Resumo
Em 2011, publiquei um livro de nível popular, The Fallacy of Fine-Tuning: Why the O universo não foi projetado para nós. Ele investigou uma reclamação comum encontrada em literatura religiosa contemporânea que os parâmetros da física e cosmologia são tão delicadamente equilibrados, tão "ajustados", que qualquer ligeira mudança e vida no universo teria sido impossível. Concluí que embora a forma precisa da vida que encontramos na Terra não existiria com pequenas mudanças nesses parâmetros, alguma forma de vida poderia ter evoluído ao longo de um intervalo de parâmetros que não é infinitesimal, como muitas vezes afirmado. O pós-doutorado Luke Barnes escreveu uma revisão longa e altamente técnica da literatura científica sobre o ajuste fino problema. Não tenho nenhuma discordância significativa com essa literatura e não Físico ou cosmologista proeminente contestou minhas conclusões básicas. Barnes não invalida essas conclusões e interpreta mal e deturpa muito do que está no livro.
1. Introdução
Em 2011, publiquei um livro de nível popular, The Fallacy of Fine-Tuning: Why the O universo não foi projetado para nós.1 Ele investigou uma afirmação comum encontrada na literatura religiosa contemporânea de que os parâmetros da física e da cosmologia são tão delicadamente equilibrados, tão "ajustados", que qualquer ligeira mudança e vida no universo teria sido impossível. Concluí que, embora a forma precisa de vida que encontramos na Terra não existisse com pequenas mudanças nesses parâmetros, alguma forma de vida poderia ter evoluído em um intervalo de parâmetros que não é infinitesimal, como frequentemente afirmado. A solução mais simples para o problema do ajuste fino, e a favorita entre os especialistas científicos, é que nosso universo é apenas um em uma multidão de universos e simplesmente vivemos naquele que é adequado para nós. Embora eu respeite totalmente essa possibilidade, limitei minha investigação a um único universo. O pós-doutorado Luke Barnes escreveu uma revisão extensa e altamente técnica da literatura científica relativa ao problema de ajuste fino intitulada “O ajuste fino do universo para a vida inteligente” 2 A falácia do ajuste fino não abordou a literatura científica. O artigo de Barnes foi escrito para especialistas na área, que não eram o meu público-alvo e com quem não tenho divergências científicas significativas. Barnes não questiona minhas conclusões básicas. Nem, que eu saiba, ninguém na longa lista de físicos e cosmologistas de renome que Barnes insiste em acreditar em ajustes finos. Na verdade, vários foram consultados para escrever o livro. A falácia estava preocupada com o argumento difundido encontrado em escritos apologéticos teológicos e religiosos de que o suposto ajuste fino dos parâmetros da física e cosmologia não pode ser o produto de forças puramente naturais.3 Concordo que a vida, como a conhecemos na Terra, seria não existe com uma ligeira alteração nestes parâmetros. No entanto, não há razão para nos limitarmos à vida terrena, mas considerar a possibilidade de outras formas de vida, baseadas no carbono ou outras. Dependendo do que você conta, cerca de trinta parâmetros são geralmente sugeridos como sendo ajustados. Destes, alguns teístas afirmam que existem cinco parâmetros que são tão primorosamente ajustados que mudar qualquer um deles por uma parte em 1040 ou mais significaria que nenhuma vida de qualquer tipo seria possível. Esses parâmetros cruciais são:
1. A proporção de elétrons para prótons no universo
2. A taxa de expansão do universo
3. A densidade de massa do universo
4. A proporção das forças eletromagnéticas e gravitacionais
5. A constante cosmológica
Em Falácia, dou razões plausíveis para os valores de cada um existente, bem física e cosmologia estabelecidas. Os parâmetros restantes também devem ser ajustados para muitas ordens de magnitude. Eu mostro que eles são, na melhor das hipóteses, ajustados, se você quiser chamar assim, para 10-20 por cento. Barnes parece querer que eu reduza isso para talvez 1-5%. Mas em nenhum lugar ele mostra que eles deveriam ser 10-40. Meu ponto essencial é, quando tudo parâmetros são considerados juntos a região do espaço de parâmetro que deve permitir alguma forma de vida a evoluir não é o ponto infinitesimal que a literatura teísta quer que acreditemos. Em Falácia, formulo alguns dos meus argumentos com certas suposições, como cosmologia semi-newtoniana. Barnes ataca isso usando argumentos de alto nível que são bastante irrelevantes. Ele falha em explicar por que minhas simplificações são inadequadas para meus propósitos. Em suma, as objeções de Barnes são em grande parte supérfluas. No entanto, não posso deixar por isso mesmo, visto que em vários lugares ele interpretou mal e entendeu mal o que eu disse. A seguir, tentarei esclarecer essas questões.
