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科学哲学や宇宙論において、人間原理（観測選択効果とも呼ばれる）とは、宇宙について可能な観測の範囲は、そもそもその宇宙が観測者を生み出す能力を持っている場合にのみ観測が可能であるという事実によって制限されるという命題である。人間原理の支持者は、この原理が、宇宙が知的生命体が存在するのに必要な年齢と基本的な物理定数を持っている理由を説明すると主張する。もしどちらかが大きく異なっていたら、観測を行う者は存在しなかっただろう。人間原理に基づく推論は、なぜ特定の測定された物理定数が他の任意の値ではなく、現在の値をとるのかという疑問に答えるため、また、宇宙が生命の存在のために微調整されているように見えるという認識を説明するために用いられてきた。
人間原理にはさまざまな定式化がある。哲学者ニック・ボストロムは30種類と数えているが、その根底にある原理は、それが伴う宇宙論的主張の種類に応じて「弱い」形式と「強い」形式に分けられる。[ 1 ]
この原理は、自然法則と宇宙のパラメーターが、地球上の生命と矛盾する値ではなく、既知の生命の条件と整合する値を持つという一連の観察結果を受けて定式化された。人間原理は、これは後天的な必然性であると述べている。なぜなら、生命が不可能であれば、それを観察する生命体は存在せず、したがって生命の存在は知られないからである。つまり、何らかの宇宙を観察することは可能でなければならず、したがって、そのような宇宙の法則と定数はその可能性に対応していなければならない。
「人間原理」の「人間原理」という用語は、誤称であると主張されてきた[ 2 ]。[注1 ]現在観察可能な炭素ベースの生命を特に取り上げているが、精緻に調整された現象のいずれも、人間の生命や何らかの炭素排他主義を必要とするものではない。[ 3 ] [ 4 ]生命の形態、あるいは重原子、石、星、銀河の形態であれば何でも構わない。人間や人間原理に特有のものは何も関係していない。[ 5 ]
人間原理は、この用語が複数の異なる概念に適用されてきたこともあり、混乱と論争を引き起こしてきた。この原理のあらゆるバージョンは、宇宙のより深い物理的理解の探求を阻害していると非難されてきた。弱い人間原理の批判者は、反証可能性の欠如は非科学的であることを意味し、したがって本質的に役に立たないと指摘する。トートロジーではない、より強い人間原理の変形は、一部の人々から論争の的となる主張を依然として行う可能性があるが、それらは経験的検証に依存するだろう。
1961年、ロバート・ディッケは、生きている観測者から見た宇宙の年齢はランダムではないと指摘した。 [ 6 ]その代わりに、生物学的要因によって宇宙は多かれ少なかれ「黄金時代」にあり、若すぎず老いすぎず、制約されている。[ 7 ]もし宇宙が現在の年齢の10分の1の年齢であったなら、特に炭素などの金属量（水素とヘリウム以外の元素のレベル）が核合成によって十分に蓄積される時間はなかっただろう。小さな岩石惑星はまだ存在していなかった。もし宇宙が実際の10倍の年齢であったなら、ほとんどの星は主系列にとどまるには古すぎて、最も暗い赤色矮星を除いて白色矮星に変わり、安定した惑星系はすでに終焉を迎えていただろう。このように、ディッケは物理学の定数から構成される大きな無次元数と宇宙の年齢との一致を説明し、この一致がディラックの可変G理論の着想源となった。
ディッケは後に、宇宙の物質の密度はビッグクランチを防ぐために必要な臨界密度とほぼ正確に一致しているに違いないと推論した（「ディッケの偶然の一致」の議論）。最新の測定では、観測されたバリオン物質の密度と、暗黒物質の量に関するいくつかの理論的予測がこの臨界密度の約30%を占め、残りは宇宙定数によってもたらされることを示唆している可能性がある。スティーブン・ワインバーグ[ 8 ]はこの事実について人間原理的な説明を与えた。彼は、宇宙定数の値が著しく低く、素粒子物理学が予測する値よりも約120桁小さいことを指摘した（これは「物理学における最悪の予測」と表現されている）。[ 9 ]しかし、宇宙定数が観測値よりも数桁大きい場合、宇宙は壊滅的なインフレーションに見舞われ、星の形成、ひいては生命の形成が不可能になるだろう。
4 つの基本相互作用を支配する無次元物理定数(微細構造定数など)の観測値は、一般的に見られる物質の形成、そしてその後の生命の出現を可能にするために微調整されているかのようにバランスが取れています。 [ 10 ]強い相互作用がわずかに増加すると (一部の著者では最大 50% まで[ 11 ] ]、二中性子と二陽子が結合し、初期宇宙のすべての水素がヘリウムに変換されます。[ 12 ]同様に、弱い相互作用が増加すると、すべての水素がヘリウムに変換されます。水と、十分に長寿命で安定した星は、どちらも知られている生命の出現に不可欠なものですが、存在しなくなります。[ 13 ]より一般的には、4 つの基本相互作用の相対的な強さのわずかな変化が、宇宙の年齢、構造、および生命の能力に大きな影響を与える可能性があります。
