Ajuste Fino: Primordial para la Vida (Segunda Parte)

Es esa coincidencia, resultado a priori del azar, la que permite la producción de elementos más pesados que el helio en las estrellas y, por lo tanto, la vida. Además, la existencia de tal estado de excitación para el carbono fue prevista en 1953 por Fred Hoyle sobre la base de esas constataciones​ y luego descubierta inmediatamente después.​Fue a Fred Hoyle, a quien se le debe la expresión, al principio peyorativa, de Big Bang, que introdujo en esta ocasión una nueva expresión que conocerá el éxito: «ajuste fino de las constantes universales».^{[cita requerida]}

Así se producen elementos más pesados que el helio en las estrellas y, por lo tanto, la vida. Además, la existencia de tal estado de excitación para el carbono fue prevista en 1953 por Fred Hoyle sobre la base de esas constataciones​ y luego descubierta inmediatamente después.​Fue a Fred Hoyle, a quien se le debe la expresión, al principio peyorativa, de Big Bang, que introdujo en esta ocasión una nueva expresión que conocerá el éxito: «ajuste fino de las constantes universales».

Este punto de vista no es aceptado por todos los investigadores, con experimentos muy diferentes en diferentes tipos de universo que sugieren que también pueden ocurrir fenómenos de emergencia. Por ejemplo, Fred Adams, de la Universidad Ann Arbor, Míchigan, estima que los objetos que son funcionalmente similares a las «estrellas» de nuestro universo podrían producirse en casi una cuarta parte de los universos que podamos concebir​ variando tres parámetros físicos fundamentales, que incluyen la constante gravitacional G y la constante de estructura fina α.

   El ajuste de las fuerzas fundamentales de nuestro universo

Hay 4 fuerzas fundamentales en nuestro universo: la fuerza gravitacional, la fuerza fuerte, la fuerza electromagnética y la fuerza débil. Algunos autores creen que si estas fuerzas hubieran sido proporcionalmente diferentes, habrían producido fenómenos incompatibles con la vida.

Relación de las fuerza electromagnética y gravitacional

Según Hugh Ross, citado por muchos autores, la relación de fuerza electromagnética y gravitacional se ajusta con precisión a cerca de 10^{-40HR 1}​^{VS 5}​Según este autor, si la fuerza gravitatoria hubiera sido menos fuerte, no habría habido ninguna estrella inferior a 1,4 ⊙ y la vida de las estrellas habría sido demasiado corta y demasiado irregular para permitir la aparición de la vida.

Si la fuerza gravitatoria hubiera sido más fuerte, no habría estrellas de más de 0,8 ⊙ y ningún elemento pesado, esencial para la vida, se habría producido.

Otras fuerzas

Si la fuerza nuclear fuerte hubiera sido ligeramente más débil, muchos elementos hubieran sido radiactivos e inapropiados para la bioquímica, las reacciones nucleares menos energéticas habrían reducido en gran medida la vida de las estrellas. Incluso menos fuerte, y el único elemento que habría existido habría sido el hidrógeno, eliminando cualquier bioquímica posible; las estrellas se habrían colapsado inmediatamente en enanas blancas, o en estrellas de neutrones o en agujeros negros desde que se condensaron.

Si la fuerza nuclear fuerte hubiera sido ligeramente más fuerte, no habría habido hidrógeno, se habría consumido durante la nucleosíntesis primordial en helio (o en elementos más pesados); y las estrellas no tendrían una secuencia principal, y se colapsarían tan pronto como se condensaran.

Si las fuerzas nucleares y electromagnéticas no hubieran tenido sus valores respectivos, no hubieran podido generar la resonancia nuclear del berilio, del carbono y del oxígeno y la producción de los elementos necesarios para la vida basada en estos átomos.

Carbono y oxígeno

Un ejemplo más antiguo es el estado de Hoyle, el tercer estado de energía más bajo del núcleo de carbono-12, con una energía de 7.656 MeV por encima del nivel del suelo. Según un cálculo, si el nivel de energía del estado fuera inferior a 7.3 o superior a 7.9 MeV, no existiría suficiente carbono para sustentar la vida. Además, para explicar la abundancia de carbono del universo, el estado de Hoyle debe ajustarse aún más a un valor entre 7.596 y 7.716 MeV. Un cálculo similar, centrado en las constantes fundamentales subyacentes que dan lugar a varios niveles de energía, concluye que la fuerza fuerte debe ajustarse a una precisión de al menos el 0,5%, y que la fuerza electromagnética a una precisión de al menos el 4%, para evitar que tanto la producción de carbono como la producción de oxígeno disminuyan significativamente. El astrofísico Fred Hoyle concluyó que:

