Fysiikan lait ja niiden vakiot näyttävät olevan hienosäädetyt elämää varten. Tämä hienosäätö on tarkempaa kuin ihmisen saavuttama tarkkuus tekniikassa. Aiheesta on julkaistu useita erinomaisia kirjoja [1-7], joista suosittelen neljää ensimmäistä. Alla muutamia esimerkkejä tästä hienosäädöstä. Alla esitellään itse argumentin sisältöä. Tarkemmat johdot, perustelut ja vastaukset yleisimpiin kysymyksiin löytyvät kirjallisuudesta.

Jo varhaisessa vaiheessa huomattu onnekas sattuma on kuun koko, joka sopivan massansa vuoksi mahdollistaa ravinteiden kierrolle edulliset vuorovedet ja samalla kykenee peittämään auringon hyvin tarkasti mahdollistaen auringonpimennyksen, joka taas mahdollisti auringon koronan spektriviivojen mittaamisen ja sitä kautta auringon dynamiikan ymmärtämisen.
Aurinkomme lähettää valoa juuri sopivalla alueella, jonka ilmakehämme sattuu päästämään läpi maan pinnalle. Kasvien yhteyttämisprosessi, joka johtuu molekyylien energiatasorakenteesta, sattuu käyttämään juuri optimaalisesti tätä hyvin kapeaa valon aallonpituusaluetta.
Hiili, happi ja vesi ovat elämälle välttämättömiä [4,7]. Vain hiili pystyy muodostamaan riittävän suuria ja erilaisia stabiileja molekyylejä, jotka kuitenkin ovat myös riittävän reaktiivisia. Parhaimmat kilpailijat pii ja boori eivät pysty kilpailemaan tässä. Vesi taas on harvinaisen yleiskäyttöinen liuotin, joka pystyy irrottamaan ja kuljettamaan hyvin monenlaisia yhdisteitä. Koko Planeetalle ja erityisesti suomalaisille on onnekas sattuma alkuaineiden keskuudessa, että veden kiinteä muoto, jää, on nestemäistä vettä kevyempää. Mikäli näin ei olisi, järvet ja meret jäätyisivät pohjasta pintaan eikä vuoden lämmin aika ehtisi sulattaa jäätä järvien ja merien pohjassa. Lisäksi veden ominaislämpökapasiteetti on erityisen korkea ja se pystyy tasaamaan maapallon lämpötilaeroja.
Maapallon etäisyys auringosta on juuri sopivasti sen alueen sisällä, jossa elämä on mahdollista. Liian kaukana ja vesi olisi jäässä, liian lähellä ja vesi olisi höyrynä. Aurinkokuntamme on juuri sopivalla kohtaa linnunrata-galaksiamme jotta emme saa liikaa säteilyä, sopivia alkuaineita on saatavilla ja asteroideja ei ole liikaa. Galaksimmekin on erittäin sopiva elämälle ja havaitsijoille. Myös aika, jona olemme olemassa nykyuniversumissa, on juuri sopiva; on syntynyt riittävästi raskaita alkuaineita.
Draken yhtälö arvioi tähtien väliseen kommunikaatioon pystyvän elämän olemassaoloa muualla universumissa. Uudemmat tutkimukset näyttävät viittaavan siihen että elämän mahdollistava ympäristö on paljon aiempaa harvinaisempi [1,7].

Hiilen, hapen ja muiden heliumia raskaampien alkuaineiden synty taas on useamman ydinfysikaalisen sattumuksen tulosta. Tähdet tekevät raskaampia aineita vedystä ja heliumista. Beryllium-8 ytimen massa sattuu olemaan riittävän lähellä kahden He-4 ytimen massa, jotta Be-8:aa voi syntyä tähdissä. Be-8 on riittävän pysyvä, että yksi He-4 ydin voi reagoida sen kanssa muodostaen hiili-12 atomi-ytimiä. Hiili-12 ytimessä taas on juuri oikealla kohtaa resonanssi (taso jolla reaktio tapahtuu erityisen tehokkaasti), jotta hiiltä voi syntyä. Sopivasti happi-16 isotoopilla ei ole resonanssia jatkoreaktiolle hiilestä hapeksi, muuten kaikki hiili muuttuisi hapeksi. Samoin Ne-20 -alkuaineen syntyreaktio tapahtuu riittävän hitaasta jotta happea jää jäljelle.
Fysiikan neljästä perusvuorovaikutuksesta jokaisen voimakkuus näyttää olevan hienosäädetty; Kompleksinen elämä tarvitsee yli kaksikymmentä alkuainetta.
Mikäli vahva vuorovaikutus olisi heikompi, protonit ja neutronit eivät liittyisi atomi-ytimiksi. Tässä tapauksessa universumissa olisi vain vetyä. Mikäli vahva vuorovaikutus taas olisi hieman vahvempi, protonit ja neutronit vetäisivät toisiaan liikaa puoleensa ja niitä ei esiintyisi vapaina. Tällaisessa universumissa ei olisi kevyitä aineita. Elämän kemia tarvitsee sekä raskaita että kevyitä aineita. Tämä rajaa vahvan vuorovaikutuksen vaihtelun välille -2% – +0.3%.
Ytimen protonien ja neutronien välillä vaikuttava vahva vuorovaikutus on riittävän suuri mahdollistaakseen useita vakaita alkuaineita.
Heikko vuorovaikutus mahdollistaa protonin muuttumisen neutroniksi ja päinvastoin, heliumin tuottamisen vedystä tähdissä ja sen että tähti saattaa luhistuessaan heittää tarvittavat heliumia raskaammat alkuaineet galaksiin.
Painovoiman vahvuus määrää kuinka kuumasti tähtien ydinreaktio-uunit palavat. Jos painovoima olisi pienempi, tähdistä ei tulisi riittävän kuumia jotta fuusio alkaisi. Liian suuri painovoima taas kiihdyttäisi auringon palamista ja lyhentäisi sen elinikää liikaa. Lisäksi tähdet ja planeetat olisivat kooltaan liian pieniä monimutkaiselle elämälle.

