Dlaczego istnieje raczej coś, niż nic? Dlaczego istnieje życie, do tego życie rozumne?

Jostein Gaarder w „Świecie Zofii” porównuje nasz świat do wyciągniętego z kapelusza królika. Żyjemy w jego futerku i najbardziej zaskakujące jest to, że wielu się temu nie dziwi! Przyznać trzeba, że wśród nich są myśliciele tak znamienici, jak Bertrand Russell. Uważał on, że widać, że świat istnieje, wobec tego należy przyjąć to jako fakt, sprawa załatwiona. Ja nie widzę w tym niczego oczywistego. Już stworzenie jednego marnego neutrina przyjąłbym z podziwem – chapeau bas! A tu mamy do czynienia z nieprawdopodobnie wielką ilością materii, gromadami galaktyk, kwazarami, czarnymi dziurami…

Ale na masie gazu sprawa się nie kończy. Na (przynajmniej) jednej z planet istnieje życie, a nawet Rozumni Obserwatorzy, zastanawiający się nad tym wszystkim.

Co do tego było potrzebne? Wymieńmy parę warunków:

  •   stygnąca plazma kwarkowo-gluonowo-elektronowo-fotonowa pozwala na powstanie stabilnych jąder i atomów
  •   powstały w prawybuchu gaz skupia się w gwiazdy i galaktyki
  •   w wypalających się gwiazdach powstają pierwiastki ciężkie
  •   z wyrzucanych z gwiazd fragmentów powstają planety
  •   pole magnetyczne Ziemi chroni ją przed promieniowaniem kosmicznym
  •   elektryczna asymetria (polarność) cząsteczek wody powoduje, że jest ona skutecznym rozpuszczalnikiem i efektywnym medium dla reakcji chemicznych
  •   lód jest lżejszy od wody, przez co woda nie zamarza do dna
  •   własności atomów węgla pozwalają na powstanie makrocząsteczek, dających materiał i kodujących informację dla samoreprodukujących się, homeostatycznych organizmów.

To był oczywiście zaledwie drobny wybór. Jeżeli nie założymy ciągłych interwencji z zewnątrz, wstępne warunki na to wszystko były już obecne w prawybuchu. Na warunki te składają się prawa fizyki i podstawowe stałe fizyczne, takie jak:
e – ładunek elektronu
h – stała Plancka
c – prędkość światła
G – stała grawitacji
mN – masa protonu

Trudno jest rozważyć, co by było, gdyby miały one inne wartości. Na pewno nie mamy możliwości przeprowadzenia doświadczenia porównawczego. Uczeni są jednak dość zgodni co do faktu, że nawet małe odchyłki mogłyby uniemożliwić równoczesne zaistnienie podanych wyżej zdarzeń.

Stałe te, jako mające podstawowe znaczenie dla fizyki, zostały zmierzone z dużą dokładnością – na przykład:
h = 6.62606876 * 10-34 J*s
c = 299’792’458 m/s

Widzimy, że konkretne wartości liczbowe zależne są od przyjętych jednostek, dla stałej Plancka jest to dżul*sekunda. Ciekawa jest próba powiązania ich w bezwymiarowe wartości, to znaczy takie, gdzie jednostki się skompensują. Przypomina to doszukiwanie się magicznych własności wielkiej piramidy – jeżeli weźmiemy samą jej wysokość (147m), to dalsze rozważanie jest bezsensowne, bo w innym systemie uzyskujemy inną wartość, na przykład 482 stopy. Ale gdy podzielimy długość podstawy (230 m) przez wysokość, uzyskamy bezwymiarową liczbę, niezależną od przyjętych jednostek. Tak się składa, że wynosi ona około 1.57, co jest połową liczby Π – stąd tylko krok do fantazjowania, czy jest to tajemny przekaz od starożytnych Egipcjan i co chcieli za jego pomocą powiedzieć.

W naszym przypadku jedną z bardziej znanych bezwymiarowych stałych jest tak zwana stała struktury subtelnej:

 

 

Nazwa jej pochodzi stąd, że odgrywa pewną rolę w rozszczepieniu linii widmowych w polu elektromagnetycznym w subtelniejszą (bardziej dokładną) strukturę. Według aktualnych pomiarów, jej odwrotność nie jest dokładnie liczbą całkowitą:
1/α = 137.03599976
Trochę szkoda, bo jest 137 liczbą pierwszą (podzielną tylko przez 1 i samą siebie) i można by również zadać pytanie, czy jest to jakiś zakodowany przekaz i od kogo. Najbardziej fantazyjna spekulacja łączy ją z numeryczną wartością hebrajskiego słowa „Kabała”, wiążąc świat materialny z boskimi zamiarami.

