عن كيف ومتى جاء الكون، لكن السؤال عن سبب كون الكون هو ما هو عليه لا يزال بعيد المنال كما كان دائمًا.

ملخص

في الآونة الأخيرة، لاحظ العديد من علماء الكونيات أن وجود البشر يعتمد على حقيقة أن العديد من خصائص الكون - حجم تقلبات الكثافة في الكون المبكر، وقوة الجاذبية، وهيكل الذرات - كانت صحيحة تمامًا. إن فكرة أن القوانين الفيزيائية يجب أن تكون كما هي لأنه بخلاف ذلك لا يمكننا أن نكون هنا لقياسها تسمى بالمبدأ الأنثروبي. يعتقد بعض العلماء أنه قد تكون هناك أكوان متعددة من الأكوان، يكون فيها عالمنا واحدًا فقط.

مسرد المصطلحات

مبدأ أنثروبولوجي

فكرة أن القوانين الفيزيائية يجب أن تكون كما هي لأنه بخلاف ذلك لا يمكننا أن نكون هنا لقياسها

الكون المتعدد

الفكرة التخمينية بأن عالمنا هو مجرد واحد من العديد من الأكوان، ولكل منها مجموعة قوانين فيزيائية خاصة بها