Universumin tiheyden heittelyt olivat juuri oikeanlaiset jotta aurinkoja ja planeettoja saattoi muodostua painovoiman vaikutuksesta. Tähän liittyen universumin laajeneminen oli riittävän hidasta tähtien ja planeettojen synnylle muttei liian hidasta, jotta se ei luhistu kasaan. Viimeaikaiset tutkimukset ovat vahvistaneet kosmologisen vakion, tai vakuumin energian, hienosäädön. Kosmologinen vakio on voima joka kasvaa universumin koon kasvaessa. Sen arvo on materian energian suuruinen vain tiettynä aikana ja me elämme lähellä tätä aikaa. Mikäli vakuumin energia olisi tullut hallitsevaksi pari miljardia vuotta aikaisemmin, ei olisi galakseja. Einstein ehdotti vakiota filosofisin perustein, mutta hylkäsi sen mittausdatan puuttuessa. Viimeaikainen supernova 1A osoitti että kosmologinen vakio on todennäköinen Big-Bang teorian puitteissa [9].
Viimeisimmät kosmisen taustasäteilyn mittaukset eivät ainoastaan osoittaneet kosmologisen vakion olemassaoloa, vaan myös sen kvantitatiivisen arvon. Allaolevan hiukkasfysiikan kenttäteorian parametreja täytyy säätää hyvin tarkasti jotta saadaan kyseinen yllättävä mitattu arvo. Kosmologinen vakio korvaa universumin massavajeen hyvin tarkasti [10].

Neljä tarkimmin asetettua suuretta ovat allaolevassa taulukossa.

Universumin hienosäädön tarkkuutta on vaikea hahmottaa. Fyysikko H. Ross antaa esimerkin yo. taulukon vähiten hienosäädetystä vakiosta [3]:

Yksi 10³⁷:stä on niin käsittämättömän herkkä tasapaino että sitä on vaikea ymmärtää. Seuraavasta analogiasta voi olla apua: Peitä koko Eurooppa lanteilla kuuhun asti. Korkeutta tulee noin 380 000 kilometriä. Seuraavaksi, peitä lanteilla miljardi muuta Euroopan kokoista aluetta. Maalaa yksi lantti punaiseksi ja sekoita se miljardin kasan joukkoon. Sido ystäväsi silmät ja pyydä häntä valitsemaan yksi lantti. Todennäköisyys, että hän sattuu valitsemaan tuon yhden punaisen kolikon on yksi 10³⁷:stä.(s. 115)

Ross listaa yli 50 parametria jotka täytyy hienosäätää jotta elämä olisi mahdollista universumissa (ks. lista näistä ilman selityksiä). Universumin hienosäätö elämää varten viittaa suunnitteluun, sillä näin pienien todennäköisyyksien selittäminen sattumalla on epärationaalista. Fyysikko Paul Davies toteaakin [11]:

.. on minulle voimakasta näyttöä siitä että tämän kaiken takana on jotain meneillään … Näyttää siltä kuin joku olisi hienosäätänyt luonnon numerot tehdäkseen universumimme … suunnittelun vaikutelma on hyvin vahva.

Lisäksi erinomaisessa kirjassaan The Privileged Planet [1] Gonzalez ja Richards osoittavat miten elinpaikkamme on optimoitu myös tieteellisiä havaintoja silmällä pitäen. Esimerkiksi paikkamme galaksissa on juuri sopiva universumin havainnoimista varten.