2. Invariância do ponto de vista (Capítulo 4)
Barnes escreve: “As próprias leis da natureza estão bem ajustadas? Stenger defende a ambiciosa alegação de que as leis da natureza não poderiam ser diferentes porque podem ser derivadas da exigência de que sejam invariantes do ponto de vista (doravante, PoVI). ” Ele continua: “Podemos formular o argumento de Stenger para esta conclusão da seguinte forma:
LN1. Se nossa formulação das leis da natureza deve ser objetiva, deve ser PoVI.
LN2. A invariância implica quantidades conservadas (teorema de Noether).
LN3. Assim, “quando nossos modelos não dependem de um ponto ou direção particular no espaço ou de um momento particular no tempo, então esses modelos devem necessariamente conter as quantidades momento linear, momento angular e energia, todos os quais são conservados. Os físicos não têm escolha no assunto, senão seus modelos serão subjetivos, isto é, darão resultados inutilmente diferentes para cada ponto de vista diferente. E assim, os princípios de conservação não são leis construídas no universo ou transmitidas por uma divindade para governar o comportamento da matéria. São princípios que regem o comportamento dos físicos.” Barnes continua: “Este argumento comete a falácia do equívoco - o termo‘ invariante ’mudou seu significado entre LN1 e LN2. A diferença é decisiva, mas bastante sutil, devido aos diferentes contextos em que o termo pode ser usado. Vamos separar os dois significados definindo covariância e simetria, considerando uma série de casos de teste.” Ele segue com um exemplo extenso:
“O navio de Galileu: podemos ver onde o argumento de Stenger deu errado com um exemplo simples, antes de discutir aspectos técnicos nas seções posteriores. Considere esta deliciosa passagem de Galileu sobre a marca da relatividade que leva seu nome: Feche a boca com algum amigo na cabine principal abaixo do convés de algum grande navio e tenha lá algumas moscas, borboletas e outros pequenos animais voadores. Tome uma tigela grande de água com alguns peixes; pendure uma garrafa que esvazia gota a gota em um vasto recipiente abaixo dela. Com o navio parado, observe atentamente como os animaizinhos voam com igual velocidade para todos os lados da cabine. Os peixes nadam indiferentemente em todas as direções; as gotas caem no vaso abaixo; e, ao jogar algo para seu amigo, você não precisa jogá-lo com mais força em uma direção do que em outra, as distâncias sendo iguais; pulando com os pés juntos, você passa por espaços iguais em todas as direções. Depois de observar todas essas coisas cuidadosamente (embora, sem dúvida, quando o navio estiver parado, tudo deva acontecer dessa maneira), faça com que o navio prossiga na velocidade que desejar, desde que o movimento seja uniforme e não flutue para um lado ou para o outro. Você não descobrirá a menor mudança em todos os efeitos mencionados, nem poderá dizer por nenhum deles se o navio estava se movendo ou parado. “Observe cuidadosamente o que Galileu não está dizendo. Ele não está dizendo que a situação pode ser vista de uma variedade de pontos de vista diferentes e parece a mesma. Ele não está dizendo que podemos descrever as trajetórias de vôo das borboletas usando um sistema de coordenadas com qualquer origem, orientação ou velocidade em relação ao navio. Em vez disso, a observação de Galileu é muito mais notável. Ele está afirmando que as duas situações, o navio estacionário e o navio em movimento, que são externamente distintos, são, no entanto, internamente indistinguíveis. “Barnes segue para outra página com esta lição de Galileu. Mas não preciso citar mais, porque não tenho nenhuma desavença com Galileu. Barnes me deturpou grosseiramente ao afirmar que eu disse que "a situação pode ser vista de uma variedade de pontos de vista diferentes e parece a mesma." Na verdade, ele cita exatamente o que eu disse: “Os modelos da física não podem depender do ponto de vista do observador.”