「人間原理」という言葉は、ブランドン・カーターが1973年のクラクフ・シンポジウムに寄稿した論文で初めて登場した。理論天体物理学者であるカーターは、人間は宇宙において特権的な地位を占めていないとするコペルニクス原理に反論する形で、人間原理を明確にした。カーターは、「我々の立場は必ずしも中心的ではないが、必然的にある程度特権的な立場にある」と述べた。 [ 14 ]具体的には、カーターは、宇宙のすべての大きな領域と時間は統計的に同一でなければならないとする完全宇宙原理を正当化するためにコペルニクス原理を用いることに反対した。後者の原理は定常宇宙論の根底にあるが、定常宇宙論は1965年の宇宙マイクロ波背景放射の発見によって最近反証された。この発見は、宇宙が時間とともに根本的に変化してきたこと（例えばビッグバンによる変化）の明白な証拠であった。
カーターは人間原理を2つの形態に分類した。1つは宇宙における特権的な時空位置の人間による選択のみを指す「弱い」形態であり、もう1つは物理学の基本定数の値を扱う、より議論の余地のある「強い」形態である。
カーターの1973年の論文以来、人間原理という用語は、彼のものとは重要な点で異なる多くのアイデアを包含するように拡張されてきた。特に混乱を招いたのは、ジョン・D・バローとフランク・ティプラーによる1986年の著書『人間宇宙論原理』[ 15 ]で、この本は、次のセクションで説明するように、カーターとは異なる方法で「弱い」人間原理と「強い」人間原理を区別した。
カーターは、何らかの形の人間原理を最初に持ち出した人物ではない。ルートヴィヒ・ボルツマンは、現代科学において人間原理的推論を最初に用いた人物の一人かもしれない。ビッグバンの知識が生まれる以前、ボルツマンの熱力学的概念は、説明のつかないほどエントロピーの低い宇宙像を描き出していた。ボルツマンはいくつかの説明を提案したが、そのうちの1つは、エントロピーの低い領域、すなわちボルツマン宇宙を生み出す可能性のあるゆらぎに依拠していた。このモデルでは宇宙の大部分は特徴のないものであるが、ボルツマンにとって、人類がたまたまボルツマン宇宙に住んでいることは驚くべきことではない。なぜなら、そこは知的生命が発達し、維持できる唯一の場所だからである。[ 16 ] [ 17 ]
進化生物学者の アルフレッド・ラッセル・ウォレスは、 1904年にはすでに人間原理を予見していた。「我々の周りに存在すると知っているような広大で複雑な宇宙は、人間に至る生命の秩序ある発展にあらゆる点で正確に適応した世界を生み出すために、絶対に必要だったのかもしれない。」[ 18 ]
1957年、ロバート・ディッケは次のように書いた。「宇宙の年齢は『現在』ランダムではなく、生物学的要因によって規定されている[...][物理学の基本定数の値の変化]は、この問題を考察する人間の存在を排除するだろう。」[ 19 ]
ブランドン・カーターによれば、弱い人間原理（WAP）は、「…宇宙における私たちの位置は、観察者としての私たちの存在と両立する限りにおいて、必然的に特権的なものである」と述べている。 [ 14 ]カーターにとって、「位置」とは時間と空間における私たちの位置を指す。カーターはさらに、強い人間原理（SAP）を次のように定義している。
宇宙（そしてそれに依存する根本的なパラメーター）は、ある段階でその内部に観測者を創造することを許容するものでなければならない。デカルトの言葉を借りれば、「我思う、ゆえに世界は存在する」。
ラテン語のタグ（「我思う、ゆえに世界はこうである」という意味）は、「～でなければならない」が我々の存在という事実からの演繹を示していることを明確にしており、したがってこの主張は自明の理である。
ロジャー・ペンローズは弱形式について次のように説明した。
この議論は、なぜ現在の地球上に（知的）生命が存在するのにちょうど良い条件が揃っているのかを説明するために使用できます。もし条件がちょうど良くなかったら、私たちは今ここにいるのではなく、別の場所で、別の適切な時期に存在しているはずです。この原理は、ブランドン・カーターとロバート・ディッケによって、物理学者を長年悩ませてきた問題を解決するために非常に効果的に使用されました。その問題は、物理定数（重力定数、陽子の質量、宇宙の年齢など）の間で成り立つことが観測されているさまざまな驚くべき数値関係に関するものでした。このことの不可解な点は、これらの関係のいくつかは地球の歴史の現在の時代にのみ成り立つため、私たちは偶然にも（数百万年の誤差はあるものの）非常に特別な時代に生きているように見えることでした。これは後にカーターとディッケによって、この時代が太陽のような主系列星と呼ばれるものの寿命と一致しているという事実によって説明されました。他のどの時代においても、問題となっている物理定数を測定できる知的生命体は存在しないだろう、という議論が展開された。つまり、その偶然の一致は、まさにその偶然の一致が成り立つ特定の時代にのみ知的生命体が存在するからこそ成り立つに違いない、というわけだ。
— 『皇帝の新しい心』第10章