Algún intelecto super-calculador debe haber diseñado las propiedades del átomo de carbono, de lo contrario, la posibilidad de que yo encuentre tal átomo a través de las fuerzas ciegas de la naturaleza sería completamente minúscula… Una interpretación de sentido común de los hechos sugiere que un super-intelecto ha jugado con la física, así como con la química y la biología, y que no hay fuerzas ciegas de las que valga la pena hablar en la naturaleza. Los números que uno calcula a partir de los hechos me parecen tan abrumadores como para poner esta conclusión casi fuera de toda duda.​

El físico teórico Paul Davies criticó el famoso argumento de Hoyle:

Muchos parámetros clave de la física no parecen estar fuertemente limitados por la biología. Tomemos el ejemplo tan citado de la abundancia de carbono. La existencia del carbono como elemento de larga vida depende de la relación entre las fuerzas electromagnéticas y las nucleares fuertes, que determina la estabilidad del núcleo. Pero los núcleos mucho más pesados que el carbono son estables, por lo que el elemento que da vida se encuentra cómodamente dentro del rango de estabilidad. La fuerza electromagnética podría ser sustancialmente más fuerte, sin amenazar la estabilidad del carbono. Por supuesto, si fuera más fuerte, entonces la resonancia nuclear específica responsable de la abundancia de carbono sería inoperable, pero no está claro qué tan grave sería esto. La vida podría surgir, aunque más escasamente, en un universo donde el carbono fuera simplemente un elemento traza, o podría haber abundante carbono debido a diferentes resonancias nucleares.​

Otros ejemplos

Martin Rees formula el ajuste fino del universo en términos de las siguientes seis constantes físicas adimensionales.​

• N, la relación entre la fuerza del electromagnetismo y la fuerza de la gravedad para un par de protones es, aproximadamente, de 10³⁶. Según Rees, si fuera significativamente más pequeña, solo podría existir un universo pequeño y de corta duración.​
• Epsilon (ε), una medida de la eficiencia nuclear de la fusión de hidrógeno a helio, es 0.007: cuando cuatro nucleones se fusionan en helio, 0.007 (0.7%) de su masa se convierte en energía. El valor de ε está determinado en parte por la fuerza de la fuerza nuclear fuerte.​ Si ε fuera 0.006, solo podría existir hidrógeno, y la química compleja sería imposible. Según Rees, si estuviera por encima de 0.008, no existiría hidrógeno, ya que todo el hidrógeno se habría fusionado poco después del big bang. Otros físicos no están de acuerdo, calculando que un hidrógeno sustancial permanece mientras la constante de acoplamiento de la fuerza fuerte aumente en menos de aproximadamente el 50%.​
• Omega (Ω), comúnmente conocido como el parámetro de densidad, es la importancia relativa de la gravedad y la energía de expansión en el universo. Es la relación de la densidad de masa del universo a la “densidad crítica” y es de aproximadamente 1. Si la gravedad fuera demasiado fuerte en comparación con la energía oscura y la expansión métrica inicial, el universo se habría colapsado antes de que la vida pudiera haber evolucionado. Por otro lado, si la gravedad fuera demasiado débil, no se habrían formado estrellas.​

• Lambda (λ), comúnmente conocida como la constante cosmológica, describe la relación entre la densidad de la energía oscura y la densidad de energía crítica del universo, dadas ciertas suposiciones razonables, como afirmar que la densidad de la energía oscura es una constante. En términos de unidades de Planck, y como valor natural adimensional, la constante cosmológica, λ, es del orden de 10⁻¹²².³¹​ Esto valor es tan pequeño que no tiene un efecto significativo sobre las estructuras cósmicas que son más pequeñas de mil millones de años luz. Si la constante cosmológica no fuera extremadamente pequeña, las estrellas y otras estructuras astronómicas no podrían formarse.​

• Q, la relación de la energía gravitacional requerida para separar una gran galaxia con el equivalente de energía de su masa, es de alrededor de 10⁻⁵. Si fuera demasiado pequeña, no se podrían formar estrellas. Si fuera demasiado grande, ninguna estrella podría sobrevivir porque el universo sería demasiado violento, según Rees.​

• D, el número de dimensiones espaciales en el espacio-tiempo, es 3. Rees afirma que la vida no podría existir si hubiera 2 o 4 dimensiones del espacio-tiempo ni si existiera alguna otra dimensión temporal que no fuera 1 en el espacio-tiempo.​

Posibles explicaciones naturalistas

Hay argumentos de ajuste fino que son naturalistas. Primero, como se mencionó en la sección «Premisa», el ajuste fino podría ser una ilusión: no se sabe el número real de constantes físicas independientes, que podría ser pequeño e incluso reducirse a una. Y tampoco se conocen las leyes de la «fábrica de universos potenciales», es decir, el rango y la distribución estadística que rigen la «elección» para cada constante (incluida nuestra elección arbitraria de unidades y del conjunto preciso de constantes).

