Hay otros mundos posibles
La idea de que las
leyes físicas están finamente ajustadas para permitir la vida es errónea -
Otros universos muy distintos serían también habitables
JAVIER
SAMPEDRO 17 ENE 2010
Otras
constantes físicas también parecen tener el valor adecuado, dentro de unos
márgenes muy estrechos, para permitir la evolución de la vida. Entre ellas
están la vida media del neutrón, la masa del electrón o la magnitud de la
gravedad y las demás fuerzas fundamentales de la naturaleza. Parecemos vivir en
el único universo habitable. Los físicos suelen llamar a esta idea el
"principio antrópico", un nombre no sólo confuso, sino casi
cabalístico.
Es curioso
que el primer científico en utilizar un argumento antrópico de ese tipo
no fuera un físico, sino un naturalista, y más curioso aún que se tratara de
Alfred Russell Wallace, codescubridor junto a Darwin de la evolución por
selección natural. Wallace escribió en 1904: "Es posible que un universo
tan enorme y complejo como el que vemos a nuestro alrededor sea un
requerimiento absoluto para producir un mundo adaptado en todo detalle para que
la vida se desarrolle ordenadamente y culmine en el hombre".
Pero todos
estos argumentos se basan en cálculos que modifican una sola constante
fundamental, dejando igual todas las demás. Los estudios de Alejandro Jenkins,
de la Universidad Estatal de Florida, y Gilad Perez, del Instituto Weizmann en
Rehovolt, Israel, muestran ahora que las cosas son muy diferentes si se alteran
varias constantes a la vez.
Según estos
físicos, hay muchos otros conjuntos de leyes físicas que son compatibles con la
vida. Es decir, que hay otros universos posibles que son también habitables.
Jenkins y Perez han presentado sus teorías en Physical Review D (agosto
de 2006 y marzo de 2009) y Scientific American (enero de 2010).
Un caso muy
notable son los universos sin fuerza nuclear débil (o universos weakless,
como ellos los llaman), una de las cuatro fuerzas fundamentales de la física
junto a la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear fuerte mencionada
antes. La fuerza débil es responsable de la radiactividad, lo que incluye la
conversión de protones en neutrones (que emite radiación).
La fuerza
débil fue necesaria poco después del Big Bang para que los primitivos grupos de
cuatro protones se convirtieran en átomos de helio, formados por dos protones y
dos neutrones. Pocas cosas parecen tan poco negociables en la física.
Sin embargo,
Perez y su equipo han diseñado un universo con sólo tres de las fuerzas
fundamentales, eliminando por completo la fuerza nuclear débil. Aunque ello
requiere ajustar varios parámetros del modelo estándar de la física de
partículas, el resultado es que las tres fuerzas restantes se comportan igual
que en nuestro universo.
También la
masa de los quarks es la misma. Los quarks son las partículas elementales que
constituyen a los protones y los neutrones, y por tanto a todos los núcleos
atómicos. En el universo sin fuerza débil de Perez, los núcleos de helio se
construyen de otra forma (a partir de la fusión de dos tipos de hidrógeno).
Pero forman estrellas de todos modos, que es de lo que se trata.
Las
estrellas vivirían menos (nuestro Sol estaría ya hacia el final de su vida) y
brillarían menos, por lo que la Tierra tendría que estar seis veces más cerca
del Sol, y éste les parecería enorme a sus habitantes. Pero el caso es que
podría haber habitantes.
Los
movimientos de los continentes y la actividad volcánica se deben también a la
desintegración radiactiva del uranio subterráneo, luego en el universo de Perez
no habría nada de eso. Sin embargo, la química sería muy similar a la nuestra,
si bien "la tabla periódica sólo llegaría hasta el hierro", como dice
el físico.
Una solución
a la paradoja del principio antrópico ha sido propuesta por el físico teórico
Lee Smolin, del Perimeter Institute de Waterloo (Canadá). Consciente de que la
selección natural de Darwin (y Russell) es una teoría capaz de generar diseños
sin necesidad de un diseñador, Smolin ha tomado prestada la idea para eliminar
la necesidad de diseño que parece implicar el principio antrópico.
Muchas
estrellas acaban sus días colapsándose para formar un agujero negro, y de cada
agujero negro -propone Smolin- puede surgir un nuevo universo con unas leyes
físicas similares, aunque no idénticas, a las del universo anterior.
Si esas
leyes son incompatibles con la formación de estrellas, el nuevo universo se
habrá quedado sin gónadas: no hay estrellas, no hay agujeros negros, no hay
nuevos universos hijos. Los universos que mejor se reproducen son, por
definición, los que tienen las leyes físicas más adecuadas para la formación de
estrellas, y por tanto de seres vivos.
