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Ajuste fino y vida

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Ajuste fino y vida

Área: Física — Viernes, 21 de Enero de 2011
El Universo no está tan finamente ajustado para la aparición de la vida. Valores distintos de la constante cosmológica darían lugar a universos más propicios para la vida.
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Al igual que para hacer un bizcocho, para crear un universo también hay una receta. ¿Qué libertad tenemos a la hora de cambiarla? Fuente: Ann@74, vía Flickr.
La Física que conocemos depende de muchos parámetros, desde la carga o masa del electrón a la permeabilidad del vacío pasando por la constante de gravitación universal. Si construir un universo fuera similar a cocinar un bizcocho usaríamos una especie de receta de cocina. De este modo, los ingredientes a usar serían algunos de esos parámetros, como la composición de fuerzas y partículas, mientras que el tiempo de fermentación, de cocción o temperatura del horno serían otros, como la cantidad de masa o la intensidad de la constante cosmológica. Pero la gran diferencia entre el universo y un bizcocho es que la receta del primero no admite muchos errores. El bizcocho, sin embargo, estará “rico rico” incluso si echamos un huevo de más. 
La pregunta es por qué parece que el Universo está hecho para producir y albergar vida, ¿por qué si cambiamos un poco la receta el bizcocho del Universo está tan malo que no crece ni moho en él? Así, una pequeña alteración en los valores de las constantes fundamentales y no se producirán en las estrellas los elementos necesarios para la vida; más masa en el Universo y éste implosionará al poco de darse el Big Bang y no habrá dado tiempo para que se forme la vida; una constante cosmológica más intensa y el Universo se diluirá en la nada sin que se formen galaxias, estrellas y planetas…
Hay algo que los físicos no confesamos y es que, en realidad, no sabemos por qué el Universo es como es. Es más, posiblemente esto nunca se sepa de seguro, al menos usando el método científico. Los físicos simplemente se dedican a describir el Universo y a explicar cómo funciona, pero no por qué. Para ello usan el método científico, que consiste básicamente en hacer una pregunta a la Naturaleza en forma de experimento, sea éste realizado por ellos o por la misma Naturaleza.
Quizás haya una Física aún por conocer que nos restringa los valores de los parámetros universales o que de alguna manera unos estén relacionados con otros de tal modo que fijado uno tenemos casi todos los demás. No lo sabemos.
¿Qué soluciones podemos encontrar a este aparente ajuste para que haya vida y humanos que observen el Universo y se planteen por qué éste es así?
Una posible solución es asumir que el Universo es fruto de una absoluta improbabilidad. De todas las combinaciones posibles de parámetros se dio una que permitió la vida. Si hubiera sido de otro modo no hubiera habido humanos que se plantearan estas cosas. El Universo es así porque estamos aquí, ¿de qué otra manera podría ser si estamos aquí para comprobarlo?
Otra solución es ampliar el concepto de vida. Que un bizcocho nos parezca a nosotros desagradable no significa que lo sea para otros. Hemos evolucionado dentro de este Universo y por tanto debe ser acogedor para formas de vida como la nuestra. Se ha especulado, por ejemplo, en una vida basada en reacciones nucleares y no químicas constituida por seres que vivirían en las estrellas de neutrones. Un universo que diera lugar a más estrellas de neutrones sería quizás menos propicio para nosotros, pero sería más hospitalario para esas formas de vida exóticas.
Otra solución es asumir que hay una infinidad de universos, casi todos ellos sin vida, y que nos ha tocado uno de los pocos cuya receta posibilita la vida.
Lee Smolin diseñó hace tiempo un sistema para crear universos propicios para la vida de manera “natural”. Para ello utilizó argumentos prestados de la teoría darwiniana. Según él, de entre todos los universos posibles los habría que permitirían la formación estelar y otros no. Aquellos que dieran lugar estrellas y, por tanto, a agujeros negros, podrían crear universos bebé a partir de la singularidad de su interior. Estos universos bebés sufrirían a su vez inflación y así sucesivamente en un proceso multigeneracional de producción de nuevos universos. Cada universo tendría su propio conjunto de leyes físicas (sus propias mutaciones), pero habría una selección de universos entre aquellos con facilidad para reproducirse. Los universos incapaces de generar evolución estelar morirían sin descendencia.
Los universos que mejor se reproducirían serían entonces, por definición, aquellos que tienen las leyes físicas más adecuadas para la formación de estrellas, y por tanto de seres vivos. Nuestro universo es como es, según esta idea, porque es el resultado de un proceso de selección natural que fomenta la aparición de vida.
Lo malo del recurso al Multiverso, Megaverso u Omniverso es que, por definición, no podemos hacer experimentos u observaciones sobre esos otros universos “paralelos”. Es decir, no podemos hacer ciencia.