Ylläolevia havaintoja voidaan yrittää selittää kolmella tavalla [12]. Ensinnäkin voidaan vedota nykyfysiikkaa fundamentaalisempaan teoriaan, mutta näyttää siltä että uusi teoria vain siirtää hienosäädön omiin vakioihinsa ja/tai matemaattiseen rakenteeseensa. Toisaalta monimaailmankaikkeus-hypoteesit voisivat mahdollisesti kiertää hienosäädön pienet todennäköisyydet [13], mutta toisaalta tämä on osoitettu vääräksi lähestymistavaksi Bayeslaisen hypoteesitestauksen menetelmin [14]. Suunnittelija taas pystyy edeltäkäsin täsmentämään toimivan universumin, eikä sattumaan tarvitse vedota. Suunnittelu näyttää olevan paras selitys hienosäädölle.

Kuka tai millainen tämä suunnittelija on, on mielenkiintoinen tieteellinen, filosofinen ja teologinen jatkokysymys. Selitys on ekonominen koska suunnittelu selittää myös biologiassa tavatut monen osan systeemit jotka ovat ongelma evoluutiolle. Jotkut eivät tahdo (tieteisuskovan ja ateistin toiveajattelua) hyväksyä suunnittelua selityksenä ja keksivät melko pinnallisia tekosyitä sille miksi suunnittelu olisi huono selitys. Esimerkiksi Dawkins väittää että koska suunnittelijalle ei ole selitystä, kyseessä ei ole tieteellinen selitys. Mutta jokaiselle tieteelliselle selitykselle voidaan esittää jatkokysymyksiä, joten tämä kritiikki ’kumoaisi’ kaiken tieteessä. Toinen Dawkinsin yleinen väite on että suunnittelija on monimutkaisempi eikä siksi hyvä selitys. Tämäkin on tyyppiesimerkki teko-objektiivisesta (jopa tekopyhästä) argumentoinnista, jossa kriteeri on keksitty vain kumoamaan sitä mitä halutaan kumota eikä kriteeriä haluta käyttää muilla alueilla tai omaan ajatteluun. Dawkinsin vaatimus yksinkertaisuudesta esimerkiksi tekisi arkeologiasta epätieteellistä, sillä keramiikan, nuolenpäiden ja kolikoiden tekijät ovat poikkeuksetta monimutkaisempia kuin heidän tekemänsä kohteet. Lisäksi ei ole mitenkään selvää että universumin todennäköisin (ainakin minusta) suunnittelija, Jumala, olisi monimutkainen, äärettömyyshän on yksinkertaista (vrt. Richard Swinburnen The existence of God). Dawkinsin kolmas usein toistettu kritiikki on parodisoiva väite että suunnittelija voi siis olla lentävä pizzahirviö, joka on naurettavaa, joten suunnittelu on naurettavaa. Mutta Dawkinsin argumentti on naurettava: lentävä pizzahirviö ei ole suunnittelijoiden keskuudessa mitenkään todennäköinen, vaan adhoc, väittämä, eikä tälläinen mahdollinen naurettava alihypoteesi ei tee itse suunnittelua naurettavaksi. Melkein mihin tahansa väitteeseen voidaan liittää naurettava alihypoteesi. Esimerkiksi on mahdollista että kvarkit ovat lentäviä teekannun muotoisia hiukkasia joista kuuluu uusien välittäjähiukkasien kautta ääni ’Dawkins on paras oppi-isä’, mutta tämä mahdollinen alihypoteesi ei tee hiukkasfysiikan standardimallia naurettaviksi. Lisäksi, vaikka lentävä teekannu oli materiatason selitys, yksi typerä materiatason selitys ei tee kaikkia materiatason selityksiä typeriksi eikä yksi typerä ei-materialistinen selitys tee kaikkia ei-materialistisia selityksiä typeriksi.

Viitteet

1. The Privileged Planet: How our place in the cosmos is designed for discovery, G. Gonzalez ja J. W. Richards, 2001. Kirjan ensimmäinen luku on luettavissa Discovery instituutin sivuilla.
2. A Meaningful World: How the Arts And Sciences Reveal the Genius of Nature, Benjamin Wiker, Jonathan Witt, 2006. Kirjan ensimmäinen luku on luettavissa täällä.
3. The Creator and the Cosmos, H. Ross, 2001.
4. Nature’s Destiny: How the Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe, M. Denton, 2002.
5. Universes, J. Leslie, 1996.
6. The Anthropic Cosmological Principle, John D. Barrow ja Frank J. Tipler
7. Rare Earth : Why Complex Life Is Uncommon in the Universe, Peter Douglas Ward ja Donald Brownlee
8. Lisätietoja professori E. Wightin verkkosivuilla
9. Näkyvän ja mustan aineen määrä on vain 30% tarpeellisesta "litteälle" universumille (jossa on riittävä massa pysäyttämään universumin laajeneminen).
10. Sincell, M. 1999. Firming Up the Case for a Flat Cosmos. Science 285: 1831.
11. The Cosmic Blueprint, P. Davies, 1988.
12. God and Design, ed. N. Manson, 2003.
13. Living in the multiverse, S. Weinberg.
14. Bayesian considerations on the multiverse explanation of cosmic fine-tuning, V. Palonen, 2008.