El Ajuste Fino del Universo para que llegara la Vida

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“Si uno se pone a examinarlo con detalle, resulta que el universo está maravillosamente ajustado para poder permitir la vida. A esto se le llama el problema del fine tuning o ajuste fino del universo. Normalmente, por ajuste fino se suele entender el hecho de que los valores de ciertas constantes, de ser ligeramente modificados, incluso muy ligeramente modificados, tendrían como resultado que la vida compleja como nosotros sería imposible. Veamos algunos ejemplos.

Quizá el ejemplo más claro sea el de los valores de las fuerzas fundamentales (gravitatoria, nuclear débil, nuclear fuerte y electromagnética). Según Hugh Ross, una fuerza gravitatoria un poco más débil impediría estrellas como nuestro Sol; todas las estrellas que podrían formarse serían bastante más masivas y consumirían su combustible muchísimo antes de que la vida compleja pudiera emerger. Por otro lado, una fuerza de la gravedad más intensa no permitiría estrellas como el Sol, todas las estrellas serían muy ligeras e incapaces de sintetizar los elementos más pesados que la vida necesita. La fuerza nuclear fuerte también está increíblemente bien ajustada: un poco más fuerte y todo el hidrógeno se habría consumido al principio del universo, impidiendo la formación de estrellas con una vida larga; un poco más débil y muchos de los elementos químicos actuales serían radiactivos, con evidentes consecuencias negativas para la vida.

N = 10/36 La relación entre la fuerza electromagnética y la gravitatoria. Además de los problemas asociados con la evolución estelar ya mencionados, si N fuera más pequeña, el universo se hubiera expandido y re-contraído muy rápidamente, sin permitir la formación de entidades complejas.

epsilón = 0.007}, mide la eficiencia del hidrógeno para convertirse en helio en las reacciones nucleares en las estrellas. Cuatro átomos de hidrógeno se convierten en uno de helio y se libera un 0.7 % de energía. Si \epsilon fuera 0.006 (una variación de una parte en diez mil) solo existiría el hidrógeno, con lo que toda química mínimamente compleja sería imposible. Por encima de un valor de 0.008 no existiría hidrógeno ya que la reacción sería «demasiado eficiente» y se habría fusionado todo poco después del Big Bang (con respecto a este valor de 0.008.

La letra griega omega indica la densidad del universo. Es el cociente entre la fuerza de contracción (la gravedad) y la energía de expansión. Con una \Omega >> 1 el universo se habría contraído rápidamente sobre sí mismo, volviendo a un estado similar al del Big Bang; con una \Omega << 1 la gravedad es tan débil que no se forman estrellas. El valor medido está increíblemente próximo a 1, es decir, a la planitud.

Lambda mide el valor de la constante cosmológica (la energía que hay en el vacío) dividida por la densidad crítica del universo (la \Omega de antes, que en su valor crítico es 1). En unidades naturales (las llamadas unidades de Planck) la constante cosmológica tiene un valor increíblemente pequeño, de modo tal que la expansión del universo es irrelevante para las escalas habituales en las que vivimos (no vemos que en nuestro mundo los objetos estén cada día más lejos de donde los dejamos la noche anterior). Con un valor no tan pequeño, las estrellas no podrían formarse.

Curioso: si seguimos la teoría cuántica de campos, obtenemos para la energía del vacío un valor 120 órdenes de magnitud (10^{120}) más alto que lo que medimos para la constante cosmológica; si esto fuera así no habría estrellas y el universo se estaría expandiendo a una velocidad alucinante (de hecho, no estaríamos aquí para observarlo); a esto se le llama el problema de los 120 órdenes de magnitud y se ha dicho que es la peor predicción de la historia de la Física.

– 10^{-5}}, Rees introdujo este poco conocido parámetro para estimar cuánta energía habría que usar para disociar por completo una galaxia utilizando su masa como energía (E = mc^2). Más pequeño indicaría que no se podrían formar estrellas, más grande y el universo sería demasiado violento como para poder sobrevivir en él.