Essas declarações não são equivalentes. Claro, observadores diferentes veem coisas diferentes. Suponha que alguém jogue uma pedra do topo do mastro do navio em movimento de Galileu. Um observador no navio o verá cair em linha reta, enquanto um observador na costa o verá cair ao longo de um caminho parabólico. Meu ponto é que esses caminhos não podem ser incluídos nos modelos da física, pois dependem do ponto de vista. E, ao aplicar esse princípio, os modelos de trabalho da física não têm esses diferentes caminhos integrados. Na física do primeiro ano, os alunos aprendem a calcular caminhos de projéteis a partir do mesmo conjunto de equações e aplicá-los em diferentes sistemas de referência. Além disso, nunca afirmei que todas as leis da física seguem a invariância do ponto de vista. PoVI é um princípio necessário, mas não determina por si só todas as leis da física. Existem opções de quais transformações são consideradas e quaisquer modelos desenvolvidos devem ser testados contra os dados. No entanto, está bem estabelecido, e certamente não é minha criação, que os princípios de conservação e muito mais seguem os princípios de simetria. Outros princípios podem ser conectados a simetrias espontaneamente quebradas. Incluo a simetria de calibre como uma aplicação do PoVI. A noção aqui é que os físicos não são completamente livres para inventar qualquer modelo que queiram ao discutir este ou qualquer outro universo hipotético. Por exemplo, se eles querem manter a noção de que não existe um ponto especial no espaço, então eles não podem sugerir um modelo que viole a conservação do momento. Barnes cita minha declaração: “Os físicos são forçados a tornar seus modelos invariantes de Lorentz para que não dependam do ponto de vista particular de um referencial movendo-se em relação a outro”. (p. 82) Ele diz: “Essa afirmação é falsa. Os físicos são perfeitamente livres para postular teorias que não sejam invariantes de Lorentz, e um grande esforço experimental e teórico foi despendido para esse fim.” Claro, os físicos são livres para postular todas as teorias que quiserem. Mas nenhum físico vai propor um modelo que dependa de sua localização e de seu ponto de vista. Os eventos que dependem de tempo e lugar são incidências discretas como história e geografia, não os processos universais descritos pela física. Muito simplesmente, muito da física existente, empiricamente verificada, segue de um princípio no qual os físicos se forçam a construir seus modelos para serem independentes do ponto de vista do observador. Se, algum dia, o experimento mostrar uma violação desse princípio, teremos que descartá-lo. Até agora, isso não aconteceu, como Barnes aponta. No entanto, o modelo padrão de partículas elementares inclui a quebra da simetria de calibre em baixas energias para descrever as observações daquele ponto de vista especial. Os princípios básicos do modelo, no entanto, permanecem invariantes do ponto de vista. Barnes se opõe à minha associação de invariância de calibre com PoVI, mas não dá nenhuma razão. Em vez disso, ele cita vários autores para o efeito de que a invariância do medidor pode estar errada. Claro, pode estar errado. Em todos os meus livros, enfatizo que estou perfeitamente à vontade com todos os cientistas que estão prontos para mudar suas ideias no momento em que os dados exigem que o façam.
