The Paradox of Multiple Goldilocks Zones or "Did The Universe Know We Were Coming?"

Title: The Paradox of Multiple Goldilocks Zones or "Did The Universe Know We Were Coming?" by Michio Kaku

Source: http://bigthink.com/ideas/38513

The Paradox of Multiple Goldilocks Zones or "Did The Universe Know We Were Coming?"

In second grade, my teacher made a statement that literally shocked me to the core. I have not forgotten it after all these years. She said, "God so loved the Earth that he put the Earth just right from the Sun -- Not too far or the oceans would freeze over and not too close or the oceans would boil." This was an epiphany for me. I thought "That's right - The Earth IS just right from the Sun!" This was an amazing observation, my first exposure to an astronomical argument. I could see that there was some truth in her statement, since Mars is a frozen desert, and Venus is scorching hot. So the earth is in the Goldilocks Zone region of space, the right distance from the sun, just right for life.

But today, I can view my second grade teacher's statement from a different point of view. Today, astronomers have identified over 500 planets orbiting other stars, and they are all too close or too far from their mother star. Most of them, we think, cannot support life as we know it. So it is unnecessary to invoke God.

But now, cosmologists are facing this paradox again, but from a cosmic perspective. It turns out that the fundamental parameters of the universe appear to be perfectly "fine-tuned." For example, if the nuclear force were any stronger, the sun would have simply burned out billions of years ago, and if it were any weaker the sun wouldn't have ignited to begin with. The Nuclear Force is tuned Just Right. Similarly, if gravity were any stronger, the Universe would have most likely collapsed in on itself in a big crunch; and if it were any weaker, everything would have simply frozen over in a big freeze. The Gravitational Force is Just Right.

This begs the question of how many of the Goldilocks zones there actually are. If you begin to count them, you will soon realize that there are so many of these instances, it simply boggles the mind. The chance that our universe would be randomly placed in so many Goldilocks zones has been compared to a jet airliner being torn apart by a tornado and then suddenly reassembling itself by chance.

The paradox is: why does our universe reside in so many of these Goldilocks zones? Is it because God loved the universe so much that he chose to place it precisely in all these zones? Some theologians think so. They cannot believe that our universe is an accident. It almost appears as if the universe knew we were coming.

However, there is another interpretation. In the same way that astronomers have discovered over 500 (dead) solar systems, perhaps there are billions of parallel universes, most of them unsuitable for life. Our universe is special, only in the sense that it makes life possible for human beings who can contemplate this question. In many of these other universes, there is no intelligent life to ask this question. In these parallel universes, the nuclear force, the gravitational force, etc. are either too strong or too weak to allow for life. So it is a matter of luck that we happen to live in a universe compatible with life.

There are two philosophies that you can consider that are consistent with everything that we currently know and understand about the universe we live in. The first is the Copernican principle and the other is the Anthropic principle. The Copernican principle says that there really isn't anything special about humans or our place in the universe. There is nothing special about our existence in that we exist amongst billions of stars and perhaps millions of planets. We are puny and insignificant. The Anthropic principle is exactly the opposite in stating that we are indeed special, so special that we are among only a handful of universes that have intelligent life.

It turns out that all these philosophical questions have relevance today in the debate over string theory. String theory is supposed to be a theory of everything which can unify all physical laws. But the weakness of string theory is that it has many possible solutions, perhaps an infinite number of them. Since string theory is a theory of universes, it means that there are perhaps an infinite number of parallel universes. If so, then which one do we live in? It seems that string theory cannot predict which universe we occupy, since there is no principle to distinguish between them.

For example, the amount of dark energy in the universe is huge, making up 73% of all matter/energy in the universe. String theory can easily generate dark energy. But it can generate an infinite number of possible universes with different amounts of dark energy. So which universe is ours?

There is one school of thought that says that string theory, plus a version of the Anthropic Principle, can predict the properties of the universe, so everything is okay. This makes some scientists uneasy (since the Anthropic principle does not appear to be typical scientific principle, since it seems to have no predictive power.) However, this might be the ultimate resolution of the problem. String theory predicts an infinite number of universes, but we need some Anthropic principle to determine our universe.

(My own point of view, however, is that string theory is not in its final form. It has been evolving ever since it was discovered by accident in 1968. What we need, I think, is a higher version of the theory. This is what I am working on now. To be continued...)

Judul: Paradoks Zona Goldilock Ganda atau "Apakah Alam Semesta Tahu Kita Akan Muncul?" oleh Michio Kaku

Diterjemahkan dari: http://bigthink.com/ideas/38513

Sumber: http://tumblr.com/xwm2odisjh

Paradoks Zona Goldilock Ganda atau "Apakah Alam Semesta Tahu Kita Akan Muncul?"

Saat saya masih duduk di bangku kelas dua, guru saya menyatakan sesuatu yang sungguh mengguncang diri saya. Saya masih tetap ingat setelah bertahun-tahun. Ia berkata, “Tuhan sangat mencintai Bumi sehingga Ia menempatkannya di tempat yang tepat dari Matahari — Tidak terlalu jauh atau samudra akan membeku dan tidak terlalu dekat atau samudra akan menguap.” Bagi saya ini adalah suatu pencerahan. Saya berpikir, “Itu benar - Bumi berada pada jarak yang tepat dari Matahari!”. Ini merupakan pengamatan yang luar biasa, pertama kalinya saya menghadapi argumen astronomis. Saya rasa pernyataannya ada benarnya, karena Mars merupakan gurun yang beku, dan Venus panas membara. Maka Bumi berada dalam Zona Goldilock, jarak yang tepat dari Matahari, yang mampu mendukung kehidupan.

