Beberapa waktu yang lalu, di antara para kosmolog dan filsuf sains, diskusi yang sangat aktif tentang sebab-sebab keberadaan Semesta dimulai. Ya, kami tidak melakukan omong kosong di sini.
Pertama, Lawrence Krauss merilis buku baru, "The
Universe from Nothing. Mengapa Tuhan Tidak Perlu Menciptakan Semesta dari Void " [
A Universe from Nothing: Mengapa Ada Sesuatu Daripada Bukan Apa-Apa ] (berdasarkan, khususnya, pada kuliah populer yang
tersedia di YouTube ) meliput masalah ini dari sudut pandang seorang kosmolog modern. David Albert, filsuf ilmu pengetahuan modern, kemudian menyusun
ulasan buku yang
menghancurkan untuk New York Times. Diskusi ini telah berlangsung sejak saat itu: sebuah wawancara dengan
Jerry Coyne (di sisi Albert), blog
Philosophy of Cosmology Rutgers, sebuah
wawancara hebat dengan Krauss on The Atlantic, komentar oleh
Massimo Piglucci , komentar Krauss lain di Scientific American.
Untuk alasan pribadi dan ilmiah, saya juga akan memasukkan pendapat saya. Asal usul alam semesta adalah salah satu tema
pekerjaan saya , dan Lawrence dan David adalah teman dan mitra blog saya.
Isi
Artikelnya akan besar, jadi saya akan memberikan ringkasan singkat. Secara kasar, sekitar masalah "mengapa ada sesuatu?" dua jenis pertanyaan terakumulasi. Salah satu jenis, berdasarkan platform hukum fisik, cukup fleksibel untuk memungkinkan adanya "sesuatu" atau "tidak ada" (apalagi, konsep "sesuatu" dapat mencakup waktu dan ruang), sepertinya: mengapa benar adakah manifestasi realitas? Jenis pertanyaan lain terkait dengan mengapa kita memiliki platform khusus hukum fisika ini, atau sesuatu yang disebut “hukum fisik” secara umum?
Lawrence, dalam istilah yang disederhanakan, mengacu pada jenis pertanyaan pertama, dan David tertarik pada yang kedua, dan kedua belah pihak menghabiskan banyak energi, bersikeras bahwa pertanyaan mereka lebih benar, daripada mengakui bahwa masalah ini berbeda. Tidak ada dalam fisika modern yang menjelaskan mengapa kita memiliki hukum semacam itu, dan bukan yang lain, meskipun fisikawan terkadang membicarakan hal ini - dan mereka dapat menghindari kesalahan ini jika mereka menganggap filsuf lebih serius.
Kemudian diskusi dengan cepat berubah menjadi tuduhan dan diskusi bukan tentang itu, tetapi sangat disayangkan, karena orang-orang ini cerdas dan menyetujui sekitar 95% masalah yang menarik, dan peluang dialog yang produktif terus berkurang.
Bagaimana Semesta Bekerja
Mari kita bicara tentang bagaimana fisika sebenarnya diatur, sesuai dengan konsep kita. Sejak zaman Newton, paradigma fisika fundamental tidak berubah; itu termasuk tiga bagian. Yang pertama adalah "state space": pada kenyataannya, daftar semua konfigurasi yang memungkinkan di mana Semesta dapat ditemukan. Yang kedua adalah keadaan tertentu yang mewakili Semesta pada suatu saat, biasanya pada saat ini. Ketiga - aturan tertentu yang dengannya alam semesta berkembang dalam waktu. Beri aku Semesta untuk hari ini, dan hukum fisika akan mengatakan apa yang akan terjadi padanya di masa depan. Cara berpikir ini tidak kurang benar untuk mekanika kuantum atau GR, atau teori medan kuantum, daripada mekanika Newton atau elektrodinamika Maxwell.
