Kosmisk och lokal finjustering

I texten om finjustering förklaras hur universum tycks vara finjusterat för att tillåta liv. Finjustering innebär att om vissa egenskaper i universum vore endast lite annorlunda skulle liv inte vara möjligt. Bland dessa egenskaper finns ett antal kosmiska konstanter, storheter och startvillkor för universum. Men det finns även en hel del exempel på ”lokal” finjustering, det vill säga speciella egenskaper som en planet, solsystem eller galax måste ha för att liv ska vara möjligt. Vi ska här ta upp de vanligaste och mest vedertagna exemplen på kosmisk och lokal finjustering. Först kommer en översikt och därefter förklaras exemplen punkt för punkt.

Kosmiska konstanter

1. Gravitationskonstanten
2. Elektromagnetiska konstanten
3. Starka växelverkan
4. Svaga växelverkan
5. Kosmologiska konstanten

Startvillkor och storheter

1. Fördelningen av massenergi
2. Förhållandet mellan protoners och elektroners massa
3. Ljushastigheten
4. Förhållandet mellan protoners och neutroners massa

”Lokala” planetära villkor

1. Stabil plattektonik och lämpligt geologiskt inre
2. Rätt mängd vatten i jordskorpan
3. Stor måne med rätt rotationshastighet
4. Rätt koncentrationen av svavel
5. Rätt planetmassa
6. Nära den inre gränsen av den cirkumstellära beboeliga zonen
7. Låg-excentrisk (nästan cirkulär) bana, ingen bunden rotation och ingen banresonans med jätteplaneter
8. Ett fåtal jätteplaneter i närheten som har nästan cirkulära banor
9. Utanför galaxens spiralarm
10. Roterar tillsammans med galaxen i en cirkulär bana kring galaxens centrum
11. Inom galaxens beboeliga zon
12. Inom den beboeliga kosmiska tidsåldern

Effekter av finjusterade parametrar

1. Vattenmolekylens polaritet

Förklaringar

Kosmiska konstanter

1.     Gravitationskonstanten

Attraherande kraft på stor skala. Håller kvar människor på planeter samt håller ihop planeter, stjärnor och galaxer. För svag, och planeter och stjärnor skulle inte kunna bildas. För stark, och stjärnor skulle brinna upp för snabbt.

2.     Elektromagnetiska konstanten

Attraherande och repellerande kraft på liten skala. Håller samman atomer (elektroner och atomkärnor). Om den vore något starkare skulle vi inte ha stabila kemiska bindningar.

3.     Starka växelverkan

Attraherande kraft på liten skala. Håller ihop atomkärnor, vilka annars skulle repelleras på grund av den elektromagnetiska kraften. Om den vore något svagare skulle universum ha färre stabila kemiska element och sakna flera som är nödvändiga för livet.

4.     Svaga växelverkan

Styr radioaktivt sönderfall. Om den vore väsentligt starkare eller svagare skulle livsnödvändiga stjärnor inte bildas.

5.     Kosmologiska konstanten

Styr universums expansionshastighet. Har att göra med balansen mellan gravitationens attraherande verkan och en hypotetisk repellerande kraft som endast är verksam på väldigt stora avstånd. Dessa två krafter måste vara mycket noggrant balanserade och för att få rätt balans måste den kosmologiska konstanten vara finjusterad till 1 del på 10¹²⁰. Om den var bara lite mer positiv skulle universum åka isär för snabbt, om den var lite mindre skulle universum kollapsa.

Startvillkor och storheter

6.     Fördelningen av massenergi

Förutom fysikaliska konstanter finns det start- eller randvillkor som beskriver förhållandena som gällde vid universums begynnelse. Startvillkoren är oberoende av de fysikaliska konstanterna. Det förmodligen mest finjusterade startvillkoret har att göra med fördelningen av massenergi, det vill säga oordningen eller entropinivån, i det tidiga universum. Enligt termodynamikens andra huvudsats ökar entropin över tid så att universum närmar sig ett slags jämviktstillstånd. När jämviktstillståndet har uppnåtts kommer inga ytterligare energiförändringar att ske. Om vi i stället går bakåt i tiden kommer entropinivån att vara lägre och lägre, dvs universum var mer ordnat. Om vi backar ändå till big bang finner vi att entropinivån var extremt låg. Fysikern Roger Penrose har beräknat att av  (dvs 1/10ⁿ, n = 10¹²³) möjliga sätt som universum kunde starta på har endast 1 så låg entropinivå som vårt. Den här sannolikheten är så liten att den inte går att skriva ut, ens om vi skulle skriva en nolla på varje atom i universum. Ett universum med högre entropi skulle befinna sig närmare jämviktsläget och inte lika mycket energi skulle kunna användas för att utveckla liv.

Förutom startvillkor finns det ett antal andra välkända egenskaper i universum som tycks precis rätt. Dessa uppvisar också en hög grad av finjustering. Bland dessa ”sammanträffanden”, kan noteras följande:

7.     Massförhållandet mellan protoner och elektroner

Om det vore lite annorlunda skulle livets byggstenar såsom DNA inte kunna bildas.

8.     Ljushastigheten

Om den var lite större skulle stjärnor vara för ljusstarka. Om den var lite mindre skulle stjärnor inte vara tillräckligt ljusstarka.

9.     Massförhållandet mellan protoner och neutroner

Om det var större skulle det finnas för få tunga grundämnen för livet. Om det var mindre skulle stjärnor snabbt kollapsa till neutronstjärnor eller svarta hål.