Naturalmente,
esta idea implica que existen innumerables universos. Pero esto es algo que
muchos físicos creen probable de todos modos, y por otras razones. Esta línea
de pensamiento arranca de otra paradoja: el gato de Schrödinger.
El gran
físico Erwin Schrödinger ideó esta paradoja porque, al igual que Einstein, no
podía creer que Dios jugara a los dados con el mundo. Un gato está encerrado en
una caja junto a un trocito de uranio radiactivo. Un átomo de uranio puede
desintegrarse, pero no hay forma de predecir cuándo. Todo lo que la física
cuántica nos permite saber es cuál es la probabilidad de que se desintegre en
un plazo dado: digamos, por ejemplo, que hay una probabilidad del 50% de que
cualquier átomo del trocito de uranio se desintegre en el próximo segundo.
En la caja
hay un contador Geiger (capaz de detectar las partículas alfa de la
desintegración) conectado a un martillo suspendido sobre una ampolla de gas
mostaza. Si a cualquier átomo de uranio le da por desintegrarse en el próximo
segundo, adiós gato. Pero, hasta que no abramos la caja, no tenemos forma de
saber si el gato está vivo o muerto. Sólo sabemos que hay una probabilidad del
50% de que esté vivo y otra del 50% de que esté muerto.
Pero, según
la física cuántica, el átomo de uranio está 50% intacto y 50% desintegrado a la
vez. Luego el gato está 50% vivo y 50% muerto a la vez. Por supuesto, al abrir
la caja veremos que el gato está vivo, o que está muerto. Y si está vivo,
¿dónde está el 50% de gato muerto que coexistía con él hasta que abrimos la
caja? Para Schrödinger, esta consecuencia absurda de la interpretación
probabilística del mundo subatómico demostraba que esa interpretación era
incorrecta. Dios no juega a los dados.
El físico
alemán Dieter Zeh, sin embargo, se dio cuenta en 1970 de que había una trampa
en la paradoja de Schrödinger. El estado mágico en el que las probabilidades se
superponen (ese gato que está 50% vivo y 50% muerto simultáneamente) existe,
pero es muy frágil. Una simple molécula de aire que choque con el gato basta
para destruir la magia. El gato vivo-muerto se ramifica en un gato vivo y un
gato muerto que ya no se pueden comunicar entre sí.
Pero, una
vez perdida la coherencia, ¿dónde están los dos gatos, el vivo y el muerto? El
estudiante Hugh Everett III propuso la solución en 1957, al leer su tesis
doctoral: ambos gatos existen, pero en dos universos paralelos. En el primer
universo, tú abres la caja, ves el gato muerto y te preguntas dónde está el
gato vivo. En el otro, ves el gato vivo y te preguntas dónde está el gato
muerto.
"En
esta misma habitación", escribe el físico teórico Michio Kaku,
"coexisten mundos donde los alemanes ganaron la II Guerra Mundial, donde
los extraterrestres nos han visitado desde el espacio exterior, donde usted no
ha nacido". Otro físico, Frank Wilczek, añade: "Una infinidad de
copias levemente diferentes de nosotros mismos están por ahí viviendo sus vidas
paralelas, y en cada momento surgen nuevos duplicados que van ocupando nuestros
muchos futuros alternativos".
El núcleo
atómico se compone de protones y neutrones, que a su vez están hechos de
quarks. El protón y el neutrón tienen masas muy similares, pero no idénticas:
el neutrón es un 0,1% más pesado que el protón. Ese porcentaje se puede alterar
(imaginariamente) jugando con las masas de los quarks, y así lo ha hecho el
equipo de Jenkins.
Si la
diferencia de masas creciera levemente, desaparecerían los átomos fundamentales
para la química orgánica, como el carbono y el oxígeno. Y si la situación se
invirtiera, haciendo al protón más pesado que el neutrón, ni siquiera existiría
el átomo más simple, el hidrógeno, con un solo protón y ningún neutrón. Ésta es
una manifestación más del principio antrópico.
Pero,
nuevamente, hay múltiples salidas que nadie había considerado hasta ahora. Cada
elemento químico existe en varias formas, o isótopos, todos con el mismo número
de protones, pero con algunos neutrones más o menos. El hidrógeno, por ejemplo,
siempre tiene un solo protón, pero puede contener además un neutrón (se llama
entonces deuterio) o dos (tritio). El hidrógeno común no tiene ninguno.
Y esos dos
isótopos pesados del hidrógeno sí serían estables en un intervalo de
condiciones más amplio. Lo mismo vale para algunos isótopos del carbono y el
oxígeno. Según los cálculos de Jenkins, la relación de masas entre el protón y
el neutrón no sólo puede crecer 20 veces respecto a nuestro universo (del 0,1%
hasta el 2%), sino incluso invertirse hasta que el protón pese un 1% más que el
neutrón. En todos esos universos habría formas estables del hidrógeno, el
carbono y el oxígeno.