これがもっともらしい理由の一つは、人類が進化できた場所や時代が他にもたくさんあるということである。しかし、強い原理を適用すると、宇宙は一つしか存在せず、基本的なパラメータのセットも一つしかない。そこでカーターは二つの可能性を提示する。第一に、人間は自らの存在を利用してパラメータについて「予測」を行うことができる。しかし第二に、「最後の手段として」、人間はこれらの予測を、実際には複数の宇宙、つまり現在マルチバース（カーターの用語では「ワールドアンサンブル」）と呼ばれる、おそらく無限に広がる宇宙の集合体が存在すると仮定することで説明に変換することができる。マルチバースでは、パラメータ（そしておそらく物理法則）は宇宙ごとに異なる。こうして強い原理は、弱い原理と同様に、選択効果の一例となる。マルチバースを仮定することは、通常の科学では到底及ばないと思われる、物理法則がなぜ我々が観察する特定の形をとるのか、そしてなぜ他の形をとらないのかについて、少なくとも部分的な洞察を与えてくれるかもしれない、根本的な一歩である。
1986年の著書『人間原理的宇宙論』の中で、ジョン・バロウとフランク・ティプラーはカーターの考えから逸脱し、WAPとSAPを異なる形で定義している。[ 20 ] [ 21 ]バロウとティプラーによれば、WAPとは次のような考え方である。[ 22 ] : 16
観測されるすべての物理量および宇宙量の値は、等しく確率が高いわけではなく、炭素を基盤とする生命が進化できる場所が存在するという条件と、宇宙がすでにそのような進化を遂げるのに十分な年齢であるという条件によって制限された値をとる。
カーターとは異なり、彼らはその原理を「観測者」だけでなく「炭素ベースの生命体」に限定している。より重要な違いは、彼らがWAPを微細構造定数、時空次元数、宇宙定数といった基本的な物理定数に適用している点である。これらはカーターのSAPに含まれるトピックである。
バローとティプラーによれば、SAPは「宇宙は、その歴史のある段階で生命がその中で発生することを可能にする特性を持たなければならない」と述べている。[ 22 ] : 21これはカーターのSAPと非常によく似ているように見えるが、「しなければならない」は命令形であり、バローとティプラーがそれぞれ提案したSAPの次の3つの可能な詳細化によって示されている。[ 23 ]
哲学者ジョン・レスリー[ 24 ]とニック・ボストロム[ 17 ]は、バローとティプラーのSAPをカーターの根本的な誤解として否定している。ボストロムによれば、カーターの人間原理は単に「人間バイアス」、つまり人間選択効果（ボストロムは「観察」選択効果と呼ぶ）によって生じるバイアス、つまり結果を得るためには観察者の存在が必要であることを考慮に入れるよう警告しているに過ぎない。彼は次のように書いている。
多くの「人間原理」は単純に混同されている。特にブランドン・カーターの先駆的な論文から着想を得たものの中には、妥当なものもあるが、それらは実際の科学的研究を行うには弱すぎる。特に、既存の方法論では、現代の宇宙論から観測的な結果を導き出すことができないと私は主張する。これらの理論は明らかに天文学者によって経験的に検証されており、実際に検証されているにもかかわらずである。この方法論的なギャップを埋めるには、観測選択効果をどのように考慮に入れるべきかについて、より適切な定式化が必要である。
ボストロムは「強い自己サンプリング仮定」（SSSA）と呼ばれる概念を定義している。これは「各観測者モーメントは、その参照クラス内のすべての観測者モーメントのクラスからランダムに選択されたかのように推論すべきである」という考え方である。このように観測者の経験を「観測者モーメント」のシーケンスに分析することで、ある種のパラドックスを回避するのに役立つが、主な曖昧さは適切な「参照クラス」の選択にある。カーターのWAPの場合、これは我々の宇宙におけるすべての現実または潜在的な観測者モーメントに対応する可能性がある。彼のSAPの場合、これはマルチバース内のすべての観測者モーメントに対応する可能性がある。ボストロムの数学的展開は、参照クラスを広すぎたり狭すぎたりすると直感に反する結果につながることを示しているが、彼は理想的な選択肢を提示することはできない。
ユルゲン・シュミットフーバーによれば、人間原理は基本的に、自分の存在と両立する宇宙に自分がいる条件付き確率は常に1であると述べているにすぎない。それは「明日重力は変わらない」といった非自明な予測を一切許容しない。予測力を高めるには、代替宇宙の事前分布に関する追加の仮定が必要となる。[ 25 ] [ 26 ]
劇作家であり小説家でもあるマイケル・フレインは、 2006年の著書『ヒューマン・タッチ』の中で、強い人間原理の一形態について述べており、彼が「宇宙の中心的な奇妙さ」と特徴づけるものを探求している。[ 27 ]
これは単純なパラドックスだ。宇宙は非常に古く、非常に広大だ。それに比べて、人類は宇宙のほんの一角における、ごく小さな、しかもごく最近になって生じた存在に過ぎない。しかし、宇宙が非常に広大で古いのは、私たちがここに存在し、そう言えるからに他ならない。そしてもちろん、私たちがここにいようといまいと、宇宙は宇宙であるということを、私たちは皆よく知っている。
