Reglajul fin al Universului este o ipoteză conform căreia, deoarece „viața așa cum o știm” nu ar putea exista dacă constantele naturii – cum ar fi sarcina elementară, constanta gravitațională etc. – ar fi fost chiar și ușor diferite, universul trebuie reglat special pentru viață.Gribbin. J and Rees. M, Cosmic Coincidences: Dark Matter, Mankind, and Anthropic Cosmology pp. 7, 269, 1989, Stephen Hawking, 1988. A Brief History of Time, Bantam Books, , pp. 7, 125. În practică, această ipoteză este formulată în termeni de constante fizice adimensionale (ca de exemplu constanta structurii fine).
Istorie În 1913, chimistul Lawrence Joseph Henderson a scris The Fitness of the Environment, una dintre primele cărți care abordează ideea reglajului fin al universului. Henderson discută importanța apei și a mediului pentru ființele vii, subliniind că viața așa cum există pe Pământ depinde în întregime de condițiile de mediu foarte specifice ale Pământului, în special de prevalența și proprietățile apei.
În 1961, fizicianul Robert Dicke a susținut că anumite forțe din fizică, cum ar fi gravitația și electromagnetismul, trebuie să fie reglate fin pentru ca viața să existe în univers.Heilbron, J. L., The Oxford Guide to the History of Physics and Astronomy, Volume 10 (Oxford: Oxford University Press, 2005), p. 8.
În cartea sa din 1983, Universul inteligent, astronomul britanic Fred Hoyle a argumentat pentru un univers fin reglat: „Lista proprietăților antropice, accidente aparente de natură non-biologică fără de care viața bazată pe carbon și, prin urmare, viața umană nu ar putea exista, este mare și impresionantă.”Profile of Fred Hoyle at OPT . Optcorp.com. Retrieved on 2019-08-02.
Credința într-un univers fin reglat a dus la așteptarea că acceleratorul de particule Large Hadron Collider va aduce dovezi ale fizicii dincolo de modelul standard, cum ar fi supersimetria, dar până în 2012 nu a produs dovezi ale supersimetriei la scările energetice pe care a fost capabil să le investigheze.
Motivație Fizicianul Paul Davies a spus că: „există acum un acord larg între fizicieni și cosmologi că Universul este, în mai multe privințe, «ajustat fin» pentru viață. Dar concluzia nu este atât de mult că Universul este ajustat fin pentru viață; mai degrabă, este ajustat fin pentru elementele constitutive și mediile de care viața are nevoie”.Smith, W. S., Smith, J. S., & Verducci, D., eds., Eco-Phenomenology: Life, Human Life, Post-Human Life in the Harmony of the Cosmos (Berlin/Heidelberg: Springer, 2018), pp. 131–32. El a mai spus că „raționamentul antropic nu reușește să facă distincția între universurile minimal biofile, în care viața este permisă, dar doar marginal posibilă, și universurile optim biofile, în care viața înflorește deoarece biogeneza are loc frecvent”. Printre oamenii de știință care consideră dovezile convingătoare, au fost propuse o varietate de explicații naturaliste, cum ar fi existența unor universuri multiple care introduc un bias de supraviețuire în baza principiului antropic.
Premisa afirmației despre universul fin reglat este că o mică modificare a câtorva constante fizice ar face universul radical diferit. Stephen Hawking a observat că „legile științei, așa cum le cunoaștem în prezent, conțin multe numere fundamentale, cum ar fi dimensiunea sarcinii electrice a electronului și raportul dintre masele protonului și electronului... Faptul remarcabil este că valorile acestor numere par să fi fost ajustate foarte fin pentru a face posibilă dezvoltarea vieții”.