Mekanika kuantum, khususnya, adalah implementasi khusus dari skema ini. (Teori medan kuantum hanyalah contoh pasti mekanika kuantum, bukan cara berpikir baru). Negara adalah "fungsi gelombang", dan himpunan semua fungsi gelombang yang mungkin dari suatu sistem tertentu disebut "
ruang Hilbert ". Keuntungannya adalah sangat membatasi rentang kemungkinan (karena ini adalah ruang vektor: komentar untuk para ahli). Segera setelah Anda memberi tahu saya ukurannya (jumlah pengukuran), Anda akan sepenuhnya menentukan ruang Hilbert Anda. Ini pada dasarnya berbeda dari mekanika klasik, di mana ruang negara dapat menjadi sangat kompleks. Dan ada juga mesin - "
Hamiltonian " - menunjukkan dengan tepat bagaimana berkembang dari satu negara ke negara lain seiring waktu. Saya ulangi bahwa tidak banyak varietas orang Hamilton; cukup tuliskan daftar jumlah tertentu (nilai eigen energi - klarifikasi untuk Anda, para ahli yang mengganggu).
Adalah perlu untuk secara imparsial mendekati apa bentuk hukum final fisika akan mengambil, tetapi hampir semua upaya modern untuk menurunkan mereka mengambil mekanika kuantum untuk kebenaran. Ini berlaku baik untuk teori string maupun untuk pendekatan lain terhadap gravitasi kuantum - mereka dapat sangat berbeda dalam pandangan mereka tentang apa yang terdiri dari "ruang-waktu" atau "materi", tetapi sangat jarang secara sembarangan menangani dasar-dasar mekanika kuantum. Ini jelas berlaku untuk semua opsi yang dipertimbangkan Lawrence dalam bukunya. Pada platform ini, definisi "hukum fisika" adalah masalah memilih ruang Hilbert (yang, pada gilirannya, Anda hanya perlu menentukan ukurannya) dan Hamiltonian. Salah satu sifat hebat mekanika kuantum adalah seberapa ketatnya itu; kita tidak memiliki banyak kebebasan untuk memilih dari jenis-jenis hukum fisika. Tampaknya ada ruang lingkup besar untuk kreativitas, karena ruang Hilbert bisa sangat besar, dan esensi sederhana Hamiltonian dapat disembunyikan oleh interaksi kita yang rumit dengan dunia luar, tetapi resep dasarnya tetap tidak berubah.
Karena itu, apa yang dimaksud “alam semesta dari ketiadaan” dalam platform ini? Kami masih harus memilih satu dari dua opsi, tetapi setidaknya daftar dua item ini lengkap.
Peluang pertama: waktu sangat mendasar
Kemungkinan pertama adalah bahwa keadaan kuantum Semesta benar-benar berubah dalam waktu - yaitu, Hamiltonian tidak sama dengan nol, dan itu benar-benar mendorong negara maju dalam waktu. Kasus ini tampaknya bersifat umum (ada lebih banyak cara untuk berbeda dari nol daripada menjadi nol), dan justru untuk mempelajarinya kita menghabiskan waktu pada kursus pengantar, untuk pertama kalinya memaksakan mekanika kuantum pada siswa yang tak kenal takut. Konsekuensi yang indah dan tak terduga dari mekanika kuantum adalah bahwa jika kemungkinan ini ternyata benar (Semesta benar-benar berevolusi), waktu tidak dapat dimulai atau berakhir - itu berlangsung selamanya. Sama sekali tidak menyerupai mekanika klasik, di mana lintasan Alam Semesta di ruang negara dapat menabraknya dengan singularitas di mana waktu seharusnya berhenti mengalir. Dalam mekanika kuantum, setiap keadaan tidak lebih buruk daripada yang lain, dan evolusi akan terus berjalan dengan gembira.
Jadi bagaimana hal ini berhubungan dengan pertanyaan “sesuatu versus tidak sama sekali”? Selama evolusi keadaan kuantum Semesta, ia dapat melewati fase-fase di mana ia sangat mirip dengan apa pun dalam pengertian yang diterima secara umum - yaitu, sebagai ruang kosong, atau sebagai fase non-geometris yang aneh di mana kita tidak akan mengenali ruang sama sekali. Kemudian, melalui pengaruh orang Hamilton yang tanpa henti, ia dapat berevolusi menjadi sesuatu yang sangat mirip dengan "sesuatu", bahkan sangat mirip dengan alam semesta yang kita lihat sekarang. Karena itu, jika bagi Anda “tidak ada” adalah “kekosongan” atau “kekurangan ruang”, maka hukum mekanika kuantum memberikan cara yang mudah untuk memahami bagaimana tidak ada yang bisa berubah menjadi sesuatu yang luar biasa di dalam diri kita. Ini menarik, dan penting, dan layak untuk menulis buku, dan ini adalah salah satu kemungkinan yang dibahas oleh Lawrence.