カーターは自身の考えのトートロジー的な側面に焦点を当てたため、多くの混乱を招いた。実際、人間原理的推論が科学者の関心を引くのは、上記の形式的な定義には暗黙のうちに含まれているある事柄、すなわち、人間は「基本パラメータ」、つまり無次元の物理定数とビッグバンの初期条件の値が異なる他の宇宙の存在を真剣に検討すべきであるという点である。カーターらは、そのような宇宙のほとんどでは生命は存在し得ないと主張してきた。言い換えれば、人間が住む宇宙は生命を許容するように微調整されているのである。コリンズとホーキング（1973）は、当時未発表だったカーターの大きなアイデアを、「宇宙は一つではなく、あらゆる可能な初期条件を持つ無限の宇宙の集合体が存在する」という仮説として特徴づけた。[ 28 ]これが認められれば、人間原理は我々の宇宙の微調整に対するもっともらしい説明を提供する。「典型的な」宇宙は微調整されていないが、十分な数の宇宙があれば、ごく一部は知的生命を支えることができる。我々の宇宙はそのような宇宙の1つであるはずなので、観測された微調整は驚くべきことではないはずだ。
哲学者たちは何世紀にもわたって関連する概念を議論してきたが、1970年代初頭には、ある種のマルチバースを生み出す唯一の真の物理理論は量子力学の多世界解釈であった。これは初期条件の変動を許容するが、真に基本的な定数の変動は許容しない。それ以来、マルチバースを生み出すための多くのメカニズムが提案されてきた。マックス・テグマークのレビューを参照のこと。[ 29 ] 1980年代の重要な発展は、インフレーション理論と、初期宇宙における対称性の破れによっていくつかのパラメータが決定されるという仮説の組み合わせであり、これにより、これまで「基本定数」と考えられていたパラメータが非常に大きな距離にわたって変動することが可能になり、カーターの弱い原理と強い原理の区別が曖昧になった。21世紀の初めには、空間次元の数を含む、実質的にすべての定数を変化させるメカニズムとしてストリングランドスケープが登場した。 [注2 ]
基本的なパラメータが多数の異なる可能性（それぞれが何らかの宇宙で実際に存在する）から選択されるという人間原理の考え方は、自由パラメータを持たない万物の理論に対する物理学者の伝統的な希望とは対照的です。アルバート・アインシュタインは、「私が本当に興味を持っているのは、神が世界の創造において何らかの選択権を持っていたかどうかです」と述べています。2002年、「万物の理論」の有力候補である弦理論の支持者の中には、選択する自由パラメータがなくなるため、「人間原理の終焉」を宣言した者もいました[ 30 ] 。しかし、2003年にレナード・サスキンドは、「… 風景は想像を絶するほど広大で多様である可能性が高いように思われます。これが人間原理に信憑性を与える振る舞いです」と述べています[ 31 ]。
現代における設計論証の形態は、インテリジェント・デザインによって提示されている。インテリジェント・デザインの支持者は、カーターによる人間原理の定式化に（部分的に）先行した微調整の観察を、知的な設計者の存在の証拠としてしばしば引用する。インテリジェント・デザインの反対者は、他の宇宙が存在すると仮定する者だけではない。彼らはまた、反人間主義的に、宇宙はしばしば主張されるほど微調整されていない、あるいは微調整を単純な事実として受け入れることは、知的な創造主の考えほど驚くべきことではないと主張するかもしれない。さらに、微調整を受け入れたとしても、ソーバー（2005）[ 32 ]と池田とジェフリーズ[ 33 ] [ 34 ]は、慣習的に述べられている人間原理は実際にはインテリジェント・デザインを損なうと主張している。
ポール・デイヴィスの著書『ゴルディロックスの謎』（2006年）は、微調整論争の現状を詳細に検討し、その論争に対する以下の反応を列挙して結論付けている。[ 7 ]： 261-267
ここでは、リー・スモーリンの宇宙論的自然選択モデル（多産宇宙とも呼ばれる）は省略されている。このモデルは、宇宙には、我々の宇宙に似ているほど多く存在する「子孫」がいると提唱している。ガードナー（2005）も参照のこと。[ 35 ]
明らかに、これらの仮説はそれぞれパズルのいくつかの側面を解決する一方で、他の側面は未解決のまま残している。カーターの支持者は、人間原理に基づく説明としてオプション3のみを認めるだろうが、3から6まではバローとティプラーのSAPの異なるバージョンでカバーされている（ティプラー1994のように、7が4の変種とみなされる場合は、7も含まれる）。
少なくともカーターが構想した人間原理は、宇宙全体よりもはるかに小さなスケールに適用できる。例えば、カーター（1983）[ 36 ]は、通常の推論の流れを逆転させ、進化の記録を解釈する際には、宇宙論的および天体物理学的考察を考慮に入れなければならないと指摘した。このことを念頭に置いて、カーターは、宇宙の年齢の最良の推定値を考慮すると、ホモ・サピエンスに至る進化の連鎖は、おそらく確率の低いリンクが1つか2つしか存在しないだろうと結論付けた。