”Lokala” planetära villkor

För att liv ska kunna utvecklas räcker det inte att universum är finjusterat på kosmisk nivå, för även i ett finjusterat universum är de flesta platser olämpliga för liv. Den lokala miljön måste också vara rätt och flera villkor måste tillsammans vara uppfyllda för att konstruera en beboelig planet. Vi känner inte till alla faktorer som krävs för att liv ska vara möjligt men några vet vi, och samtliga är uppfyllda i jordens fall. Flera av dessa skulle kunna delas upp i flera faktorer eftersom de bidrar på flera olika sätt till att jorden är beboelig.

10.  Stabil plattektonik och lämpligt geologiskt inre

Möjliggör kolcykeln och ett skyddande magnetfält. Om jordskorpan var avsevärt tjockare skulle kontinentalplattornas kretslopp vara omöjligt.

11.  Rätt mängd vatten i jordskorpan

Vatten i jordskorpan är lösningsmedel för livet.

12.  Stor måne med rätt rotationshastighet

Stabiliserar planetens lutning och bidrar till tidvatten. Jordaxelns lutning på 23,5 grader möjlig­gör milda årstidsväxlingar och jorden har det enda klimatet i solsystemet som kan tillåta komplext liv.

13.  Lämplig koncentrationen av svavel

Rätt koncentrationen av svavel är nödvändigt för viktiga biologiska processer.

14.  Rätt planetmassa

Möjliggör att planeten kan ha rätt sorts atmosfär av rätt tjocklek. Om jorden vore mindre skulle dess magnetfält vara svagare. I så fall skulle solvinden förstöra atmosfären och jorden skulle ha varit en öde värld liknande Mars.

15.  Nära den inre gränsen av den cirkumstellära beboeliga zonen

Möjliggör att planeten har rätt mängd flytande vatten på ytan. Om jorden var bara 5 procent närmare solen skulle den likna Venus med en skenande växthuseffekt och en yttemperatur på över 400°. Omvänt, om jorden var 20 procent längre bort från solen skulle den ha skenande glaciärbildning och vara steril såsom Mars.

16.  Låg-excentrisk (nästan cirkulär) bana, ingen bunden rotation och ingen banresonans med jätteplaneter

Låg-excentrisk (nästan cirkulär) bana, utan bunden rotation och banresonans med jätteplaneter är nödvändigt för att en planet ska ha en stabil bana över längre tid.

17.  Ett fåtal jätteplaneter i närheten som har nästan cirkulära banor

Ett fåtal stora Jupiter-liknande grannar i mer eller mindre cirkulära banor skyddar den beboeliga zonen från alltför många kometbombardemang. Om jorden inte var skyddad genom Jupiters och Saturnus dragningskraft, skulle den vara mycket mer utsatt för kollisioner med förödande kometer som skulle orsaka massutdöenden.

18.  Utanför galaxens spiralarm

Innebär att planeten är på betryggande avstånd från supernovor.

19.  Roterar tillsammans med galaxen i en cirkulär bana kring galaxens centrum

Innebär att planeten inte passerar farliga delar av galaxen.

20.  Inom galaxens beboeliga zon

Planeten måste ha tillgång till tyngre grundämnen samtidigt som den är på betryggande avstånd från galaxens farliga centrum.

21.  Inom den beboeliga kosmiska tidsåldern

Inom den beboeliga kosmiska tidsåldern när tyngre grundämnen och aktiva stjärnor existerar, utan alltför mycket skadlig strålning.

För många av dessa faktorer är det svårt att beräkna exakta sannolikheter, men vi kan åtminstone säga att för de flesta platser i universum är de nödvändiga villkoren för komplext liv inte uppfyllda. Vi vet t ex att mindre än 10 procent av stjärnorna i Vintergatan är inom galaxens beboeliga zon.

Det finns en viktig skillnad mellan lokal och kosmisk finjustering. Med den kosmiska fin­justeringen jämför vi det verkliga universumet med andra möjliga men icke-existerande universa. Och även om teoretiker föreslår multipla universa för att försöka undkomma problemet med ett finjusterat universum har vi inga direkta bevis för att andra universa existerar. Däremot, när det gäller vår lokala planetära omgivning jämför vi med andra kända eller teoretiskt möjliga platser i det verkliga universumet. Detta innebär att om universum är tillräckligt stort, kanske vi skulle kunna få dessa lokala förhållanden åtminstone vid något tillfälle av en ren tillfällighet (inom ramen för den kosmiska finjusteringen).

Effekter av finjusterade parametrar

Det finns ett antal effekter av finjustering som visar på hur viktig den är. Till exempel:

22.  Vattenmolekylens polaritet

Vattenmolekylens polaritet innebär att den är mycket lämplig för liv. Om polariteten var större eller mindre skulle dess värmeledning och förångning vara oförenligt med liv. Detta är en konsekvens av mer grundläggande fysikaliska konstanter och olika egenskaper hos subatomära partiklar.

Slutsats

Denna artikel har tagit upp de vanligaste exemplen på kosmisk och lokal finjustering. Ibland gör man betydligt längre listor på sådana här finjusterade parametrar, men då finns det en risk att de blir beroende av varandra så att samma finjustering kommer med flera gånger. Den här listan visar hur flera olika nivåer av finjustering samtidigt måste vara uppfyllda för att komplext liv ska vara möjligt, och de exempel som tas upp bör vara mer än tillräckliga för att se att av de förklaringar som står till buds – supernaturlag, slump och design – framstår design som en mycket rimlig förklaring.

Denna text är en sammanfattning av Jay Richards artikel List of Fine-Tuning Parameters, discovery.org, 2021-11-29.