Finjustering av Higgs-massen: Den balanserer på ett barberblad
En skaper er en alvorlig epistemisk mulighet. HVIS vår verden er en massiv peer-to-peer-datamaskinsimulering i nettverk, måtte den sannsynligvis ha vært konstruert. Peer-to-peer-nettverk - spesielt nettverk på dette enorme nivået - er utrolig komplekse og krever utrolig mye prosessorkraft. Jo mer noen forstår fysikk og kosmologi, jo mer mirakuløs ser det ut til at hele denne verden er. Følgende eksempel på finjustering vil slå sokkene dine av. Du har kanskje (eller ikke) hørt om standardmodellen for partikkelfysikk. Selv om standardmodellen anses å være ufullstendig, er det en utsøkt godt verifisert modell. Den gir 'sprøtt'-presise forutsigelser om hva vi skal observere i partikkel kollider, og hver av partiklene den forutsier er blitt observert. Den siste "nøkkelen til puslespillet" - den eneste partikkelen modellen forutslo, men som aldri var observert, Higgs partikkelen - ble endelig observert (flere tiår etter den første spådommen) -i 2012. (2)
Higgs partikkelen er en unik partikkel, ulika enhver annen: Den er partikkelen som alle andre kjente partikler samhandler med, og som gir dem masse. Uten Higgs partikkelen ville det ikke vært noen med masse i det hele tatt! Men her er den virkelig sprø tingen. Selv om standardmodellen ikke forutsa Higgs partikkelens 'masse, ble massen funnet å være i det bokstavelig talt mest usannsynlige området du kunne forvente å finne den.
Bilde 1. Higgs partikkelens masse i forhold til stabilitet
Som du kan se, ble Higgs-massen funnet i en liten flik av diagrammet merket 'metastabilitet'. Vi lar Grasso forklare hva dette betyr: Svært grovt sett er et ustabilt eller ikke-ødeleggende univers (røde områder) noe slikt de høres ut som: De er universer som umulig kan fungere. Et stabilt univers, derimot (grønt område), er universer som fungerer hele tiden. Til slutt er det 'metastabilitet' (gult område), noe som betyr at universet fungerer noen ganger, men ikke alltid. I det metastabile området settes Higgs partikkelen midlertidig til en verdi - verdien som får universet til å gå rundt - men en dag vil den falle til en annen verdi: Ja, det stemmer, en verdi med helt ny fysikk (siden Higgs deretter vil samhandle med alle andre partikler på en annen måte). Ikke bare er vi i det gule området (et sted hvor det er veldig vanskelig for Higgs å 'forbli'). Vi er i nesten den minste biten av det gule området: Noe som innebærer at våre Higgs-partikler vil være stabile i en superduper lang tid, men ikke alltid. En dag vil Higgs forandre seg, og vårt univers vil bli et annet - et der, på et øyeblikk, ingen av oss, ingen av våre planeter, stjerner osv. lenger eksisterer. Et der hele fysikken endres. Alt på et øyeblikk. Det er her, i dette området, vi fant Higgs partikkelen å være. Vi fant den i den minste, mest usannsynlige delen av det mest usannsynlige området der den kunne finnes.
Er et metastabilt univers mer bekreftende for en skaper i stedet for et stabilt univers?
Kanskje det ikke er noe godt svar. Den grunnleggende ideen er at jo mer usannsynlig verden er - jo mer vi finner at verdens parametere 'kunne' ha vært på ett vis, men i stedet opptar de de mest usannsynlige verdier på tvers av en rekke fenomener - jo større grunn har vi til å tenke at noe mistenkelig skjer. Hvis du fant en haug med steiner på en sti i form av en pil, kan du med rimelighet linke den til en tilfeldighet. Hvis du fant to sett med steiner milevis fra hverandre som peker i samme retning, kan du fortsatt gjøre det. Hvis du fant, ikke bare steiner formet som piler, men også piler skåret ut i trær, og så videre, vil du sannsynligvis bli mistenksom på at noe 'suspekt' skjer. Det 'kan' være bare tilfeldigheter, men likevel, sjansen for at det bare er tilfeldigheter virker gradvis mindre jo mer usannsynlige tilfeldigheter man finner.
..