De exemplu, dacă forța nucleară tare ar fi doar cu 2% mai mare decât este în realitate (adică dacă constanta de cuplaj ar fi doar cu 2% mai mare), în timp ce celelalte constante ar rămâne neschimbate, diprotonii (heliu-2) ar fi stabili; potrivit lui Davies, hidrogenul ar fuziona în aceștia, în loc de a fuziona în deuteriu și heliu.Paul Davies, 1993. The Accidental Universe, Cambridge University Press, pp. 70–71 Acest lucru ar altera drastic fizica stelelor și, probabil, ar exclude existența unei vieți similare cu cea pe care o observăm pe Pământ. Existența diprotonului ar fi scurtcircuitat fuziunea lentă a hidrogenului în deuteriu. Hidrogenul ar fi fuzionat atât de ușor încât este probabil ca tot hidrogenul universului să fie consumat în primele minute după Big Bang. Acest „argument al diprotonului” este contestat de alți fizicieni, care calculează că, atâta timp cât creșterea intensității este mai mică de 50%, fuziunea stelară ar putea avea loc în ciuda existenței diprotonilor stabili.
Formularea precisă a ipotezei reglajului fin al Universului este îngreunată de faptul că nu se știe încă câte constante fizice independente există. Modelul standard al fizicii particulelor are 25 de parametri liber ajustabili, iar relativitatea generală mai are încă unul, constanta cosmologică, despre care se știe că este diferită de zero, dar cu o valoare profund mică. Deoarece fizicienii nu au dezvoltat o teorie empirică a gravitației cuantice, nu există nicio modalitate cunoscută de a combina mecanica cuantică, de care depinde modelul standard, și relativitatea generală.
Fără cunoașterea acestei teorii despre care se bănuiește că stă la baza modelului standard, este imposibil să se determine definitiv numărul de constante fizice cu adevărat independente. În unele teorii candidate, numărul de constante fizice independente poate fi de doar unu. De exemplu, constanta cosmologică poate fi o constantă fundamentală, dar s-au făcut încercări și de a o calcula din alte constante și, potrivit autorului unui astfel de calcul, „valoarea mică a constantei cosmologice ne spune că există o relație remarcabil de precisă și total neașteptată între toți parametrii modelului standard al fizicii particulelor, constanta cosmologică simplă și fizica necunoscută”. Exemple Martin Rees formulează reglajul fin al universului în funcție de următoarele șase constante fizice adimensionale: N, raportul dintre forța electromagnetică și forța gravitațională dintre o pereche de protoni, este de aproximativ 1036. După Rees, dacă raportul ar fi semnificativ mai mic, ar putea exista doar un univers mic de scurtă durată. Dacă raportul ar fi suficient de mare, aceștia s-ar respinge atât de violent încât atomii mai mari nu s-ar genera niciodată. Epsilon (ε), o măsură a eficienței nucleare a fuziunii de la hidrogen la heliu, este 0,007: când patru nucleoni fuzionează în heliu, 0,007 (0,7%) din masa lor este convertită în energie. Valoarea lui ε este parțial determinată de intensitatea forței nucleare tari. Dacă ε ar fi 0,006, un proton nu s-ar putea lega de un neutron și ar exista doar hidrogen, iar chimia complexă ar fi imposibilă. Potrivit lui Rees, dacă ε ar fi mai mare de 0,008, nu ar exista hidrogen, deoarece tot hidrogenul s-ar fi fuzionat la scurt timp după Big Bang. Alți fizicieni nu sunt de acord, calculând că o cantitate substanțială de hidrogen rămâne atâta timp cât constanta de cuplaj a forței tari crește cu mai puțin de aproximativ 50%. Omega (Ω), cunoscut în mod obișnuit ca parametrul densității, reprezintă importanța relativă a gravitației și a energiei de expansiune în univers. Este raportul dintre densitatea de masă a universului și „densitatea critică” și este de aproximativ 1. Dacă gravitația ar fi prea puternică în comparație cu energia întunecată și rata inițială de expansiune cosmică, universul s-ar fi prăbușit înainte ca viața să poată evolua. Dacă gravitația ar fi prea slabă, nu s-ar fi format stele. Lambda (Λ), constanta cosmologică, descrie raportul dintre densitatea energiei