微調整はそれ自体は全く驚くべきことではなく、私たちの置かれた視点からのみ驚くべきことであり、その視点は問題から除外されなければならないと主張する人もいる。この議論は、2021年にデイヴィッド・ショーヴェが自然法に関する著作の中で述べたもので、これは神の問題、ひいては宇宙論と結びついている。宇宙は、そこから生まれた人間のように生命を重んじる人々にとってのみ驚くべきものである。同様に、宝くじの番号は、それ自体が価値を持つ金額と結びついていない限り、特別なものではない。観察者が自発的に生命を重んじるという事実によって促進されるこの生命の価値付けがなければ、宇宙のパラメーターは、お金に興味のない観察者にとって当選した宝くじのチケットが驚くべきものでないのと同様に、驚くべきものではない。ショーヴェは次のように主張している。[ 37 ]
生命を支える宇宙から生まれ、その一部である人々が、生命を支える宇宙を、生命を支えない宇宙よりも高く評価するのは、おそらく驚くべきことではないだろう。ちょうど、お金が重要な社会から生まれ、その一部である人が、宝くじで当選番号を引くことを、落選番号を引くことよりも高く評価するのと同じように。このことを考慮すると、私たちの宇宙の微調整に驚く理由はもはや何もない。それは、私たちにとって何ら興味深いものが存在しない宇宙の微調整に驚く理由がないのと同じである。
カーターのWAPは単なる科学者への助言であり、議論の余地のある主張ではないため、観測による証拠は存在しない。宇宙が生命を支えるために「必要」であるとするバローのSAPの明白な検証方法は、我々の宇宙以外の宇宙に生命の証拠を見つけることである。他の宇宙は、ほとんどの定義において観測不可能である（そうでなければ、我々の宇宙の一部に含まれることになる）。したがって、原理的には、観測者が存在できない宇宙を観測することによってバローのSAPを反証することはできない。
哲学者ジョン・レスリー[ 38 ]は、カーターSAP（マルチバースを含む）が以下を予測すると述べている。
ホーガン[ 39 ]は、すべての基本定数が厳密に決定されているとしたら非常に奇妙だと強調している。なぜなら、そうなると明らかな微調整に対する簡単な説明がなくなってしまうからだ。実際、人間はバローとティプラーのSAPのようなものに頼らざるを得ないかもしれない。そのような宇宙では生命が維持されないという選択肢はないだろう。
パラメータ値の確率的予測は、以下の条件が満たされた場合に行うことができる。
値Xを観測する確率は、 N ( X ) P ( X )に比例します。この種の分析の一般的な特徴は、基本的な物理定数の期待値が「過剰調整」されてはならないということです。つまり、完全に調整された予測値 (例えばゼロ) がある場合、観測値は生命が存在できるために必要な範囲を超えて、その予測値に近づく必要はありません。宇宙定数の小さくても有限な値は、この意味で成功した予測とみなすことができます。
人間原理の証拠として認められないものの一つは、地球や太陽系が宇宙において特権的な位置を占めているという証拠であり、これはコペルニクス原理に反する（この原理に対する反証の可能性については、コペルニクス原理を参照）。ただし、その位置が観察者としての我々の存在にとって必要条件であると考える理由がある場合は別である。
フレッド・ホイルは、天体物理学的現象を予測するために人間原理的な推論を持ち出した可能性がある。彼は、地球上に炭素12原子核を基盤とする生命体の普及から、炭素12原子核にはトリプルアルファ過程を介して恒星内部での合成を促進する未発見の共鳴が存在するに違いないと推論したと言われている。そして彼は、この未発見の共鳴のエネルギーを760万電子ボルトと計算した。[ 40 ] [ 41 ]ウィリー・ファウラーの研究グループはすぐにこの共鳴を発見し、その測定されたエネルギーはホイルの予測に近いものであった。
しかし、2010年にヘルゲ・クラーグは、ホイルが予測を行ったのは1953年であり、人間原理に基づく推論が注目されるようになったのは1980年以降であるため、ホイルは予測を行う際に人間原理に基づく推論を用いていないと主張した。彼はこれを「人間原理に基づく神話」と呼び、ホイルらは共鳴現象の発見から数十年後に、炭素と生命との関連性を事後的に作り出したのだと述べた。
予測の歴史的状況とその後の実験的検証を調査すると、ホイルと彼の同時代人は炭素原子核内のレベルを生命とは全く関連付けていなかったことがわかる。[ 42 ]
