В 90-х годах физик Ли Смолин выдвинул гипотезу о космологическом естественном отборе для объяснения так называемой тонкой настройки вселенной. Когда я познакомился с этой идеей в первый раз, я подумал, что это можно списать на свойство настоящего ученого — умение выдвинуть новую необычную гипотезу для любой задачи, не имеющей решения.
Должно быть понятно, что при разговоре про естественный отбор без биологов обойтись никак нельзя. Поэтому не должно вызвать удивления, что биолог Энди Гарднер решил помочь космологам в применении идеи естественного отбора к происхождению нашей вселенной. В статье 2013 году «Космологический естественный отбор и цель вселенной» он вместе с физиком Джозефом Конлоном перевел идею Смолина на язык математики при использовании моделей эволюционной биологии.
Идея Смолина основана на том, что сложность вселенной можно связать с числом черных дыр; что черные дыры ведут к образованию новых вселенных; и что константы, входящие в физические законы, при образовании новых вселенных из черных дыр несколько меняются. Таким образом, вселенные с меньшим количеством черных дыр (более простые вселенные) оставят меньшее количество потомков, то есть, есть надежда на то, что возникающая обратная связь неизбежно приведет к сложной вселенной, в которой могла бы возникнуть жизнь и в которой могли бы появиться ученые, которые в конце концов разгадают тайну появления такой вселенной.
Гарднер опирается в своих биологических работах на уравнение Прайса. Поэтому он также применил уравнение Прайса для эволюции вселенных в рамках гипотезы Смолина. Предполагается, что существует поколение вселенных, которое заменяется на следующее поколение вселенных. Число черных дыр во вселенной связывается с приспособленностью вселенной — чем больше черных дыр, тем больше потомков в следующем поколении. Отсюда утверждается, что уравнение Прайса без проблем можно использовать не только в биологии, но и для описания космологического естественного отбора.
Следующий шаг — связь с оптимизацией (в статье есть ссылки по этому поводу на работы в биологии). Доказывается, что уравнение Прайса связано с нахождением оптимизационной задачи, которая в данном случае связана с увеличение числа черных дыр. Говорится, что переход к языку оптимизации разрешает использовать термины Цель и Назначение. Таким образом, с точки зрения авторов статьи вполне можно говорить о том, что целью вселенной является увеличение количества черных дыр.
Должен сказать, что разговоры про цель мне остались непонятны, поскольку, насколько я слышал, биологи отрицают наличие цели у эволюции. Было бы интересно узнать, что скажут про такое видение целеполагания при естественном отборе другие биологи.
Интересно отметить следующее. Объяснение тонкой настройки до Смолина было связано со слабым антропным принципом. Существует немереное количество вселенных с разными значениями фундаментальных констант, но поскольку в большинстве из вселенных наблюдателей быть просто не может, то мы наблюдаем вселенную с такими космологическими параметрами, которые отвечает за наблюдаемую сложность вселенной.
Так вот, в статье говорится, что взгляды Кувье были близки к слабому антропному принципу в отношении адаптации видов. Кувье говорил, что неадаптированные организмы неспособны к размножения и выживанию, поэтому их нельзя наблюдать. Таким образом, по Кувье наличие в природе только адаптированных организмов не требует дополнительных объяснений.
Авторы статьи проводят параллель между взглядами Кувье и Дарвина и обсуждением тонкой настройки вселенной в космологии. Говорится, что естественный отбор позволяет устранить наблюдателя и в этом смысле он является более объективным при рассмотрении адаптации как в биологии, так и в космологии.
Информация
Gardner, Andy, and Joseph P. Conlon. Cosmological natural selection and the purpose of the universe. Complexity 18, no. 5 (2013): 48-56.
Обсуждение
https://evgeniirudnyi.livejournal.com/234751.html
16.05.2015 Космологический естественный отбор
В начале второй части книги Возвращение времени: от кризиса физики к будущему вселенной Ли Смолин представляет свою завиральную теорию космологического естественного отбора (cosmological natural selection). Интересный вопрос заключается в том в рамках какого определения науки такая теорию могла бы быть названа научной. Ниже пара цитат по этому поводу, которые я нашел в Рунете.
Понять время (автор скептически относится к теории Смолина, см. также комментарии)
https://hyperboreus.livejournal.com/119542.html
‘Теория космологического естественного отбора Ли Смолина утверждает, что вселенные вместе с фундаментальными законами и константами изменяются во времени, эволюционируют. Фактором эволюции служат черные дыры, благодаря которым появляются новые вселенные. При этом те вселенные, законы и константы которых благоприятны для возникновения черных дыр, имеют больше шансов «расплодиться», чем неблагоприятные. Передавая благоприятные законы своему потомству, такие вселенные выигрывают гонку естественного отбора и завоевывают Мультивселенную (совсем как успешные виды Дарвина).’
Космическая эволюция (автор серьезно относится к теории Смолина, см. также комментарии)
https://ushastyi.livejournal.com/237903.html
‘Смолин замечает, что проблема фундаментальных физических констант, которых довольно много, они кажутся тонко «настроены» именно так, чтобы могли существовать галактики и звезды, напоминает проблемы, с которыми сталкивается биология, при объяснении генетического кода и сложности земных организмов. Тем не менее в биологии теория естественного отбора позволяет ответить на вопрос, почему и как развились настолько сложные системы. Смолин предлагает использовать успешную зарекомендовавшую себя методологию. А если более точно, он предлагает принять три гипотезы:
1. Вселенные рождаются и умирают в результате длинного цепного процесса (то есть одна вселенная порождает другие, и т.д.).
2. В пространстве безразмерных параметров P стандартных моделей физики и космологии существует функция выживания (fitness function) F(p) на P, равная числу новых вселенных, порожденных вселенной с параметрами p.
3. Каждая новая вселенная имеет параметры p’, которые случайным образом незначительно отличаются от параметров вселенной, которая является ее непосредственным предком. Незначительно в смысле изменения F(p’).
Эти гипотезы похожи на то, что происходит в биологической жизни или в искусственных генетических алгоритмах. В результате многих итераций популяция вселенных сойдется к локальному максимуму F(p ). Этого уже достаточно, чтобы сделать как минимум одно существенное наблюдаемое и фальсифицируемое предположение, которое следует из оптимальности F( p): непрерывное изменение параметров нашей Вселенной приведет в первую очередь (то есть в окрестности) к уменьшению F( p).’