Aun así, a medida que la cosmología moderna se desarrollaba, se propusieron varias hipótesis que no suponían un orden oculto. Uno es un universo oscilatorio o un multiverso, en el que se postulan constantes físicas fundamentales para conducirse a sí mismas hasta valores aleatorios en diferentes iteraciones de la realidad.³³​ Según esta hipótesis, partes separadas de la realidad tendrían características muy diferentes. En tales escenarios, la aparición del ajuste fino se explica como consecuencia del principio antrópico débil y del sesgo de selección (específicamente del sesgo del superviviente) de que solo en aquellos universos con constantes fundamentales hospitalarias para la vida (como el universo que observamos) surgirían y evolucionarían seres vivos capaces de reflexionar sobre las cuestiones de los orígenes y los ajustes. Todos los demás universos serían completamente ignorados por tales seres.

Multiverso

La hipótesis del multiverso propone la existencia de muchos universos con diferentes constantes físicas, algunos de ellos hospitalarios para la vida inteligente (ver multiverso: principio antrópico). Debido a que somos seres inteligentes, no es sorprendente que nos encontremos en un universo hospitalario si existe tal multiverso. Por lo tanto, se cree que la hipótesis del multiverso proporciona una explicación elegante del hallazgo de que existimos a pesar de la sintonización precisa requerida.

La idea del multiverso ha llevado a una investigación considerable sobre el principio antrópico y ha sido de particular interés para los físicos de partículas, porque las teorías del todo generan aparentemente gran número de universos en los que las constantes físicas varían ampliamente. Hasta el momento, no hay evidencia de la existencia de un multiverso, pero algunas versiones de la teoría hacen predicciones de las que algunos investigadores que estudian la teoría M y las fugas de gravedad esperan ver alguna evidencia pronto.³⁵​ Algunas teorías del multiverso no son falsables, por lo que muchos científicos son reacios a considerar como «científica» a cualquier teoría del multiverso. La profesora de UNC-Chapel Hill, Laura Mersini-Houghton, afirmó que el punto frío de WMAP podía proporcionar pruebas empíricas comprobables para un universo paralelo,³⁶​ aunque esta afirmación fue refutada recientemente ya que se descubrió que el punto frío de WMAP no era más que un artefacto estadístico. Variantes de este enfoque incluyen la noción de selección natural cosmológica de Lee Smolin, el universo ecpirótico y la teoría del universo de la burbuja.

Los críticos de las explicaciones relacionadas con el multiverso argumentan que no hay evidencias independientes de que existan otros universos. Algunos critican la inferencia del ajuste fino para la vida a la existencia de un multiverso como falaz, mientras que otros la defienden contra ese desafío.​

Ahora, el que sea posible que el Universo podría haber sido diferente, hace pensar en si existe un Universo diferente al nuestro para probar que el nuestro puede ser diferente. En otras palabras, el ajuste fino inevitablemente te hace pensar en el multiverso.

Cosmología arriba-abajo

Stephen Hawking, junto con Thomas Hertog del CERN, propusieron que las condiciones iniciales del universo consistían en una superposición de muchas condiciones iniciales posibles, y que solo una pequeña fracción de las cuales contribuía a las condiciones que se ven hoy en día. Según su teoría, es inevitable que encontremos las constantes físicas «ajustadas» de nuestro universo, ya que el universo actual «selecciona» solo aquellas historias pasadas que condujeron a las condiciones actuales. De esta manera, la cosmología de arriba hacia abajo proporciona una explicación antrópica de por qué nos encontramos en un universo que permite la materia y la vida, sin invocar la existencia ontológica del multiverso.​

Diseño extraterrestre

Otra hipótesis es que el universo puede haber sido diseñado por extraterrestres extra-universales. Algunos creen que esto resolvería el problema de cómo podría llegar a existir un diseñador o equipo de diseño capaz de ajustar el universo.​ El cosmólogo Alan Guth cree que los humanos, con el tiempo, podrán generar nuevos universos.⁴³​ Lo que implica que las entidades inteligentes anteriores. pueden haber generado nuestro universo.⁴⁴​ Esta idea lleva a la posibilidad de que los diseñadores/diseñadores extraterrestres sean ellos mismos el producto de un proceso evolutivo en su propio universo, que por lo tanto debe ser capaz de sostener la vida. Sin embargo, también plantea la cuestión de dónde vino ese universo, lo que lleva a una regresión infinita.