Peluang dua: waktu bersifat sekunder / kurang-lebih
Kemungkinan kedua adalah bahwa Alam Semesta tidak berevolusi sama sekali - Hamiltonian adalah nol, ruang kemungkinan keadaan ada, tetapi kita hanya duduk diam di dalamnya, tanpa "aliran waktu" yang mendasar. Anda dapat memutuskan bahwa kemungkinan ini logis, tetapi tidak dapat dipercaya; karena kita tidak melihat bagaimana segala sesuatu di sekitar kita berubah sepanjang waktu? Tetapi justru dalam kemungkinan ini Anda akan segera dimakamkan jika Anda hanya mengambil GR klasik dan mencoba untuk mengukurnya (yaitu, menciptakan teori kuantum yang konvergen ke GR dalam batas klasik). Kami tidak tahu apakah ini benar -
Tom Banks, misalnya, percaya bahwa itu tidak benar - tetapi peluang ini ada, jadi kami perlu memikirkan apa artinya ini jika ternyata benar.
Tentu saja, kami percaya bahwa kami merasakan berlalunya waktu, tetapi mungkin waktu adalah hal yang sekunder, bukan yang mendasar (saya tidak berpikir penggunaan kata "ilusi" dalam konteks ini benar, tetapi yang lain tidak begitu berhati-hati). Itulah, mungkin, ada deskripsi alternatif dari satu titik tetap ruang Hilbert ini - deskripsi yang kira-kira mirip dengan “Semesta Berkembang dalam Waktu”, setidaknya untuk beberapa waktu. Bayangkan sebatang logam yang terletak di permukaan yang panas, tidak berevolusi dalam waktu, tetapi dengan gradien suhu yang didistribusikan dari atas ke bawah. Secara konseptual dimungkinkan untuk membagi batang ini menjadi lapisan dengan suhu yang sama, dan kemudian menulis persamaan yang menunjukkan bagaimana keadaan batang berubah dari lapisan ke lapisan dan menemukan bahwa formalisme matematika yang dihasilkan mirip dengan "evolusi waktu". Dalam hal ini, tidak seperti yang sebelumnya, waktu dapat berakhir (atau mulai), karena ini awalnya perkiraan yang berguna, dapat diterima dalam kondisi tertentu.
Pilihan semacam itu dipikirkan oleh kosmolog seperti James Hartle, Stephen Hawking, Alex Vilenkin, Andrei Linde dan lainnya, berbicara tentang "menciptakan alam semesta dari ketiadaan." Dalam pandangan ini, dalam sejarah Semesta benar-benar ada momen yang sebelumnya tidak ada. Ada batas waktu (mungkin sebelum Big Bang), yang tidak ada apa-apanya. Baik materi maupun fungsi gelombang kuantum; tidak ada yang sebelumnya, karena konsep "pra-" tidak masuk akal. Ini juga menarik, penting, dan layak untuk menulis buku tentang itu, dan ini adalah salah satu kemungkinan yang dibahas oleh Lawrence.
Mengapa alam semesta ada?
Jadi, fisika modern telah memberi kita dua gagasan ini, cukup menarik, dan menanggapi gagasan informal kita tentang bagaimana "sesuatu keluar dari ketiadaan." Salah satunya berbicara tentang evolusi dari ruang kosong (atau non-ruang) ke alam semesta yang penuh dengan segala sesuatu, dan yang lain berbicara tentang waktu sebagai konsep teladan yang berakhir pada batas tertentu dalam ruang abstrak kemungkinan.