For å adressere forslaget: "Det ser ut til at en skaper foretrekker et stabilt univers, men jeg kan gå glipp av noe". Det er en rekke (riktignok spekulative) grunner til at en skaper kan ha laget en metastabilt univers. En grunn kan være å overlate "ledetråder" til oss, for at verden ble skapt (i tråd med Grassos forslag ovenfor, at jo flere tilfeldigheter man finner ..desto mer sannsynlig evidens kan vi ha om skapelsen). En annen mulig årsak til å skape et metastabilt univers kan være å skape forskjellige epoker. Det er tross alt en grunnleggende del av de fleste større religioner, at verden vil være i en tilstand av fallen/ikke-perfekt, i veldig lang tid, men så en dag fundamentalt endre seg til en mer perfekt tilstand. Det kan være at metastabilitet er en brennende veke for fundamentalt å endre universets konstitusjon og funksjon - men dette blir spekulasjon.
Hugh Ross: Hvorfor universet er slik det er, side 146
Åpenbaringen beskriver den nye skapelsen som en dag vil erstatte universet, som et sted uten forfall, død eller grunn til sorg eller frustrasjon (se Åp. 21,4). De beskrivende detaljene innebærer at verken tyngdekraften eller elektromagnetismen vil eksistere der. Fysikken og dimensjonaliteten til den nye skapelsen vil være radikalt forskjellig fra lovene og dimensjonene som styrer det nåværende universet. Med ondskap for alltid borte, vil Gud erstatte universet med et rike som inkluderer ubegrensede forhold, intimitet, kjærlighet, glede og oppfyllelse.
Det er en annen måte å sette alt dette på. Se for deg en veldig bratt klippe med nesten ingen taggede kanter. Hvis du skulle trille en golfball mot kanten av denne klippen, hvor ville du forvente at den skulle havne? Svar: ett av to steder: enten et sted før kanten (dvs. på klippen før stupet) eller helt nederst. Sjansene for at ballen på en eller annen måte stopper på bare en liten tagget kant, vil være den mest usannsynlige tingen du kan forestille deg - lik de veldig kjente, og vel fortjent i så måte, berømte fjellgeitene:
Bilde 2. Fjellgeiter lever 'på randen'
Den observerte Higgs-verdien forteller oss at universet vårt er lik disse geitene. Eller for å bruke et annet brukbart bilde, bør du vurdere en tom kaffekopp. Hvis du skulle slippe ned en enkelt kaffedråpe, hvor forventer du å finne den? Svar: enten i kaffekoppen, eller utenfor den. Du forventer absolutt ikke å finne den perfekt balansert på kanten av kaffekoppen i 13,8 milliarder år, uten noen gang å falle til den ene eller den andre siden. Men dette er igjen hvordan Higgs-partikkelen - som vårt univers forutsetter - er lik.
Hvis du ruller nok golfballer ned en bratt avsats, vil én før eller siden falle (og forbli) på liten fremsats (lik fjellgeiter). Det ville ikke være veldig sjokkerende. Men universet vårt er litt mer lik 'at hver' golfball som rulles ned en bratt avsats, ligger på i den mest prekære posisjonen som er mulig, med ingen av dem på bunnen av en klippe.
Selv om vårt univers skulle vært ett av et uendelig antall potensielle multivers, ser vårt ut til å være lik det minst sannsynlige universet av alle, i flertallet av mulige universer.
For 20 år siden kunne Higgs-massen ha vært stort sett hva som helst, men det var en verdi som ble utpekt som spesiell: m_H = 125-126 GeV er grensen til stabilitetsregionen. Er det ikke ganske bemerkelsesverdig at den har denne spesielle verdien? Hvordan forklare det?
En forekomst av finjustering (f.eks. karbon-finjustering, se antropisk prinsipp) vil være bemerkelsesverdig. Men dusinvis av forskjellige, uavhengige tilfeller? Dette er som å plukke opp en mynt, snu den en gazillion ganger , den lander på 'kron' hver eneste gang; deretter plukke opp en seks-sidig terning, kaste den en gazillion ganger, og den lander på '1' hver eneste gang; deretter plukke opp en tolvsidig terning, riste den en gazillion ganger, den lander på '11' hver gang; og så videre.
Da fysikere observerte (effekten av) Higgs partikkelen for første gang i 2012, observerte de massen til å være veldig liten: 125 milliarder elektronvolt, eller 125 GeV. Målingen ble et godt eksempel på et problem som etterjager partikelfysikere og astrofysikere i dag: problemet med finjustering kontra naturlighet. (1)
For å forstå hva som er spesielt ved at den observerbare Higgs-massen er så lav, må du først vite at det faktisk er summen av to input: den rene Higgs-massen (som vi ikke kjenner) pluss bidrag fra alle de andre standardmodell partiklenes bidrag, kollektivt kjent som 'kvantekorreksjoner'.