întunecate și densitatea critică de energie a universului, având în vedere anumite presupuneri rezonabile, cum ar fi că densitatea energiei întunecată este o constantă. În termeni de unități Planck și ca valoare naturală adimensională, Λ este de ordinul a . Aceasta este atât de mică încât nu are un efect semnificativ asupra structurilor cosmice care au un diametru mai mic de un miliard de ani-lumină. O valoare puțin mai mare a constantei cosmologice ar fi cauzat extinderea spațiului suficient de rapidă încât stelele și alte structuri astronomice nu s-ar putea forma. Q, raportul dintre energia gravitațională necesară pentru a separa o galaxie mare și echivalentul energetic al masei sale, este de aproximativ 10−5. Dacă este prea mic, nu se pot forma stele. Dacă este prea mare, nu pot supraviețui stele, deoarece universul este prea violent, potrivit lui Rees. D, numărul de dimensiuni spațiale în spațiu-timp, este 3. Rees susține că viața nu ar putea exista dacă ar exista 2 sau 4 dimensiuni spațiale. Rees susține că acest lucru nu exclude existența coardelor cu zece dimensiuni. Max Tegmark a susținut că, dacă există mai mult de o dimensiune a timpului, atunci comportamentul sistemelor fizice nu poate fi prezis în mod fiabil din cunoașterea ecuațiilor cu derivate parțiale relevante. Într-un astfel de univers, viața inteligentă capabilă să manipuleze tehnologia nu ar putea apărea. Mai mult, protonii și electronii ar fi instabili și s-ar putea dezintegra în particule cu o masă mai mare decât ei înșiși. Aceasta nu este o problemă dacă particulele au o temperatură suficient de scăzută. Explicații Unele explicații ale reglajului fin al Universului sunt naturaliste.Hinnells, J., The Routledge Companion to the Study of Religion (Abingdon-on-Thames: Routledge, 2010), pp. 119, 125. În primul rând, reglajul fin ar putea fi o iluzie: fizica fundamentală ar putea explica reglajul fin aparent al parametrilor fizici în înțelegerea actuală, prin constrângerea valorilor pe care acești parametri le pot lua. După cum a spus Lawrence Krauss, „anumite mărimi au părut inexplicabile și reglate fin, iar odată ce le înțelegem, ele nu mai par a fi atât de reglate fin. Trebuie să avem o perspectivă istorică”.
Victor J. Stenger a arătat că selecția aleatorie a parametrilor fizici poate produce în continuare universuri capabile să adăpostească viață.
Unii susțin că este posibil ca o teorie fundamentală finală a tuturor lucrurilor să explice cauzele care stau la baza reglajului fin aparent al fiecărui parametru.
Totuși, pe măsură ce cosmologia modernă s-a dezvoltat, au fost propuse diverse ipoteze care nu presupun o ordine ascunsă. Una este un multivers, în care se postulează că constantele fizice fundamentale au valori diferite în afara universului cunoscut.Wheeler, J. A., "Genesis and Observership," in R. E. Butts, J. Hintikka, eds., Foundational Problems in the Special Sciences (Dordrecht: D. Reidel, 1977), pp. 3–33. Conform acestei ipoteze, părți separate ale realității ar avea caracteristici extrem de diferite. În astfel de scenarii, apariția reglajului fin este explicată ca o consecință a principiului antropic slab și a biasului de selecție, în special a biasului de supraviețuire. Doar acele universuri cu constante fundamentale propice vieții, cum ar fi cele de pe Pământ, ar putea conține forme de viață capabile să observe universul și care pot contempla problema reglajului fin. Zhi-Wei Wang și Samuel L. Braunstein susțin că aparentul regla fin al constantelor fundamentale ar putea fi datorat lipsei de înțelegere a acestor constante. Multivers Dacă universul este doar unul dintre multele (posibil infinit de multe) universuri, fiecare cu fenomene și constante fizice diferite, nu este surprinzător că există un univers propice vieții inteligente. Prin urmare, unele versiuni ale ipotezei multiversului oferă o explicație simplă pentru orice reglaj fin, în timp ce analiza lui Wang și Braunstein contestă ideea că acest univers este unic prin capacitatea sa de a susține viața.