Jadi apa yang kita keluhkan? Jika Anda memikirkannya, alasan tersebut, jika Anda menerima definisi spesifik dari konsep "tidak ada," dapat menjelaskan bagaimana Semesta dapat muncul dari ketiadaan. Tetapi mereka tidak menjelaskan, dan bahkan tidak mencoba menjelaskan, mengapa ada sesuatu - mengapa evolusi fungsi gelombang ini, atau mengapa bahkan seluruh sistem "fungsi gelombang" dan "Hamiltonians" ini akan menjadi cara yang tepat untuk alasan tentang Semesta. Dan mungkin Anda tidak tertarik dengan masalah ini, dan tidak ada yang berhak mengambil hak Anda untuk tidak tertarik pada mereka; tetapi jika subtitle buku Anda berbunyi "mengapa ada sesuatu dan bukan hanya tidak ada apa-apa", Anda, pada kenyataannya, melepaskan hak untuk tidak tertarik padanya.
Apakah perkembangan fisika dan kosmologi modern membantu kita untuk mendekati pertanyaan-pertanyaan ini tentang mengapa ada sesuatu yang disebut "alam semesta", mengapa ada hal-hal seperti "hukum fisika", mengapa hukum ini mengambil bentuk mekanika kuantum, mengapa fungsi gelombang dan Hamiltonian? Singkatnya, tidak. Tidak jelas bagi saya bagaimana mereka bisa melakukan ini.
Terkadang fisikawan berpura-pura menjawab pertanyaan-pertanyaan ini, yang sangat buruk, karena mereka hanya malas dan tidak mencoba memikirkan dengan hati-hati tentang masalah ini. Anda, misalnya, dapat mendengar pernyataan bahwa hukum fisika kita dapat berubah menjadi satu-satunya jenis hukum yang dapat dipikirkan atau yang paling sederhana. Tapi ini jelas bukan masalahnya. Dalam kerangka platform mekanika kuantum, ada jumlah ruang Hilbert yang tak terbatas dan jumlah Hamiltonian yang tak terbatas, yang masing-masing mendefinisikan seperangkat hukum fisika yang benar-benar dapat diterima. Dan hanya satu dari mereka yang bisa benar, oleh karena itu tidak masuk akal untuk menegaskan bahwa hukum kita dapat menjadi satu-satunya yang mungkin.
Panggilan untuk kesederhanaan juga tidak membantu di sini. Alam semesta bisa menjadi satu-satunya titik yang tidak berubah dalam waktu. Atau satu osilator berosilasi tanpa henti bolak-balik. Itu akan sangat sederhana. Entah bagaimana, definisi kesederhanaan tertentu mungkin muncul yang menurutnya undang-undang kita akan menjadi yang paling sederhana, tetapi akan selalu ada yang lain menurut perbedaannya. Bagaimanapun, kita kemudian dapat mengajukan pertanyaan, mengapa hukum harus sederhana? Demikian pula, pernyataan "mungkin semua hukum fisika nyata di suatu tempat" tidak menjawab pertanyaan kami. Mengapa semua hukum fisik itu nyata?
Dan kadang-kadang, di sisi lain, kosmolog modern berbicara tentang hukum fisika lain dalam konteks multiverse, dan menyarankan agar kita melihat satu set hukum, dan bukan yang lain, untuk alasan
antropis yang mendasar. Tapi ini, sekali lagi, adalah kecerobohan sederhana. Kita berbicara tentang manifestasi rendah energi dari hukum dasar, tetapi hukum dasar ini adalah sama di seluruh multiverse. Kami masih memiliki pertanyaan tentang keberadaan undang-undang yang mendalam ini yang menciptakan multiverse.
Akhir penjelasan
Semua pertanyaan ini menarik untuk ditanyakan, dan tidak satu pun dari mereka dijawab oleh fisika atau kosmologi modern. Atau, paling tidak, menarik untuk menaikkannya, tetapi dari sudut pandang saya, jawaban terbaik adalah dengan cepat menurunkannya kembali. Pada titik ini, ingatlah, kami telah sampai pada masalah yang murni filosofis, bukan ilmiah.