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Podría haber otros universos. El nuestro sería uno más entre muchos con su propio ritmo de expansión debido a su propio valor de energía del vacío. Una burbuja entre muchas otras. Fuente: PhOtOnQuAnTiQuE, vía Flickr.
La solución de la gente religiosa es asumir que el Universo es así porque Dios lo creo así para nosotros. Él ajustó todos los parámetros a la perfección de forma milagrosa (para eso es Dios) y que así al final apareciera la vida y humanos. Pero como científicos esta solución no nos vale, porque no soluciona nada, ni responde nada. Esa misma respuesta tampoco solucionó nada en el pasado y, como a algunos no les bastó, sí se encontraron más tarde una respuesta científica a las preguntas que en un principio no parecían tenerla. Es de esperar que también ocurra en este caso.
Últimamente se está contestando parcialmente a este tipo de preguntas. Si hay cierto margen de error entonces la hipótesis de Dios es falsable, pues no se dan unos valores concretos, fijos y únicos posibles a los parámetros del Universo.
Ya vimos en NeoFronteras hace un tiempo que según unos físicos ese ajuste fino no es tan fino en muchos casos. Estos investigadores encontraron que un cambio en uno de los parámetros podía ser compensado con un cambio en otros de tal modo que la vida todavía era posible. Incluso especulaban con un Universo sin fuerza débil. Encontraron mucha variedad de universos con distintas combinaciones de parámetros. Si volvemos a la metáfora del bizcocho podemos hornearlo durante un poco mas de tiempo si nos hemos pasado de leche o agua y así podemos compensar igualmente otros errores en la receta.
Sin embargo, hubo un parámetro que no conseguían arreglar con este tipo de truco y fue el de la constante cosmológica, esa densidad de energía del vacío (o densidad de energía oscura) que hace que el Universo se expanda cada vez más rápido. Esta constante es como una presión que tiene a expandir el Universo. Es la “levadura química” de nuestro “bizcocho”. Si nos quedamos cortos el bizcocho no sube y si nos pasamos se hincha demasiado. Si el universo se expande muy rápido (un valor elevado de esta constante) simplemente no se forman galaxias ni estrellas y por tanto no hay nucleosíntesis, elementos como el carbono y, por tanto, no hay vida.
Hasta hace poco se creía que el valor de esta energía del vacío era cero y el problema quedaba solventado. Pero el descubrimiento de la expansión acelerada ha hecho replantearse este punto, sugiriéndose que el valor de esta constante es positivo, pero muy pequeño, casi nulo sin serlo. Es como 122 órdenes de magnitud más pequeña que el valor de la constante de Planck. En concreto Λ0=3,5 × 10-122 unidades de Planck.
Ahora Don Page, de la Universidad de Alberta en Canadá, dice que ya tenemos la respuesta para ese caso. Según él, en realidad, hay bastante margen para el valor de la constante cosmológica.
Este físico ha investigado los efectos de cambiar el valor de esta constante. Si fuera mucho más grande no tendríamos vida posible en el Universo. Pero lo interesante no sólo es que podría ser aún más pequeña, sino negativa.
Si es muy negativa el Universo recolapsa y tampoco hay vida. Pero si tiene un valor negativo pero no muy grande, no solamente se podría formar un universo con galaxias y estrellas, sino que se podría formar uno con más galaxias, estrellas y, en definitiva, más posibilidades para la vida que en el nuestro para una misma cantidad de materia. Si el valor de esta constante fuera negativo entonces actuaría como una presión a favor de la gravedad que tendería a frenar la expansión, dando más tiempo a la formación estelar, a la nucleosíntesis y a las posibilidades de que aparezca la vida. En otras palabras, se incrementaría la fracción de bariones que formarían seres vivos.
Según este autor la vida se maximizaría cuando Λ0 está entre 0 y -3,5 × 10-122 unidades de Planck.
Un valor positivo de esta constante, como en nuestro caso, tiende a disminuir las posibilidades de aparición de la vida. Así que, al menos según este investigador, Copérnico gana de nuevo y ni siquiera nuestro universo ocupa una posición privilegiada en el Ominiverso.
Podemos no echar levadura a nuestra masa y obtener así unas galletas deliciosas, mucho más ricas que el bizcocho “original”.
Si hay otros universos, entonces los hay aún más afortunados que el nuestro, bullentes de vida y de seres que se planteen este tipo de cosas. Éstos tendrán más tiempo para pensar y lo seguirán haciendo incluso cuando nosotros, y cualquier otro ser inteligente de este vastísimo universo, se haya disuelto en el vacío junto con todas las estrellas y galaxias. Los seres de universos más favorables para la vida tendrán toda una eternidad para pensar sobre estas cosas, ver más allá de su Hubble bubble, o atisbar otros universos. Serán los más afortunados.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3371
Fuentes y referencias:
Artículo en ArXiv.

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Thalia