   Lecz to nawet dla mnie przekracza najśmielszy zakres Moich Prywatnych Teorii (MPT), a nawet Moich Prywatnych Hipotez (MPH).

Wróćmy jednak do naszego podstawowego tematu. Rozważania na temat, jakie warunki musi spełniać świat, by pozwolić na istnienie rozumnych obserwatorów, znane są pod nazwą „zasady antropicznej” (anthropic principle). Wciąż jednym z najlepszych źródeł na ten temat jest książka Johna D. Barrowa i Franka J. Tiplera „The Anthropic Cosmological Principle”. Obaj są zawodowymi kosmologami, nie są to amatorskie fantazje. Formułują dwa warianty zasady:

Słaba zasada antropiczna (Weak Anthropic Principle – WAP) – obserwowane wartości wszystkich fizycznych i kosmologicznych wielkości nie są równie prawdopodobne, lecz przyjmują wartości ograniczone wymaganiem, by istniały miejsca, w których może wyewoluować życie oparte na węglu i by wszechświat był wystarczająco stary, by do tego doszło.
Mocna zasada antropiczna (Strong Anthropic Principle – SAP) – wszechświat musi posiadać właściwości, pozwalające na rozwinięcie się życia na pewnym etapie jego historii.
Różnica polega głównie na innym zaakcentowaniu przyczyny, skutku, celu. Kłopotem są oczywiście interpretacje, zwłaszcza że istniejemy jedynie w tym wszechświecie i tyle. A dla mnie to właśnie jest największym cudem, że żadne cuda nie były potrzebne, wystarczyło odpowiednie dobranie warunków początkowych! Zwracam uwagę na słowo „odpowiednie”. I tu wracamy do naszego problemu – czy jest to prawie oczywiste, czy prawie niemożliwe.

Doskonała próżnia Lema zawiera recenzję z (nieistniejącej) książki profesora Cezara Kouski De Impossibilitate VitaeO niemożności życia. W książce tej autor przeprowadza rozumowanie wykazujące, że by możliwe było powstanie jego, profesora Cezara Kouski, niezbędny był ciąg niezmiernie wielu niezmiernie mało prawdopodobnych zdarzeń, przedstawionych uroczo szwejkowskim stylem. Jednym z ostatnich była miłość młodego lekarza do pielęgniarki w cesarsko-królewskim szpitalu podczas I wojny światowej, a jednym z pierwszych – dogonienie pewnej samicy przez wczesnego paleopiteka pod drzewem eukaliptusowym w miejscu, gdzie dziś znajduje się Mala Strana w Pradze Czeskiej. Miałoby to dowodzić, że jego powstanie jest tak mało prawdopodobne, że wręcz niemożliwe, a ponieważ rozumowanie to można przeprowadzić dla każdego z nas, więc życia na Ziemi nie ma, bo być nie może.

Oczywiście to żart, bo gdyby wspomniana pielęgniarka nie pomyliła sal i nie została zrugana i przeproszona przez młodego chirurga, wyszłaby może za leżącego w szpitalu pilota i na miejsce profesora powstałby ktoś inny. A jak jest z nami? Żyjemy w tym Wszechświecie, w określonym jego zakątku. Jest to jedyna próba, przypadkiem udana, czy jedna z miliardów? Pytanie wydaje się abstrakcyjne, ale możliwe są – na początek, nie licząc bardziej egzotycznych – następujące możliwości:

  •   w innych okolicach wszechświata są inne warunki, my przypadkiem jesteśmy w korzystnych
  •   w pierwszych chwilach swojego istnienia wszechświat szybko wzrósł (teoria inflacyjna), co spowodowało powstanie wielu niekomunikujących się wzajemnie regionów
  •   aktualny wszechświat powstał w wyniku prawybuchu (Big Bang), na końcu zapadnie się (Big Crunch), po czym nowym wybuchem da początek kolejnej wersji.