Det andre tallet i ligningen er et enormt negativt tall, og beløper til rundt minus 10 ^ 18 GeV. Sammenlignet med det, er resultatet av ligningen, 125 GeV, ekstremt lite, nær null. Det betyr at det første tallet, den rene Higgs-massen, må være nesten det motsatte, for nesten å kansellere det. For noen fysikere er dette en uakseptabel rar tilfeldighet.
Observerbare parametere som ikke ser ut til å komme naturlig ut fra en teori, men i stedet må bevisst manipuleres for å passe, kalles 'finjustert'.
Grassos kommentar: Det reiser selvfølgelig spørsmålet: Finjustert av hvem? Overveielse er en prosess med tankeveide alternativer. Overveielse understreker bruken av logikk og fornuft. Avgjørelser blir vanligvis tatt etter overveielse som krever et sinn.
"Generelt sett er det vi ønsker fra teoriene våre - og på en eller annen måte vårt univers - at ingenting virker for konstruert."
Grassos kommentar: Med andre ord forutsetter vitenskap naturlighet, det vil si naturlige mekanismer. Skapt (contrived) betyr bevisst opprettet, i stedet for å ha oppstått naturlig eller spontant. Skapt, eller ordnet på en måte som virker kunstig.
I en teori, "når du ender opp med tall som er veldig forskjellige i størrelse, kan man innta et synspunkt om at dette bare er en representasjon av hvordan naturen fungerer, og at det ikke er noen spesiell betydning i størrelsen av tallene".
Grassos kommentar: Selvfølgelig kan man gjøre det, men på hvilke grunnlag? Hvis det er satt opp mengder, konstanter, tall eller størrelser, som er livstillatende, i stedet for ikke, og disse tallene kan være forskjellige og livsforhindrende, bør dette være evidens på at noe spesielt skjer. Noe, som er ganske unaturlig, eller designet av et sinn for spesifikke formål.
Higgs-massen krever finjustering i størrelsesorden 1:(10^34). Som alle finjusterende konstanter krever det en forklaring. Ikke alle fysikere ser situasjoner som blir beskrevet som finjustering som et problem. For dem trenger det ikke være en grunn til at to parametere har nesten like, motsatte verdier som resulterer i kansellering. Tilfeldigheter skjer tross alt.
Grassos kommentar: Det er sant, men hvorfor er det en rasjonell slutning, som tyder på tilfeldigheter, flaks eller tilfeldigheter, når oddsen eller sannsynligheten for å få det bestemte, livstillatende utfallet, er astronomisk liten?
Bilde 3. Det er en hårfin balanse mellom kjernekraft og elektromagnetisk kraft -der karbonbasert liv kan eksistere
Giuseppe Degrassi: Higgs masse og vakuumstabilitet i standardmodellen på NNLO 30. september 2013 (3)
Indikasjonen for en Higgs-masse i området 125–126 GeV er det viktigste resultatet fra LHC så langt. Hvis det ikke blir oppdaget noen ny fysikk på TeV-skalaen, vil den forbli et av de få og dyrebare hjelpemidlene for oss å forstå naturens styrende prinsipper. Den tilsynelatende nær 'kritiske' plassering til Higgs-parametrene kan da inneholde informasjon om fysikk på det dypeste nivået. Vi vet ikke om denne særegne kvasi-kritikken til Higgs-parameterne bare er en lunefull numerisk tilfeldighet eller er et varsel om en skjult sannhet.
Dette universet havnet tydeligvis i det mest usannsynlige, av alle mulige universer. Hvorfor?
PS: Vi vet at Herren er uransakeleig, men ikke ondsinnet. Det virker for Grasso som at beskjeden som han nå sender er veldig klar og ikke det minste subtil: Det er ingen ny fysikk utover standardmodellen (SM), og SM balanserer på randen av ustabilitet. Kanskje bedre å søke å forstå dette budskapet i stedet for å lete etter en annen gruppe unnskyldninger til å ignorere det. Dette kan være en rekke forbløffende tilfeldigheter. Men fremfor alt, er de helt forbløffende.
*Noen subjektive oppfatninger fra forfatteren, Angelo Grasso, er fjernet for å holde seg mest mulig til fakta, og hindre unødig forvirring.
Utvalgt og språklig tilrettelagt av Asbjørn E. Lund