ドン・ペイジは、宇宙インフレーション理論全体を次のように批判した。[ 43 ]彼は、ビッグバン起源の宇宙で熱力学的時間の矢を可能にする初期条件には、初期特異点において宇宙のエントロピーが低く、したがって極めて起こりにくいという仮定が含まれていなければならないと強調した。ポール・デイヴィスは、人間原理のインフレーション版を持ち出すことでこの批判に反論した。[ 44 ]デイヴィスは、観測された熱力学的時間の矢を説明するために、可視宇宙の初期状態（インフレーション前に微小な空間を満たしていた）がランダムな量子ゆらぎのために非常に低いエントロピー値を持つ必要があるという前提を受け入れたが、この事実を理論の利点とみなした。観測可能な宇宙が成長した微小な空間領域が、インフレーション後の宇宙に時間の矢を持たせるために極めて秩序立っていなければならなかったという事実は、他のビッグバン理論が必要とする初期エントロピー状態に関する「アドホック」な仮説を採用する必要性を排除する。
弦理論は、「背景」または「真空」と呼ばれる多数の可能な宇宙を予測します。これらの真空の集合はしばしば「マルチバース」または「人間原理的ランドスケープ」または「弦ランドスケープ」と呼ばれます。レナード・サスキンドは、多数の真空の存在が人間原理的推論を確固たるものにすると主張しました。つまり、観測者が存在することを可能にするような性質を持つ宇宙のみが観測され、そのような性質を持たないおそらくはるかに大きな宇宙の集合は気づかれないままです。[ 31 ]
スティーブン・ワインバーグ[ 45 ]は、人間原理は無神論を信奉する宇宙論者によって利用される可能性があると考えており、弦のランドスケープにそれを適用すると「我々が観測する自然定数が、慈悲深い創造主によって微調整されることなく生命に適した値をとることができる理由を説明できるかもしれない」ため、この原理を現代科学の「転換点」と呼んでいる。デイビッド・グロスをはじめ、ルボシュ・モトル、ピーター・ウォイト、リー・スモーリンらは、これは予測的なものではないと主張している。マックス・テグマーク[ 46 ]、マリオ・リビオ、マーティン・リース[ 47 ]は、物理理論が受け入れられるためには、その理論の一部の側面が観測可能かつ/または検証可能であるだけでよく、広く受け入れられている多くの理論は、現状では完全に検証可能とは程遠いと主張している。
ユルゲン・シュミットフーバー（2000～2002年）は、レイ・ソロモノフの普遍的帰納的推論の理論とその拡張は、限られた一連の物理的観測と、宇宙の可能な説明の集合に関する事前分布が与えられた場合に、あらゆる理論に対する我々の信頼を最大化するための枠組みを既に提供していると指摘している。
王志偉とサミュエル・L・ブラウンスタインは、宇宙における生命の存在は様々な基本定数に依存していることを証明した。これは、これらの定数を完全に理解しなければ、宇宙が生命のために知的に設計されていると誤って認識してしまう可能性があることを示唆している。この見解は、私たちの宇宙が生命を支える能力において唯一無二であるという見方に異議を唱えるものである。[ 48 ]
次元には空間的（双方向）と時間的（一方向）の 2 種類がある。 [ 50 ]空間次元の数をN、時間次元の数をTとする。N = 3、T = 1であることは、弦理論で提唱されているコンパクト化された次元（今日まで検出されていない）を除けば、 Nが3 と異なり、T が1 と異なる場合の物理的結果に訴えることで説明できる。この議論はしばしば人間原理的な性格を持ち、完全な概念が流行する前ではあるが、おそらくこの種の議論としては最初のものである。
宇宙の次元性が特別であるという暗黙の考えは、最初にゴットフリート・ヴィルヘルム・ライプニッツに帰せられ、彼は『形而上学論考』の中で、世界は「仮説としては最も単純であり、現象としては最も豊かである」と示唆した。[ 51 ]イマヌエル・カントは、3次元空間は万有引力の逆二乗法則の結果であると主張した。カントの議論は歴史的に重要であるが、ジョン・D・バロウは「それは結論を逆にしてしまっている。自然界で逆二乗の力の法則が見られるのは、空間の3次元性によるものであり、その逆ではない」と述べている（バロウ 2002:204）。[注3 ]
1920年、ポール・エーレンフェストは、時間次元が1つしかなく、空間次元が3つ以上ある場合、惑星の太陽の周りの軌道は安定しないことを示す。銀河の中心を回る恒星の軌道についても同様である。[ 52 ]エーレンフェストはまた、空間次元が偶数の場合、波動インパルスの異なる部分は異なる速度で伝わることも示す。空間次元がkで正の整数である場合、波のインパルスは歪みます。1922 年、ヘルマン・ワイルは、マクスウェルの電磁気理論は4 次元多様体の場合にのみ作用の観点から表現できると主張しました。 [ 53 ]最後に、タンゲリーニは 1963 年に、空間次元が 3 を超えると、原子核の周りの電子軌道は安定できず、電子は原子核に落ち込むか、分散するかのどちらかになることを示しました。[ 54 ]
マックス・テグマークは、前述の議論を次のような人間原理的な観点から展開している。[ 55 ] Tが 1 と異なる場合、関連する偏微分方程式の知識から物理システムの挙動を確実に予測することはできない。このような宇宙では、技術を操作できる知的生命体は出現しない。さらに、T > 1の場合、陽子と電子は不安定になり、自身よりも質量の大きい粒子に崩壊する可能性があるとテグマークは主張する。（粒子の温度が十分に低い場合は、これは起こらない。）[ 55 ]最後に、N < 3の場合、あらゆる種類の重力が問題となり、宇宙はおそらく観測者を収容するには単純すぎるだろう。たとえば、N < 3の場合、神経は交差せずに交差することはできない。[ 55 ]したがって、人間原理やその他の議論は、 N = 3かつT = 1の場合を除くすべてのケースを排除する。これは、私たちの周りの世界を記述している。