3. Gravidade é "ficção" (Capítulo 7)
Barnes discorda de eu me referir à gravidade como uma força “fictícia”. Nós chamamos as forças centrífugas e de Coriolis “fictícias” porque podemos encontrar um referencial em que não são observados. Afirmo que o mesmo é verdade para a força gravitacional. Um observador em uma cápsula em queda, como uma espaçonave em órbita, não experimenta força gravitacional. A discordância aqui é sobre nossas diferentes visões filosóficas sobre a natureza da física. Barnes é um realista platônico que considera as leis da física como ingredientes inerentes à realidade. Eu sou um realista de senso comum que sustenta que as chamadas “leis da física” são simplesmente os ingredientes de modelos inventados por humanos que os físicos introduzem para descrever observações. Eles são todos fictícios, no que me diz respeito, e embora devam concordar com os dados, não temos como saber exatamente o que eles têm a ver com a realidade. Em sua teoria da relatividade geral, Einstein substituiu a força gravitacional por caminhos geodésicos no espaço-tempo curvo. Ou seja, não existe força gravitacional na relatividade geral. Certamente, a gravidade é um fenômeno real. No entanto, a força gravitacional é ficção. Neste e na maioria dos outros comentários de Barnes, não discordamos tanto sobre a física quanto sobre como caracterizá-la e interpretá-la.
4. Entropia no início do universo (pp. 107-113)
Barnes diz: "A afirmação de Stenger de que 'o universo começa com o máximo entropia ou desordem completa 'é falsa. Um espaço-tempo homogêneo e isotrópico é um estado de entropia incrivelmente baixo.” Aqui Barnes falha em compreender o argumento que está sendo feito, que um volume de espaço pode ter entropia máxima e ainda conter entropia muito baixa em comparação com o universo visível. Suponha que nosso universo comece na época de Planck como uma esfera de dimensões de Planck. Sua entropia será tão baixa quanto possível. No entanto, ao mesmo tempo, uma esfera de Planck é semelhante a um buraco negro cuja entropia é máxima para um objeto do mesmo raio. Não é logicamente inconsistente ser baixo e máximo ao mesmo tempo. Em suma, o universo poderia ter começado em completa desordem e ainda produzido estruturas organizadas. A razão é que, à medida que o universo se expande, sua entropia máxima permitida cresce com ele, de modo que a ordem pode se formar sem violar a segunda lei da termodinâmica.
5. Síntese de carbono e oxigênio em estrelas (Capítulo 9)
Barnes diz que não consegui "reverter a força" da alegação de que os parâmetros da física são ajustados para permitir que o carbono e o oxigênio sejam sintetizados nas estrelas. No entanto, ele cita Weinberg (como eu) dizendo que este fenômeno "não me parece fornecer qualquer evidência para um ajuste fino." o melhor que Barnes pode fazer é consultar alguns estudos adicionais que ele chama “Altamente sugestivo” de que a produção de carbono e oxigênio seria “drasticamente reduzida por uma pequena mudança nas constantes fundamentais.” Eu mostrei, com base em cálculos publicados de outros, que a síntese de carbono e oxigênio não fornecem, como diz Weinberg, "qualquer evidência para o ajuste fino."
6. Taxa de expansão do universo
A densidade de energia e a taxa de expansão do universo são dois dos cinco parâmetros do universo que, como mencionado, seriam ajustados para mais de quarenta ordens de magnitude. Afinadores teístas, como William Lane Craig4 e Dinesh D’Souza, 5 costumam citar Stephen Hawking fora do contexto a este respeito. Na página 121 de seu best-seller de 1988, A Brief History of Time, Hawking disse: “Se a taxa de expansão um segundo após o big bang tivesse sido menor em até uma parte em cem bilhões de milhões, o universo teria recuado antes disso jamais atingiu seu tamanho atual.”6 Os sintonizadores não mencionam que algumas páginas depois, na página 128 de Brief History, Hawking disse:“ A taxa de expansão do universo se tornaria automaticamente muito próxima da taxa crítica determinada por a densidade de energia do universo. Isso poderia explicar porque a taxa de expansão ainda está tão próxima da taxa crítica, sem ter que assumir que a taxa inicial de expansão do universo foi escolhida com muito cuidado.”7 A taxa de expansão e a densidade de energia não são parâmetros independentes. Em Fallacy, forneci as equações que demonstram isso, mostrando que nenhuma delas é ajustada para a vida. (Capítulo 5). Barnes não questiona esse ponto essencial, mas entra em detalhes sobre os problemas da inflação, mostrando que isso pode estar errado. Claro, mas novamente estou me limitando ao conhecimento existente e até agora a cosmologia inflacionária não foi falsificada e ajuda a explicar muitas observações. Aqui, simplesmente reitero o ponto feito por Hawking em 1988 de que a inflação poderia explicar o fato de que a taxa de expansão parece estar ajustada.
