[논문 리뷰] Scientific alternatives to the anthropic principle

Lee Smolin|ArXiv.org|2004. 07. 26.

Space Science and Extraterrestrial Life참고 문헌 28인용 수 19

한 줄 요약

이 논문은 인류 중심 원리가 검증 가능한 예측을 도출할 수 없으며 따라서 과학적이지 않다고 주장하며, 대신 우주론적 자연선택(CNS)을 타당한 다중우주 이론의 대안으로 제안한다. CNS는 중성자성의 최대 질량이 1.6 태양질량 이하라는 등 검증 가능한 예측을 내놓으며, 이론이 경험적으로 반증될 수 있는 과학적 프레임워크를 제공한다.

ABSTRACT

It is explained in detail why the Anthropic Principle (AP) cannot yield any falsifiable predictions, and therefore cannot be a part of science. Cases which have been claimed as successful predictions from the AP are shown to be not that. Either they are uncontroversial applications of selection principles in one universe (as in Dicke's argument), or the predictions made do not actually logically depend on any assumption about life or intelligence, but instead depend only on arguments from observed facts (as in the case of arguments by Hoyle and Weinberg). The Principle of Mediocrity is also examined and shown to be unreliable, as arguments for factually true conclusions can easily be modified to lead to false conclusions by reasonable changes in the specification of the ensemble in which we are assumed to be typical. We show however that it is still possible to make falsifiable predictions from theories of multiverses, if the ensemble predicted has certain properties specified here. An example of such a falsifiable multiverse theory is cosmological natural selection. It is reviewed here and it is argued that the theory remains unfalsified. But it is very vulnerable to falsification by current observations, which shows that it is a scientific theory. The consequences for recent discussions of the AP in the context of string theory are discussed.

연구 동기 및 목표

• 인간 중심 원리의 과학적 정당성을 도전하기 위해, 그것이 검증 가능한 예측을 생성할 수 없음을 입증함으로써 그 과학적 실패를 보여주기 위해.
• 인간 중심 추론의 성공으로 주장되는 바가 실은 당연한 선택 효과이거나 관측된 사실에서 도출된 추론일 뿐, 생명 또는 다중우주 가정에 기반한 진정한 예측이 아니라는 것을 보여주기 위해.
• 다중우주 이론이 과학적으로 타당해지기 위한 조건을 설정하기 위해, 검증 가능한 예측이 필요하다는 것을 요구함.
• 기초물리학에서 인간 중심 추론의 대안으로서 우주론적 자연선택(CNS)을 과학적으로 검증 가능한 이론으로 옹호하기 위해.
• 특히 초끈이론에서 인간 중심 원리에 의존하는 이론들이 검증 가능한 결과를 도출하지 못하는 한 과학의 범위를 넘어서게 될 위험을 경고하기 위해.

제안 방법

• 단일 우주 내의 선택 효과와 중도성 원칙을 포함한 다양한 인간 중심 추론 형태를 분석하여, 그 논리적 결함과 예측 능력의 부재를 보여주기 위해.
• 명백한 선택 효과(예: 딕의 주장)와 검증되지 않은 다중우주 집합에 의존하는 추측적 인간 중심 주장 사이의 차이를 명확히 하기 위해.
• 과학적으로 타당한 다중우주 이론의 기준을 정의하기 위해: 무작위가 아닌 집합, 알려진 법칙이나 생명 조건에서 유도되지 않는 성질 W, 그리고 실현 가능한 실험을 통한 검증 가능성.
• 블랙홀이 약간 변형된 물리적 매개변수를 가진 새로운 우주를 생성하는 이론인 우주론적 자연선택(CNS)에 이러한 기준을 적용하기 위해.
• CNS의 구체적인 검증 가능한 예측을 특정화하기 위해, 중성자성의 최대 질량 한계와 초기 별 형성 및 CMB 이방성에 대한 제약 조건을 포함함.
• 펄서 질량 측정 및 CMB 자료를 포함한 관측 테스트에 대한 CNS 예측의 탄력성 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 인간 중심 원리는 검증 가능한 예측을 생성할 수 있는가? 만약 그렇지 않다면, 왜 과학적이지 않은가?
• RQ2 후일러와 바이너그의 주장처럼 인간 중심 추론의 성공 사례가 왜 진정한 예측으로 간주되지 못하는가?
• RQ3 다중우주 추론에서 중도성 원리는 어떻게 신뢰할 수 없는가?
• RQ4 다중우주 이론이 검증 가능한 예측을 생성할 수 있는 조건은 무엇인가?
• RQ5 우주론적 자연선택은 저에너지 매개변수를 설명하는 데 인간 중심 추론의 과학적으로 타당한 대안이 될 수 있는가?

주요 결과

• 인간 중심 원리는 검증 가능한 예측을 도출할 수 없으며, 따라서 경험적 증거로 반증될 수 없기 때문에 과학적 이론으로서 실패한다.
• 인간 중심 추론의 성공으로 주장되는 바는 실은 당연한 선택 효과(예: 딕의 주장)이거나 관측된 사실에서 도출된 추론일 뿐, 생명 또는 다중우주 가정에 기반한 진정한 예측이 아니라는 것을 보여준다.
• 중도성 원리는 소규모 집합 정의의 변화로도 결론이 뒤바뀌기 때문에 신뢰할 수 없으며, 잘못된 유추에 취약하다.
• 영원한 팽창은 표준모형의 저에너지 매개변수를 설명할 수 없다. 왜냐하면 이러한 매개변수가 생성된 우주의 측도에 영향을 주지 않기 때문이다.
• 우주론적 자연선택(CNS)은 과학적 다중우주 이론의 기준을 충족한다: 중성자성의 최대 질량이 1.6 태양질량 이하라는 예측을 내놓으며, 검증 가능한 주장이다.
• 단 하나의 무거운 펄서(1.6 태양질량 이상) 관측은 CNS를 반증할 것이며, 초기 별 형성 또는 CMB 자료도 이 이론을 반증할 수 있어 과학적으로 타당한 이론이 된다.