一方、理想単原子ガスが自己重力によってブラックホールを生成するという観点から、Wei-Xiang Fengは、 (3 + 1)次元時空が限界次元であることを示した。さらに、これは「正の」宇宙定数を持つ「安定な」ガス球を可能にする唯一の次元である。しかし、観測された宇宙定数の正の値が小さいため、質量球が約10 21太陽質量より大きい場合、自己重力ガスは安定に束縛されない。 [ 56 ]
2019年、ジェームズ・スカーギルは、複雑な生命は2つの空間次元で可能であると主張した。スカーギルによれば、純粋にスカラー的な重力理論は局所的な重力を可能にする可能性があり、2Dネットワークは複雑なニューラルネットワークに十分である可能性がある。[ 57 ] [ 58 ]
形而上学的な論争や憶測の中には、例えば、ピエール・テイヤール・ド・シャルダンの初期の宇宙観、すなわちキリスト中心の宇宙観を支持しようとする試み（『オメガ・ポイント』を参照）があり、これは、より古い概念である「創造継続（creatio continua ）」ではなく、「進化的創造（creatio evolutiva ）」を表現している。[ 59 ]厳密に世俗的で人間主義的な観点からは、人間を再び中心に据えることも可能であり、宇宙論における人為的な転換となる。[ 59 ]カール・W・ギバーソン[ 60 ]は簡潔に次のように述べている。
そこから浮かび上がってくるのは、宇宙論がついにポストモダン的な創造神話の素材を手に入れたかもしれないという 示唆である。
ウィリアム・シムズ・ベインブリッジは、歴史の終わりに未来のオメガポイントが存在するというド・シャルダンの楽観論に反対し、論理的に言えば、人類はギリシャ文字のオミクロンポイント、つまり終わりに向かって進むのではなく、そこに閉じ込められていると主張した。なぜなら、人間原理が、宇宙が我々の進化がこの時点まで適していることだけを要求するならば、宇宙は我々のさらなる技術的進歩を支えるような特性を何も持たないからである。[ 61 ]
人間原理に関する現存する包括的な研究としては、宇宙論学者ジョン・D・バローと、宇宙論学者であり数理物理学者でもあるフランク・J・ティプラーによる著書『人間原理的宇宙論』が挙げられる。本書では、著者らが発見したものを含め、既知の多くの人間原理的偶然の一致や制約が詳細に解説されている。本書は主に理論天体物理学の著作であるが、量子物理学、化学、地球科学にも触れている。一章を丸ごと使って、ホモ・サピエンスは天の川銀河で唯一の知的生命体である可能性が高いと主張している。
本書は、著者らが人間原理に関連すると考える思想史の多くのトピックを幅広く概観することから始まる。なぜなら、著者らは、その原理が目的論やインテリジェント・デザインの概念に重要な先例を持っていると考えているからである。彼らは、フィヒテ、ヘーゲル、ベルクソン、アルフレッド・ノース・ホワイトヘッドの著作、そしてテイヤール・ド・シャルダンのオメガポイント宇宙論について論じている。バローとティプラーは、目的論的推論と目的論的推論を注意深く区別している。前者は、秩序には必然的な目的がなければならないと主張するのに対し、後者は、秩序には計画された原因がなければならないと、より控えめに主張する。彼らは、この重要だがほとんど見過ごされてきた区別を、LE ヒックスによる1883年のあまり知られていない本に帰している。[ 62 ]
知的生命の出現を要求しながら、その最終的な絶滅の可能性には無関心でいるという原理にはほとんど意味がないと考えたバローとティプラーは、最終的人間原理（FAP）を提唱した。すなわち、知的情報処理は宇宙に存在しなければならず、一度存在すれば決して消滅することはない、というものである。[ 63 ]
バローとティプラーは、FAPは有効な物理的記述であると同時に「道徳的価値観と密接に関連している」と主張している。FAPは宇宙の構造に強い制約を課しており、その制約はティプラーの『不死の物理学』でさらに展開されている。[ 64 ]そのような制約の1つは、宇宙はビッグクランチで終焉を迎える必要があるということだが、これは1998年以降、非常に遠方の超新星の観測に基づいてダークエネルギーについて暫定的に導き出された結論を考慮すると、ありそうもない。
マーティン・ガードナーは、バローとティプラーの著書のレビュー[ 65 ]の中で、彼らの本の最後の2つの文を引用して、完全にばかげた人間原理（CRAP）を定義しているとしてFAPを嘲笑した。
オメガポイントに到達した瞬間、生命は単一の宇宙だけでなく、論理的に存在が可能なすべての宇宙において、すべての物質と力を支配するようになる。生命は論理的に存在しうるすべての宇宙のすべての空間領域に広がり、論理的に知り得るすべての知識を含む無限量の情報を蓄積する。そして、これが終わりである。[ 66 ]