Namun saat ini saya dapat menanggapi pendapat guru kelas dua saya dari sudut pandang yang berbeda. Kini astronom telah menemukan lebih dari 500 planet yang mengelilingi bintang lain, dan planet-planet tersebut terlalu dekat atau terlalu jauh dari bintang yang mereka kitari. Sebagian besar planet tersebut (kita kira) tidak dapat mendukung kehidupan. Maka tidak ada gunanya menyebut nama Tuhan.

Tetapi sekarang kosmolog menghadapi paradoks ini lagi, tetapi dari sudut pandang kosmis. Ternyata parameter dasar jagad raya tampak “dirancang”. Contohnya, jika gaya nuklir lebih kuat, matahari akan terbakar habis miliaran tahun lalu, dan jika lebih lemah, pembakaran di matahari tidak akan terjadi. Gaya nuklirnya dirancang dengan tepat. Demikian pula, jika gravitasi lebih kuat, jagad raya akan hancur dalam “big crunch”; dan jika lebih lemah, semuanya akan membeku dalam “big freeze”. Gaya gravitasi dirancang dengan tepat.

Maka muncullah pertanyaan, berapa banyak zona Goldilock yang ada? Jika Anda mulai menghitungnya, Anda akan segera menyadari bahwa ada sangat banyak, dan itu akan mengejutkan Anda. Padahal peluang jagad raya kita ditempatkan secara acak dalam banyak zona Goldilock pernah dibandingkan dengan pesawat jet yang dihancurkan berkeping-keping oleh tornado dan lalu tiba-tiba tersusun kembali secara kebetulan.

Paradoksnya adalah: mengapa jagad raya kita berada pada banyak zona Goldilock? Apakah karena Tuhan sangat mencintai jagad raya sehingga Ia memutuskan untuk menempatkannya tepat di zona-zona tersebut? Beberapa teolog berpikir begitu. Mereka tidak dapat percaya bahwa jagad raya kita hanyalah suatu kebetulan. Seolah-olah jagad raya tahu bahwa kita akan muncul.

Namun ada penafsiran lain. Dengan cara yang sama seperti astronom yang menemukan lebih dari 500 tata surya (mati), mungkin terdapat miliaran jagad raya lain, yang sebagian besar tidak layak untuk kehidupan. Jagad raya kita itu luar biasa, dalam arti karena memungkinkan kehidupan bagi orang yang dapat memikirkan pertanyaan ini. Di sebagian jagad raya yang lain, tidak ada kehidupan cerdas yang menanyakan pertanyaan ini. Di jagad raya yang lain, gaya nuklir, gaya gravitasi, dll, terlalu kuat atau terlalu lemah untuk mendukung kehidupan. Jadi kita beruntung karena tinggal di jagad raya yang dapat mendukung kehidupan.

Ada dua paham yang bisa dipertimbangkan dan selaras dengan pemahaman kita terhadap jagad raya saat ini. Yang pertama adalah prinsip Copernicus dan yang lainnya adalah prinsip Anthropic . Prinsip Copernicus menyatakan bahwa tidak ada yang luar biasa dari manusia atau tempat kita di jagad raya. Tidak ada yang luar biasa dari keberadaan kita karena kita berada di antara miliaran bintang dan mungkin jutaan planet. Kita lemah dan tidak penting. Prinsip Anthropic merupakan kebalikannya, yang menyatakan bahwa kita memang luar biasa, sangat luar biasa sehingga kita berada di antara segelintir jagad raya yang memunyai kehidupan cerdas.

Ternyata pertanyaan-pertanyaan filosofis tersebut masih bersangkut paut dengan perdebatan mengenai teori dawai. Teori dawai diharapkan menjadi teori keseluruhan yang dapat menyatukan semua hukum fisika. Namun kelemahan teori dawai adalah teori tersebut punya banyak penyelesaian yang mungkin, bahkan dalam jumlah yang tak terbatas. Teori dawai merupakan teori jagad raya, sehingga mungkin jumlah jagad raya lain tidak terbatas. Jika benar, maka jagad raya manakah yang kita huni? Tampaknya teori dawai tak dapat memperkirakan jagad raya mana yang kita huni, karena tidak ada asas untuk membedakannya.

Contohnya, jumlah energi gelap di jagad raya sangatlah besar, sekitar 73% semua materi/energi di jagad raya. Teori dawai dapat dengan mudah menghasilkan energi gelap. Namun teori tersebut dapat menghasilkan jagad raya lain yang jumlahnya tidak terbatas dengan jumlah energi gelap yang berbeda. Maka di jagad raya yang manakah kita berada?

Ada satu mazhab yang menyatakan bahwa teori dawai, ditambah prinsip Anthropic, dapat memperkirakan ciri jagad raya, sehingga semuanya baik-baik saja. Ini membuat ilmuwan gelisah (prinsip Anthropic tidak tampak seperti prinsip ilmiah, karena tidak dapat memrediksi). Namun mungkin ini merupakan jawaban akhir. Teori dawai memperkirakan jagad raya lain yang jumlahnya tidak terbatas, tetapi kita perlu prinsip Anthropic untuk menentukan di jagad raya yang manakah kita.

(Namun, menurut saya, teori dawai masih belum selesai. Teori ini terus berubah semenjak ditemukan dengan tidak sengaja pada tahun 1968. Menurut saya, yang kita perlukan adalah, teori yang lebih mutakhir. Ini yang sedang kukerjakan sekarang. Bersambung…)