Jeżeli prób jest wiele, to może nasze istnienie nie jest niczym dziwnym. Fakt, że aktualny wszechświat pozwala na istnienie obserwatorów, jest oczywisty – inaczej bym o nim nie pisał. Wszechświaty nie pozwalające na życie nie poddają się poznaniu, ponieważ nie wytwarzają nikogo, kto mógłby je poznać. Nie przypisuję nadzwyczajnych właściwości tramwajowi, do którego udało mi się wskoczyć, po prostu siedzę w tym, a nie w innym.
Nigdy (?) nie dowiemy się, jak jest naprawdę – czy świat jest wynikiem wielokrotnego „rzucania monetą”, czy misternego planu. W każdym razie, im dokładniej go poznajemy, tym bardziej okazuje się, jak subtelnie dobrane są jego parametry, by mogło powstać rozumne życie.

I tu dochodzimy do najbardziej spekulatywnego fragmentu. Zadajemy sobie pytania o „naturę wszechrzeczy” i dostajemy wiele odpowiedzi. Jednak podstawowe pytania, a zwłaszcza pytania o sens tego wszystkiego, pozostają zagadką. Typowo uzyskujemy sugestie, które jednak dają się dalej interpretować na wiele przeciwnych sposobów.
Weźmy powstanie życia. Ewolucja nie podlega dyskusji – następuje na naszych oczach, choćby w postaci uodparniania się owadów na DDT, a bakterii na antybiotyki. Jednak nie jest jasne, czy przypadkowe mutacje połączone z selekcją są mechanizmem wystarczającym na powstanie człowieka w przeciągu 5 miliardów lat. Z jednej strony mamy niezwykle małe prawdopodobieństwo sensownej mutacji, a z drugiej – niezmiernie długi przedział czasu. Przypomina mi to próbę mnożenia (prawie) zera przez (prawie) nieskończoność. O wynik można się spierać, nie sposób go wyliczyć.

Takich zagadek jest wiele, jak choćby ludzki umysł, nie mówiąc o wolnej woli, o której niektórzy twierdzą, że jest pozornym zjawiskiem w materialnym mózgu, lecz sami dokonują wyborów, jak gdyby jak najbardziej istniała.

Możliwe też jest, że odpowiedzi istnieją w ramach „normalnego” świata, bez jakiegokolwiek misterium, lecz przekraczają nasze możliwości pojęciowe obecne i te, do których możemy kiedykolwiek dojść. John Horgan w książce „The Undiscovered Mind: How the Human Brain Defies Replication, Medication, and Explanation” podaje przykład szczura w labiryncie: można go nauczyć różnych sztuczek – na przykład,  skręcania przy rozwidleniach na zmianę to w lewo, to w prawo. Ale jeżeli wymagany byłby skręt w prawo tylko przy rozwidleniach, których kolejny numer jest liczbą pierwszą, nie leży to w możliwościach jego mózgu. Jeżeli nawet, jak ten szczur, podlegamy czysto ilościowym ograniczeniom, nie zaszkodziłoby trochę respektu dla ogromu naszej niewiedzy i powstrzymanie się od reperowania niezrozumiałych dla nas mechanizmów za pomocą młotka.

Wiem też, że z pewnymi hipotezami należy uważać: człowiek ma naturalną skłonność do antropomorfizowania, dopatruje się bogiń w gwiazdach, a w skałach śpiących rycerzy. Jednak moim skromnym zdaniem bezmyślna natura nie stawiałaby nam takich dylematów, gdzie otrzymujemy równoważący się materiał dowodowy popierający dwie wykluczające się odpowiedzi i musimy w ostatecznym rachunku samodzielnie podjąć decyzję. Myślę, że byłaby prostsza. Nie stawiałaby nam też dylematów moralnych, więcej – moralność nie miałaby w niej sensu, tak, jak nie podlega wartościowaniu erozja skały, czy wybuch supernowej.

W każdym razie pogląd, że w istnieniu tego świata nie ma nic zadziwiającego, wydaje mi się naiwny. Przypomina mi to studiowanie konstrukcji Jumbo-Jeta i odrzucanie tezy, jakoby gdzieś w Seattle było biuro konstrukcyjne. Ale to – jak powiedziałem – jest moje skromne zdanie.

Wikipedia – stała struktury subtelnej

 

Pierwowzór tekstu ukazał się na portalu Gazeta-IT

Zajrzyj do odcinka poprzedniego: Uśmiech Zofii
i następnego: Ja, multiprocesor