カーターは、「人間中心」という言葉を選んだことについて、しばしば後悔の念を表明している。なぜなら、この言葉は、より広範な非人間の知能を排除して、特に人間に関わる原理であるという誤解を招く印象を与えるからである。[ 67 ]他の人々[ 68 ]は、「原理」という言葉は選択効果の単純な適用を説明するには大げさすぎると批判している。
カーターのSAPに対する一般的な批判は、それが物理的な説明の探求を阻害する安易なデウス・エクス・マキナであるという点である。ペンローズの言葉を再び引用すると、「理論家は、観察された事実を説明するのに十分な理論を持っていない場合に、この理論を持ち出す傾向がある」[ 69 ] 。
カーターのSAPとバローとティプラーのWAPは、自明の理あるいは些細なトートロジーとして退けられてきた。つまり、これらの主張は論理形式によってのみ真であり、実質的な主張がなされ、現実の観察によって裏付けられているわけではない。そのため、これらは「物事が違っていたら、違っていただろう」という、もっともらしい言い回しに過ぎないと批判されている。確かにそれは正しい主張ではあるが、ある事実上の選択肢が別の選択肢よりも優れていると主張するものではない。
バローとティプラーのSAPに対する批判者たちは、それは検証も反証もできないため、科学的声明ではなく哲学的声明であると主張している。同様の批判はマルチバース仮説に対しても向けられているが、反証可能な予測をしていると主張する者もいる[ 70 ]。この批判の修正版は、人類は生命、特に知的生命の出現についてほとんど理解していないため、各宇宙の観測者の数を計算することは事実上不可能であるというものである。また、基本定数の関数としての宇宙の事前分布は、任意の望ましい結果を得るために容易に変更できる[ 71 ] 。
多くの批判は、バローとティプラーの人間原理宇宙論原理のような、強い人間原理のバージョンに焦点を当てています。これらは、生命の存在を物理学の観測可能な定数の必要条件として説明する傾向のある目的論的な概念です。同様に、スティーブン・ジェイ・グールド[ 72 ] [ 73 ]、マイケル・シャーマー[ 74 ]らは、より強い人間原理のバージョンは、既知の原因と結果を逆転させているように見えると主張しています。グールドは、宇宙が私たちの種類の生命に有利になるように微調整されているという主張を、ソーセージが現代のホットドッグのパンに収まるように長くて細いように作られたと言うことや、船がフジツボを収容するために発明されたと言うことに例えました。これらの批判者は、生命が存在する物理的および地球物理学的環境に適応するために、自然選択によって生命が微調整されてきたことと一致する膨大な物理的、化石、遺伝学的、その他の生物学的証拠を挙げています。生命は宇宙に適応してきたようで、その逆ではないようだ。
人間原理のいくつかの応用は、炭素化合物と水が生命の唯一の可能な化学であると暗黙のうちに仮定しているため、想像力の欠如による議論として批判されてきた（「炭素排他主義」と呼ばれることもある。代替生化学も参照）。[ 75 ]炭素ベースの生命の進化と整合する基本的な物理定数の範囲は、微調整された宇宙を主張する人々が主張してきたよりも広いかもしれない。[ 76 ]例えば、Harnik ら[ 77 ]は、弱い核力が排除された弱くない宇宙を提案している。彼らは、相互作用の働き方に何らかの調整が加えられれば、これが他の基本的な相互作用に大きな影響を与えないことを示している。しかし、私たちの宇宙の微調整された詳細の一部が破られた場合、星、惑星、銀河など、あらゆる種類の複雑な構造は排除されることになる。
リー・スモーリンは、人間原理に起因する想像力の欠如を改善するために考案された理論を提示した。彼は、宇宙はブラックホールの生成を通じて「子孫」を持ち、その子孫宇宙の物理定数の値は母宇宙の値に依存するという、彼の「豊穣な宇宙」理論を提唱した。[ 78 ]
宇宙論の哲学者であるジョン・アーマン[ 79 ] 、アーナン・マクマリン[ 80 ]、ヘスス・モステリンは、「弱いバージョンでは、人間原理は単なるトートロジーであり、すでに知っていること以外何も説明したり予測したりすることはできない。強いバージョンでは、それは不必要な憶測である」と主張している[ 81 ] 。モステリンによるさらなる批判は、無限の世界が存在するという仮定から、我々の世界のような世界が存在するという誤った「人間原理的」推論に関するものである。
特定の数や性質によって特徴づけられる無限個の対象が、それらの数や性質の任意の組み合わせを持つ対象の存在を意味するという示唆は誤りである。無限であるということは、いかなる配置も存在したり繰り返されたりすることを意味するものではない。[...] 無限の宇宙ではすべての可能な世界が実現されるという仮定は、任意の無限の数の集合がすべての数（または少なくとも定義数列のすべてのゲーデル数）を含むという主張と同等であり、これは明らかに誤りである。
