التوافق الدقيق للكون
الفكرة الأساسية

الفكرة الأساسية من التوافق الدقيق للكون يمكن وصفها ببساطة بأن أي تغيير بسيط في الثوابت الفيزيائية للمادة سيؤدي إلى تغيير جذري في الكون يجعل من قيام الحياة كما نعرفها الآن أمرًا مستحيلًا. يقول ستيفن هوكينغ في كتابه الشهير تاريخ موجز للزمن: «قوانين العلم كما نعرفها الآن، تتضمن الكثير من الأرقام الاساسية مثل حجم الشحنة الكهربائية للاكترون والنسبة بين كتلة البروتون إلى الإلكترون.... الحقيقة المدهشة ان هذه الارقام تبدو وكأنها قد ضبطت بحيث يمكن أن تتطور الحياة».
مثلا لو أن القوة النووية القوية كانت أقوى ب 2% من قوتها الحالية، مع بقاء جميع الثوابت الأخرى بدون تغيير، ثنائي البروتون سيكون مستقرا وسيندمج مع الهيدروجين بدلا من الديوتيريوم والهليوم. وبالتالي فإن تغيرات كبيرة كانت ستحدث على فيزياء النجوم بحيث أنها ستمنع ظهور الحياة على الأرض، حيث أن ثنائي البروتون سيقوم بتعجيل الانصهار النووي البطيئ للهيدروجين في الديوتيريوم. لكان الذي يحدث أن يلتحم الهيدروجين بكل سهولة بحيث أن الهيدرجين الموجود في الكون كله سيستهلك خلال الدقائق الأولى للانفجار الكبير.
من الصعب إعداد صياغة دقيقة لفكرة التوافق الدقيق لكون الفيزيائين لم يعرفوا حتى الآن مدى استقلالية الثوابت الفيزيائية. حيث تحوي نظرية النموذج العياري الحالية على 25 معامل قابل للتعديل بحرية مع معاملات إضافية مثل الثابت الكوني. وبسبب كون نظرية النموذج العياري غير متسقة رياضيا تحت ظروف معينة (مثلا في الدرجات العالية من الطاقة)، يرى الفيزيائيين بأن النظرية ترتكز على نظريات أخرى مثل النظرية الموحدة العظمى، نظرية الأوتار أو نظرية الجاذبية الكمية الحلقية. في بعض النظريات، القيمة الحقيقية لبعض الثوابت الفيزيائية المستقلة تكون صغيرة مثل الواحد، كمثال الثابت الكوني يعتبر ثابت أساسي لكن المحاولات تمت أيضا لحسابه من خلال ثوابت أخرى ووفقا لمؤلف مثل هذه الحسابات فان: «القيمة الصغيرة للثابت الكوني تخبرنا بأن هناك دقة مدهشة وعلاقة غير متوقعة أبدا موجودة بين جميع المعاملات في نظرية النموذج العياري».
يعدد مارتن ريس الثوابت التي ينطبق عليها التوافق الدقيق للكون وهي:
N: النسبة بين القوة الكهرومغناطيسية إلى قوة الجاذبية بين زوج من البروتونات، حوالي 10‎36‎. وفقًا لريس، إذا كانت أصغر بكثير، يمكن أن يوجد فقط كون صغير وقصير العمر.
إبسيلون (ε): مقياس الكفاءة النووية للانصهار من الهيدروجين إلى الهيليوم هو 0.007: عندما تندمج أربع نيوكليونات في الهيليوم، يتم تحويل 0.007 (0.7٪) من كتلتها إلى طاقة. يتم تحديد قيمة ε جزئيًا من خلال القوة النووية القوية. إذا كانت 0.006، فلن يتمكن البروتون من الارتباط بالنيوترون، ويمكن أن يوجد الهيدروجين فقط، وستكون الكيمياء المعقدة مستحيلة. وفقًا لريس، إذا كانت أعلى من 0.008، فلن يوجد هيدروجين، حيث كان كل الهيدروجين قد اندمج بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم. يختلف علماء فيزيائيون آخرون، بحساب أن كمية الهيدروجين تبقى طالما أن ثابت اقتران القوة القوية يزيد بنسبة أقل من حوالي 50٪.
أوميغا (Ω) : المعروف باسم معامل الكثافة، هو الأهمية النسبية للجاذبية وطاقة التمدد في الكون. إنها نسبة كثافة الكتلة للكون إلى "الكثافة الحرجة" وهي تقريبًا 1. إذا كانت الجاذبية قوية جدًا مقارنة بالطاقة المظلمة والتوسع المتري الأولي، فإن الكون قد انهار قبل أن تتطور الحياة. إذا كانت الجاذبية ضعيفة جدًا، فلن تتشكل النجوم.
لامدا (Λ): يُعرف باسم الثابت الكوني، ويصف نسبة كثافة الطاقة المظلمة إلى كثافة الطاقة الحرجة للكون، مع الأخذ في الاعتبار بعض الافتراضات المعقولة مثل أن كثافة الطاقة المظلمة ثابتة. من حيث وحدات بلانك، وكقيمة طبيعية بلا أبعاد، Λ في حدود10‎−122‎ . هذا صغير جدًا لدرجة أنه ليس له تأثير كبير على الهياكل الكونية التي يبلغ قطرها أقل من مليار سنة ضوئية. كانت القيمة الأكبر قليلاً للثابت الكوسمولوجي ستؤدي إلى توسع الفضاء بسرعة كافية بحيث لا تتمكن النجوم والبنى الفلكية الأخرى من التكون.
َQ: تبلغ نسبة طاقة الجاذبية المطلوبة لسحب مجرة كبيرة بعيدًا عن الطاقة المكافئة لكتلتها حوالي10‎−5‎. إذا كانت صغيرة جدًا، فلا يمكن أن تتشكل النجوم. إذا كان حجمه كبيرًا جدًا، فلا يمكن للنجوم البقاء على قيد الحياة لأن الكون شديد العنف، وفقًا لريس.
D: عدد الأبعاد المكانية في الزمكان هو 3. يدعي "ريس" أن الحياة لا يمكن أن توجد إذا كان هناك 2 أو 4 أبعاد مكانية. يجادل ريس بأن هذا لا يمنع وجود الأوتار ذات عشرة أبعاد.
وأضاف Max Tegmark بأنه إذا كان هناك أكثر من بُعد زمني واحد، فلا يمكن التنبؤ بسلوك الأنظمة المادية بشكل موثوق من معرفة المعادلات التفاضلية الجزئية ذات الصلة. في مثل هذا الكون، لا يمكن أن تظهر الحياة الذكية القادرة على التلاعب بالتكنولوجيا. علاوة على ذلك، ستكون البروتونات والإلكترونات غير مستقرة ويمكن أن تتحلل إلى جسيمات لها كتلة أكبر من نفسها. (هذه ليست مشكلة إذا كانت الجسيمات لديها درجة حرارة منخفضة بما فيه الكفاية.)