La teoría del universo de un diseñador de John Gribbin sugiere que el universo podría haber sido creado deliberadamente por una civilización avanzada en otra parte del Multiverso, y que esa civilización puede haber sido la responsable de causar el Big Bang.​

Disputas sobre la existencia y alcance del ajuste fino

El físico Paul Davies ha afirmado que «la tentación de creer que el Universo es el producto de algún tipo de diseño… es abrumadora» y que «ahora hay un amplio acuerdo entre los físicos y los cosmólogos de que el universo está, en muchos aspectos, ‘afinado’ para la vida». Sin embargo, continúa, «la conclusión no es tanto que el universo está afinado para la vida, sino que está afinado para los bloques de construcción y los entornos que la vida requiere». ⁴⁷​

Pero el propio Davies rechaza el diseño inteligente. Por su parte, Davies sostuvo «si hay un significado último para la existencia, como creo que es el caso, la respuesta se encuentra dentro de la naturaleza, no más allá de ella. De hecho, el universo podría ser un ajuste, pero si es así, se ha ajustado a sí mismo».​

También afirma que «el razonamiento ‘antrópico’ no distingue entre los universos mínimamente biofílicos, en los que la vida está permitida, pero solo es marginalmente posible, y los universos óptimamente biofílicos, en los que la vida florece porque la abiogénesis ocurre con frecuencia».⁴⁷​ Entre los científicos que encuentran que la evidencia es persuasiva, se han propuesto diversas explicaciones, como el principio antrópico y los universos múltiples. George F. R. Ellis afirma que «ninguna observación astronómica posible puede ver esos otros universos. Los argumentos son, en el mejor de los casos, indirectos. E incluso si el multiverso existe, deja sin explicación los profundos misterios de la naturaleza».⁴⁹​Davies respalda con mayor seguridad la teoría del multiverso declarando que “alguna versión de un multiverso es razonable dada la visión actual del mundo de la física”.​

Respecto a la energía oscura recientemente descubierta y a su implicación en la constante cosmológica, Leonard Susskind dice: «El gran misterio no es por qué hay energía oscura. El gran misterio es por qué hay tan poca 10⁻¹²² … El hecho de que estamos justo al filo de la existencia, [que] si la energía oscura fuera mucho más grande, no estaríamos aquí, ese es el misterio».⁵¹​ Una cantidad ligeramente mayor de energía oscura, o un valor ligeramente mayor de la constante cosmológica habría hecho que el espacio se expandiera lo suficientemente rápido como para que las galaxias no se formaran. A pesar de eso, Susskind no ve necesariamente que el universo esté bien afinado, lo que sugiere que algunas partes del “megaverso” en el que vivimos podrían ser, por casualidad, adecuadas para el surgimiento de la vida, mientras que otras partes podrían no serlo.​

Steven Weinberg rechaza el argumento sobre el ajuste fino del ciclo del carbono, argumentando que «el ajuste fino de las constantes de la naturaleza aquí no parece tan bueno». Reconoce que actualmente no tiene una explicación (aparte de un multiverso) para la pequeñez de la constante cosmológica, pero advierte que «Todavía es demasiado pronto para decir si hay algún principio fundamental que pueda explicar por qué la constante cosmológica debe ser así de pequeña».​

El físico Victor Stenger se opuso al ajuste fino, y especialmente al uso teísta de los argumentos del ajuste fino. Sus numerosas críticas incluyeron lo que él llamó «la suposición totalmente injustificada de que solo la vida basada en el carbono es posible». A su vez, el astrofísico Luke Barnes ha criticado gran parte del trabajo de Stenger.​

La validez de los ejemplos de ajuste fino a veces se cuestiona sobre la base de que dicho razonamiento es un antropomorfismo subjetivo aplicado a las constantes físicas naturales. Los críticos también sugieren que la afirmación de un universo afinado y del principio antrópico son esencialmente tautologías.​

El argumento del universo afinado también ha sido criticado como un argumento por falta de imaginación, ya que no asume otras formas de vida, a veces referidas como chovinismo del carbono. Conceptualmente, la bioquímica alternativa u otras formas de vida son posibles.​ Al respecto, Stenger argumentó: «No tenemos ninguna razón para creer que nuestro tipo de vida basada en el carbono es todo lo que es posible. Además, la cosmología moderna teoriza que múltiples universos pueden existir con diferentes constantes y leyes de la física. Por lo tanto, no es sorprendente que vivamos en la que más nos conviene. El universo no está afinado a la vida; la vida está afinada al universo».​

Además, los críticos argumentan que los humanos están adaptados al universo a través del proceso de evolución, en lugar de que el universo se adapte a los humanos (ver el pensamiento de charco, a continuación). También lo ven como un ejemplo de la falla lógica de la arrogancia o el antropocentrismo en su afirmación de que los seres humanos son el propósito del universo.

Fuente: Enciclopedia virtual