Pertanyaan-pertanyaan "mengapa" tidak ada dalam kekosongan; mereka masuk akal dalam semacam konteks penjelasan. Jika kita bertanya, "mengapa ayam itu menyeberang jalan?" [topik populer lelucon pendek / kira-kira. terjemahan.], kami memahami bahwa ada hal-hal seperti jalan, mereka memiliki sifat khusus, dan hal-hal yang disebut "ayam" memiliki tujuan dan motivasi yang berbeda, dan ada hal-hal yang ada di sisi lain jalan atau keuntungan lain dari transisinya. Hanya dalam konteks ini jawaban yang berarti untuk pertanyaan "mengapa" dapat ditawarkan. Tetapi alam semesta dan hukum-hukum fisika tidak tertanam dalam konteks yang lebih luas. Sejauh ini kita sudah tahu konteks terbesar yang ada. Tidak ada yang salah dengan mengakui bahwa urutan penjelasan terputus di suatu tempat, dan satu-satunya penjelasan yang tersisa mungkin "hanya bahwa semuanya sudah diatur."
Baik atau tidak. Kita harus menjadi ahli empiris yang baik dan terbuka terhadap kemungkinan bahwa apa yang kita anggap Semesta ada dalam konteks yang lebih luas. Tapi kemudian kita cenderung mendefinisikan kembali ini sebagai alam semesta, dan tetap dengan pertanyaan yang sama. Selama Anda mengakui bahwa Semesta memiliki lebih dari satu cara yang mungkin ada, rantai penjelasan akan selalu memiliki akhir. Saya mungkin salah, tetapi bersikeras bahwa "alam semesta harus menjelaskan dirinya sendiri" agak tidak berdasar.
Suara dan Kemurkaan
Inilah yang dapat saya katakan tentang pertanyaan-pertanyaan menarik ini, tetapi saya tidak memiliki cukup kekuatan untuk menolak beberapa komentar tentang masalah prosedural.
Pertama, saya pikir buku Lawrence jauh lebih masuk akal sebagai bagian dari debat populer "ateisme versus teisme," daripada hanya studi filosofis menyeluruh tentang masalah lama. Kata penutup untuk buku ini ditulis oleh
Richard Dawkins , dan Lawrence awalnya meminta
Christopher Hitchens untuk layanan ini, sementara dia belum terlalu sakit - dan kedua orang ini, meskipun sangat cerdas, bukanlah ahli kosmologi atau filsuf. Jika Anda bermaksud menolak pernyataan tentang perlunya keberadaan (atau kegunaan) Sang Pencipta dalam kerangka skema kosmologis, maka alasan di atas tentang "penciptaan dari ketiadaan" benar-benar datang ke tempat itu. Alam semesta fisik dapat dengan sempurna mandiri; dia tidak membutuhkan apa-apa dan tidak ada orang di luar untuk meluncurkannya, bahkan jika dia memiliki "awal". Ini tidak menjawab pertanyaan Leibniz klasik, tetapi praktis tidak ada keraguan bahwa fakta ini adalah sifat luar biasa dari fisika modern dan memiliki konsekuensi menarik untuk kosmologi mendasar.
Kedua, setelah peninjauan oleh David keluar, Lawrence gagal mengkritik "filsuf idiot" dan seluruh filsafat, bukannya terus melakukan diskusi yang bermakna tentang masalah yang menarik. Seperti kebanyakan ilmuwan, Lawrence menerima sedikit dari filsafat ilmu pengetahuan. Tetapi tujuan filsafat bukanlah untuk berguna bagi sains, tidak lebih dari pada mikologi - untuk berguna bagi jamur. Para filsuf ilmu tidak mencoba melakukan ilmu pengetahuan, mereka mencoba memahami bagaimana ilmu bekerja dan bagaimana seharusnya bekerja, memilih logika dan standar yang mendasari argumentasi ilmiah, menempatkan pengetahuan ilmiah dalam konteks epistemologis yang lebih luas, dan melakukan banyak hal menarik lainnya, tidak berpura-pura menjadi sains. Dan jika Anda tidak tertarik, baiklah, oke. Tetapi Anda tidak boleh mencoba merongrong legitimasi keberadaan kawasan dengan serangan ke arahnya - ini bodoh dan bukan intelektual, dan hanya saja keengganan untuk berdebat dengan penuh hormat dengan para peneliti dari bidang lain, yang kami sesalkan ketika datang ke ilmu pengetahuan. Sangat disayangkan bahwa orang-orang pintar yang menyetujui sebagian besar hal-hal penting tidak bisa tidak setuju dengan segala sesuatu yang lain tanpa saling bertukar penghinaan. Kita harus berusaha lebih dari itu.