¿Quiere
decir eso que podría haber vida? Jenkins y Perez creen que sí, aunque no sería
exactamente la vida que conocemos. Los océanos, por ejemplo, estarían hechos de
agua pesada (la versión del H2O en que los dos H son deuterio o tritio). Pero
nada de esto parece un obstáculo insalvable para la evolución biológica.
La historia
de la ciencia ha implicado hasta ahora nuestra expulsión progresiva del
paraíso, o del centro geométrico de la creación. Copérnico y su modelo
heliocéntrico son un caso bien conocido de expulsión, pero también frustrado en
cierta medida, porque el paraíso se reencarnó enseguida en la forma de un
sistema solar que abarcaba el universo entero.
Cuando se
pudieron calcular las distancias a las estrellas, quedó claro que la creación
era miles de veces mayor que nuestro sistema solar, pero entonces fue la Vía
Láctea, nuestra galaxia, la que ocupó todo el cosmos. En las primeras décadas
del siglo XX, los astrónomos descubrieron con perplejidad que ciertos objetos
celestes, las nebulosas, eran en realidad galaxias enteras y verdaderas, pero
todo el mundo supuso entonces que la Vía Láctea era la mayor y principal entre
todas ellas.
Ahora que vivimos en un arrabal
perfectamente vulgar de un cosmos tan enorme que ni la imaginación puede
abarcarlo, sólo el propio cosmos puede ser especial, y por eso el principio
antrópico se puede ver como la última reencarnación del paraíso. Pero la
historia de la ciencia se repite. Parecemos condenados a ser cada vez menos
especiales.
"Hay
otros mundos posibles" El País 17 de enero de 2010.
- Alfred Walla (codescubridor de Darwin, la teoría de la evolución con la selección natural). Decí que el universo era una necesidad para la evolución y aparición de la vida.
2.-
¿Cuáles son las fuerzas fundamentales del Universo?
- La gravedad, el electromagnetismo, la fuerza nuclear débil, fuerza nuclear fuerte.
3.-
Paradoja del gato de Schodinger:
4.-
¿Qué son los quarks?
- Son partículas elementales que constituyen a los protones y los neutrones.
5.-
Breve historia de la expulsión del ser humano del centro de la creación.
- El ser humano es el centro de creación.
- Geocentrismo, heliocentrismo, vialactismo, multigalaxismo, y ahora somos conscientes de que vivimos en un trocito muy pequeño (brazo de orión) de un enorme cosmo que además no es el único abitable.
6.-
¿Son las constantes, las propiedades del Universo las justas para permitir la
vida? Pon dos ejemplos y explícalos.
- Aparentemente sí. Ejemplo:
* Si la masa del protón fuera un 0.2% mayor no se podria formar los átomos que constituyen nuestra materia.
* Si la fuerza nuclear fuerte fuese ligeramente diferente no se habría podido formar el carbono (fundamental en la materia viva) en el interior de las estrellas de donde proceden.
7.-
¿Para qué hizo falta la fuerza nuclear débil durante el Big-bang y cómo se salva
esta dificultad en un Universo sin esta fuerza? ¿qué otras diferencias
existirían en este caso?
- Permitió la formación del helio a partir de 4 protones. Se podría salvar esta dificultad formandose el helio a partir de la fusión de 2 átomos de hidrógeno, en cuyo caso también se podrían formar estrellas que vivirían y brillarían menos, por lo que la tierra debería estar 6 veces mas cerca del sol ( que nos parecería enorme) para ser habitable.... aunque la tabla periódica de los elementos sólo llegaría hasta el hierro y por tanto no habría elementos radiactivos que movieran los continentes y alimentara los volcanes.
8.-
¿Qué ocurriría en el Universo si se pudiese modificar la masa de los quarks?
- No se formarían ni el carbono ni el oxígeno a ningún átomo.
9.-
¿Qué son los isótopos? ¿Permitirían ellos la formación de los átomos necesarios
para la vida en otros universos posibles?
- Isótopos son los mismo átomos con distintos neutrones.
- Sí. Los isótopos de carbono, oxígeno e hidrógeno se formarían y permitirían la vida en otro universo incluso con fructuaciones entre el 0.1 y el 2 % de la masa de los quarks.
10.-¿ Cual es el error que cometen los científicos que defienden el "principio antrópico"?
- Demuestran sus afirmaciones alterando una de sus constantes (variables, propiedades del universo). Otra cosa ocurre si se alteran varias constantesa la vez, en cuyo caso aparecen otros universos distintos posibles e igualmente habitables.
No hay comentarios:
Publicar un comentario