{D = 3}. El número de dimensiones espaciales es, como todos sabemos, de 3. Con más o menos dimensiones la vida no podría existir; entre otros argumentos, las órbitas de los planetas, por ejemplo, solo son estables en 3 dimensiones, de lo contrario los planetas acabarían colapsando sobre las estrellas. (Esto no excluye las dimensiones microscópicas que postulan algunas teorías como la teoría de cuerdas).

Este maravilloso ajuste del universo es un problema bastante complejo de resolver. Por un lado, uno puede apelar a la presencia de un Ser Superior que ha favorecido la vida. Desde una perspectiva más secular, algunos apelan al multiverso, esto es, una infinidad de universos de entre los cuales la vida solo es capaz de prosperar en unos pocos. En esta línea va el pensamiento que se conoce como Principio Antrópico, que viene a decir algo así como que el universo es como es porque si fuera de otra manera no tendría observadores para preguntarse por qué es como es. Este razonamiento circular, tautológico, no gusta a casi nadie, y con razón. Algunos científicos, como David Deutsch, creen que existe una explicación, aunque nosotros no podemos ni imaginarla ahora mismo. Otros son algo más escépticos.

En mi modesta opinión estamos ante un problema bastante formidable, y que en realidad es posiblemente isomorfo al problema de los continuos porqués (¿por qué el cielo es azul? Por las leyes de dispersión de la luz. ¿Y por qué la luz obedece estas leyes? Por las propiedades del campo electromagnético y de la mecánica cuántica. ¿Y por qué estas propiedades?), es decir, al final de cualquier cadena de porqués acabamos en el mismo punto muerto: ¿por qué las leyes del universo son así y no de otra manera? En el campo de la epistemología (y de la lógica), el filósofo Hans Albert (seguidor de Karl Popper) creía que en el fondo era imposible justificar de forma total, lógica y absoluta el conocimiento. Llamó a esta imposibilidad el trilema de Münchhausen:

O bien el conocimiento depende de una regresión infinita de justificaciones (A se justifica por B, B por C, C por D… y así hasta el infinito, con lo cual no hay una esencia última del conocimiento).
O bien las justificaciones se detienen en un momento dado, bien apelando al sentido común o a un axioma; en cuyo caso siempre se puede preguntar por qué ese axioma o postulado y no otros (además de que esto no cumpliría lo que en filosofía se llama el principio de razón suficiente, esto es, que todo tiene que tener una explicación).

O bien las justificaciones tienen una estructura circular, esto es, A justifica a B, B a C y C se justifica por A. Esto es totalmente insatisfactorio ya que lo que precisa de ser justificado se usa para justificar algo que en el fondo lo justifica a él mismo. Desde un punto de vista lógico esto no se admite.

Hans Albert se dio cuenta de que no había más opciones y presentó este tri-lema como un mazazo a las aspiraciones de los que creían que todo el conocimiento tendría, en el fondo, un sustrato super-último. Y verdaderamente es difícil rebatirle. Por supuesto, esto no invalida ni la ciencia ni sus avances (sería un disparate moverse por el mundo negando la ciencia); la probable ausencia de una explicación última no implica que las explicaciones presentadas sean inválidas o erróneas. Como dice David Deutsch, una explicación es válida cuando, sometida al incesante proceso de crítica y corrección de errores, tanto en lo teórico como en lo experimental, sale airosa de todas estas pruebas.

¿Veremos alguna vez una posible solución al problema del ajuste fino? No me atrevo a decirlo y de hecho no lo sé. El tri-lema de Münchhausen me parece en esencia inapelable. Quizá la más satisfactoria sea la opción primera, la regresión infinita. Eso significaría que siempre tendríamos ciencia por hacer, que la búsqueda nunca acabaría pero que iríamos progresando cada vez más. Es la visión más optimista y diría que es la que suscribo.

Con esto termino la primera parte de este artículo, centrado principalmente en el problema del ajuste fino del universo desde la perspectiva de la física. Pero existe otra perspectiva, igual de sorprendente, basada en las matemáticas. Esto será material para una próxima entrada."

Mundos múltiples