Kosmiline looduslik valik on Lee Smolini hüpotees, mis väidab, et universumid paljunevad mustade aukude kaudu. Iga tütaruniversum pärib oma vanema füüsikalised konstandid väikeste juhuslike muutustega. See protsess eelistab aja jooksul universumeid, mis on optimeeritud maksimaalseks mustade aukude tootmiseks, muutes elu võimalikuks juhuslikuks kõrvalproduktiks.
Kosmiline looduslik valik pakub teadusliku seletuse universumi täpsele peenhäälestusele, väites, et meie maailma parameetrid pole juhuslikud, vaid on valituks osutunud tänu nende võimele tekitada järglasi. Muutke gravitatsioonikonstanti ühe protsendi võrra ja tähed ei sütti kunagi. Veel vähem ja aatomid ei seo end tähtedeks, planeetideks ega sinuks.
Universum eksisteeriks, kuid see oleks külm, pime ja tühi. See on peenhäälestuse paradoks: füüsikalised konstandid on kalibreeritud eluks sobivasse vahemikku nii täpselt, et juhuslik seletus tundub ebausutav. Füüsikud vaidlevad täna selle üle, miks see nii on.
Eesti 12. klassi õppekavas on kosmiline ehk füüsikaline evolutsioon üks neljast evolutsioonivormist. See klassifikatsioon ütleb, et universum on protsess, mitte kuliss. Küsimus on: miks on selle parameetrid just sellised, nagu nad on?
Vastuste otsimisel ei puudu humoorikad kõrvalteed. Eesti TV3 eetris käis omal ajal tõsielusari pealkirjaga "Looduslik valik", kus valikule allutati poliitikud. Kuid sama mõiste — konkurents ja ellujäämine — rakendub hoopis teises mõõtkavas, kus mänguväljaks on universum ise.
Kosmiline looduslik valik ja Lee Smolini radikaalne hüpotees
Aastal 1992 avaldas Ameerika teoreetiline füüsik Lee Smolin artikli pealkirjaga Did the Universe Evolve?. Smolin pakkus välja mehhanismi, mis rakendas darvinistliku evolutsiooni loogika universumile endale. Teoreetilise taustaraamistiku andis evolutsioonibioloog Richard Dawkins, kes nägi looduslikus valikus ainsat seletust organiseeritud keerukusele.
Hüpoteesi tuumaks on selge analoogia bioloogilise pärilikkusega. Iga universum sünnitab järglasi mustade aukude kaudu ning tütaruniversumid pärivad emauniversumi füüsikalised konstandid. Konstandid, mis toodavad rohkem musti auke, levivad edasi nagu edukad geenid.
Antroopsuse printsiip ütleb, et universum on selline, sest me oleme siin seda vaatlemas. See on filosoofiliselt korrektne, kuid teaduslikult tühi. Smolini vastus on dünaamiline: universumite parameetrid on selekteeritud mustade aukude maksimaalse tootlikuse suunas.
Teooria jõudis laiema lugejani 1997. aastal raamatuga The Life of the Cosmos. Idee oli provotseeriv: kosmoloogia ei pea vastama küsimustele filosoofia abil. Küsimustele võib vastata füüsika abil, kui mehhanismi on võimalik kontrollida.
Mustad augud kui häll: kuidas universumid paljunevad
Iga musta augu südames, kus aegruum lõpeb, algab Smolini hüpoteesi järgi midagi uut. Singulaarsus on tegelikult sünnituba, kus uus universum sünnib teisel pool sündmuste horisonti. See tütaruniversum ei alusta tühja lehena, vaid pärib muudetud füüsikalised seadused.
Väikesed juhuslikud mutatsioonid nihutavad gravitatsioonikonstanti või kvarkide masse. Universumid, mille parameetrid soodustavad mustade aukude teket, toodavad rohkem järglasi. Aja jooksul koguneb multiversumisse üha enam universumeid, mis on häälestatud looma võimalikult palju musti auke.
Universum ei arene elu heaks. Elu lihtsalt sõidab kaasa.
Meie nähtavas universumis on tekkinud umbes 40 kvintiljonit musta auku. Smolini loogika kohaselt on see tõendusmaterjal, et meie universum on häälestatud just selliseks, et maksimaalselt järglasi toota. Elu olemasolu on selles pildis pelk kõrvalprodukt.
Tingimused, mis soodustavad mustade aukude teket, nõuavad pikaealisi tähti ja rasket elementi nagu süsinik. Need on juhuslikult täpselt samad tingimused, mida vajab bioloogiline elu. Meie olemasolu on võimalik vaid tänu universumi "iibele".
Kontrollitav ennustus: neutrontähtede mass
Karl Popperi järgi on teooria teaduslik ainult siis, kui ta on falsifitseeritav. Peab olema konkreetne vaatlus, mis suudaks teooria ümber lükata. Smolini teooria seisab selle piiri õigel poolel ja pakub mõõdetavaid ennustusi.
Neutrontähed on just selles kriitilises piiripunktis: kui nad on piisavalt massiivsed, kollapseeruvad nad mustaks auguks. Smolini ennustus on konkreetne: neutrontähtede maksimaalne mass ei tohi ületada kahte päikesemassi. Kui leitakse raskem neutrontäht, on teooria tõsises hädas.
See teeb Smolini mudeli teiste multiversumi teooriate kõrval ebatavaliselt ausaks. Stringiteooria pakub tohutul hulgal võimalikke olekuid, mida vaatlused sageli ei puuduta. CNS aga ütleb: mõõda neutrontähtede massi täpselt, ja sa leiad vastuse.
Kriitika: mida Susskind ja teised ette heidavad
Iga elegantne teooria tekitab vastuseisu, ning Smolini puhul tuli see Leonard Susskindilt. Susskindi peamine etteheide on, et teooria tugineb kvantgravitatsiooni füüsikale, mida me tegelikult ei mõista. Me ei tea, mis singulaarsuses toimub, seega on pärilusmehhanism spekulatiivne.
Teine kriitika puudutab aega. Smolini mudel eeldab universumite vahelist absoluutset aega, mis järgib "ema" ja "tütart". See on vastuolus üldrelatiivsusteooriaga, kus aeg sünnib koos iga konkreetse universumiga.
Kuidas täpselt kanduvad füüsikalised konstandid edasi? Bioloogias on meil DNA, kuid Smolini teoorias on pärilikkuse mehhanism postuleeritud, mitte tuletatud. Need kriitikad ei tühista teooriat, vaid pigem kaardistavad selle nõrku kohti.
Avatud horisont: teooria elab edasi
2024. aastal näitasid füüsikud Djuna Croon ja Nathaniel Pinckney, et tumeaine võib kiirendada valgete kääbustuste kollapsit mustadeks aukudeks. See täiendus laiendab teooria seletusvälja märkimisväärselt. Eesti auditooriumini on need ideed jõudnud näiteks ERR-i teadussaate Labor kaudu.
Kaks suurt tundmatut jäävad siiski õhku. Esiteks: keegi pole kinnitanud uue universumi sündi mustas augus. Teiseks on hämmastav, et mustade aukude tekkeks vajalikud tingimused kattuvad eluks vajalike tingimustega.
Kosmiline looduslik valik ei paku lohutavat lõpplahendust, vaid asetab meid pikkadesse evolutsioonilistesse ahelatesse. See on kutse vaadelda kosmost kui elavat süsteemi, mille saladused ootavad alles järgmisi mõõtmisi.