7. Gravidade e as massas das partículas (Capítulo 7)
Barnes da mesma forma deturpa o caso que apresento contra um dos mais comuns, alegações de ajuste fino, que a gravidade é 39 ordens de magnitude mais fraca do que eletromagnetismo, e, se não fosse assim, não existiríamos. Eu aponto a física elementar fato de que isso só é verdade para um próton e um elétron. Em geral, a força relativa das duas forças depende das massas e cargas das partículas envolvidas. Eu explico que a razão pela qual a gravidade é muito mais fraca do que eletromagnetismo para partículas elementares é devido à sua baixa massa em comparação com a massa de Planck. Eu, então, proponho uma explicação plausível para esta baixa massa, ou seja, no modelo padrão as massas são intrinsecamente zero e suas as massas observadas são o resultado de pequenas correções, como o mecanismo de Higgs. Barnes reage: “Stenger não está ciente dos problemas de hierarquia e sabor, ou então ele resolveu alguns dos problemas mais urgentes na física de partículas e não se preocupou em passar essas informações para seus colegas”. Portanto, Barnes não aceitará meu argumento até que eu resolva os problemas de hierarquia e sabor, certamente uma tarefa assustadora. Mas eu afirmo que não preciso. Eu apenas tenho que sugerir uma razão plausível, consistente com nosso melhor conhecimento existente, por que as massas das partículas são pequenas. Enquanto ninguém puder refutar essa explicação, eu ganho o argumento. Da mesma forma, dou razões plausíveis para as diferenças de massa de prótons, nêutrons e elétrons. Barnes novamente me deturpou, alegando que minha declaração de que "a diferença de massa entre o nêutron e o próton resulta da diferença de massa entre os quarks d e u" é "falsa, pois também há uma contribuição da força eletromagnética". Ele ignora o fato de que eu atribuo explicitamente as diferenças de massa dos quarks d e u à força eletromagnética (Fallacy p. 178).
8. Força das Forças
Na página 189 de Falácia, eu disse: "Todas as reivindicações do ajuste fino das forças de a natureza referiu-se aos valores das forças de força em nosso universo atual. Eles são considerados constantes, mas, de acordo com a teoria estabelecida (mesmo sem supersimetria), eles variam com a energia.” Barnes diz que a primeira frase é "falsa por definição - uma afirmação de ajuste fino necessariamente considera valores diferentes dos parâmetros físicos do nosso universo.” Mais uma vez, ele está me acusando de dizer algo que não disse. Eu não disse que valores diferentes não são "considerados". Claro que eles são. A questão é que todos os estudos que examinei (lembre-se, foco na literatura teísta) tratam esses parâmetros de força como constantes, quando não o são. Barnes também falha em entender o ponto que eu afirmo que as constantes de força são consideradas relacionadas entre si e se espera que venham juntas em alguma alta energia de unificação (ver Fig. 10.4, p. 189). O fato de que agora eles diferem apenas por um fator de seis não deve ser considerado um ajuste fino. Barnes diz: “mostrar (ou conjeturar) que um parâmetro é derivado em vez de fundamental não significa que ele não seja ajustado.” Certo. E o fato de não podermos provar que o bule de chá de Bertrand Russell não está orbitando o sol entre Marte e Júpiter não significa que está.
9. Neutralidade de carga
Outra afirmação de ajuste fino é a proporção de prótons para elétrons no universo (p. 205). Eu argumento que este parâmetro resulta da conservação de carga e cito um livro sobre cosmologia escrito por um astrônomo. Barnes concorda que este não é um bom argumento de ajuste fino, mas se opõe à minha explicação, ao que parece, porque eu a relaciono com PoVI. Ele diz: "A conservação da carga segue da invariância do medidor, mas a invariância do medidor não segue da‘ invariância do ponto de vista ’, como afirma Stenger.” Em meu livro de 2006, The Comprehensible Cosmos, argumentei que a invariância do calibre é uma forma de invariância do ponto de vista.8 Barnes discorda, mas, novamente, sua desagradabilidade não muda a conclusão aqui.
10. MonkeyGod (Capítulo 13)
Barnes encontra muitos defeitos em meu programa simples MonkeyGod, que coloquei em meu site anos atrás para permitir que as pessoas "criem seu próprio universo". Eu incluí uma descrição dele em Fallacy para que os leitores pudessem ver exatamente o que o programa faz. Eu claramente chamei esses "universos de brinquedo" (p. 236), mas percebi que eles ainda eram úteis para nos dar uma ideia da dependência de certas quantidades dos parâmetros básicos da física. Uma quantidade de relevância significativa para a questão do ajuste fino é a vida útil estelar. Não reivindico resultados profundos, mas acho interessante que uma ampla gama de constantes físicas fundamentais darão estrelas com vida longa, uma provável pré-requisito para a vida. Barnes faz suas objeções usuais às minhas simplificações exageradas. Ele realmente espera que eu simule universos inteiros?
11. Conclusão
As objeções de Barnes a The Fallacy of Fine-Tuning resultam de um mal entendido de minha intenção ao escrever o livro, e tanto um mal-entendido quanto uma deturpação de muito do que está nele. Minha intenção era investigar a reclamação encontrado em grande parte da literatura teísta que a vida baseada no carbono, como a conhecemos, seria impossível se qualquer um dos trinta ou mais parâmetros da física e cosmologia alterado por uma quantidade infinitesimal. Cinco desses são parâmetros críticos para os quais se afirma que nenhuma forma de vida seria possível sem o ajuste fino postulado. Nunca neguei que a vida, como a conhecemos na Terra, não teria evoluído com pequenas mudanças nos parâmetros. Em Falácia eu mostrei (1) que explicações plausíveis, consistentes com o conhecimento existente, podem ser feitas para os valores observados dos cinco parâmetros críticos e, (2) existem intervalos plausíveis para os outros parâmetros que estão longe de ser infinitesimais, ao contrário do que é reivindicado na literatura teísta. Nada no artigo de Barnes muda minha conclusão básica: o universo não é ajustado para nós. Estamos sintonizados com o universo.
Reconhecimentos
Muito obrigado a Raymond Briggs, Kim Clark, Jonathan Colvin, Yonatan Fishman, Craig James, Bill Jefferys, John Kole, Don McGee, Brent Meeker e Bob Zannelli por me ajudarem a preparar este artigo.
Referências
1 Victor J. Stenger, The Fallacy of Fine-Tuning: Why the Universe is Not Designed for Us, (Amherst, NY: Prometheus Books, 2011).
2 Luke Barnes, “The Fine-Tuning of the Universe for Intelligent Life,” arXiv:1112.464v1[physics.hist-ph] (2011).
3 Quotations and extensive references can be found in Fallacy.
4 William Lane Craig, “The Craig-Pigliucci Debate: Does God Exist?”
http://www.leaderu.com/offices/billcraig/docs/craig-pigliucci1.html (accessed February 13, 2010).
5 Dinesh D’Souza, Life After Death: The Evidence, (Washington, D.C. New York:
Regnery Pub, 2009), p. 84.
6 Stephen W. Hawking, A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes
(New York: Bantam, 1988), p. 121.
7 Ibid, p. 128.
8 Victor J. Stenger, The Comprehensible Cosmos: Where Do the Laws of Physics Come From? (Amherst, NY: Prometheus Books, 2006).
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