Universo afinado


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La caracterización del universo como finamente sintonizado sugiere que la ocurrencia de vida en el Universo es muy sensible a los valores de ciertas constantes físicas fundamentales y que los valores observados son, por alguna razón, improbables. [1] Si los valores de cualquiera de ciertos parámetros libres en las teorías físicas contemporáneas hubieran diferido solo ligeramente de los observados, la evolución del Universo habría procedido de manera muy diferente y la vida tal como se entiende puede no haber sido posible. [2] [3] [4] [5]

Se han propuesto varias explicaciones del ajuste fino, pero la creencia de que los valores observados requieren explicación depende de las suposiciones sobre qué valores son probables o "naturales" en algún sentido. [1] [6]

Historia

En 1913, el químico Lawrence Joseph Henderson (1878-1942) escribió The Fitness of the Environment, uno de los primeros libros en explorar conceptos de ajuste fino en el universo. Henderson analiza la importancia del agua y el medio ambiente con respecto a los seres vivos, señalando que la vida depende completamente de las condiciones ambientales muy específicas de la tierra, especialmente en lo que respecta a la prevalencia y las propiedades del agua. [7]

En 1961, el físico Robert H. Dicke afirmó que ciertas fuerzas de la física , como la gravedad y el electromagnetismo , deben estar perfectamente ajustadas para que exista vida en el universo. [8] [9] Fred Hoyle también abogó por un universo ajustado en su libro de 1984 The Intelligent Universe . "La lista de propiedades antrópicas, aparentes accidentes de naturaleza no biológica sin los cuales la vida basada en el carbono y, por lo tanto, la vida humana no podría existir, es grande e impresionante", escribió Hoyle. [10]

La creencia en el universo perfeccionado llevó a la expectativa de que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) produciría evidencia de física más allá del Modelo Estándar , como la supersimetría , [6] pero para 2012 los resultados del LHC no habían producido evidencia de supersimetría en las escalas de energía que fue capaz de sondear. [11]

Motivación

El físico Paul Davies ha dicho: "Ahora existe un amplio acuerdo entre físicos y cosmólogos de que el Universo está en varios aspectos 'afinado' para la vida". Sin embargo, continuó, "la conclusión no es tanto que el Universo está afinado para la vida, sino que está afinado para los componentes básicos y los entornos que la vida requiere". [12] : 131-132 También ha dicho que " el razonamiento ' antrópico ' no distingue entre universos mínimamente biofílicos , en los que la vida está permitida, pero solo marginalmente posible, y universos óptimamente biofílicos, en los que la vida florece porque la biogénesis ocurre con frecuencia" . [13]Entre los científicos que encuentran persuasiva la evidencia, se han propuesto una variedad de explicaciones naturales , como la existencia de múltiples universos que introducen un sesgo de supervivencia bajo el principio antrópico . [1]

La premisa de la afirmación del universo afinada es que un pequeño cambio en varias de las constantes físicas haría que el universo fuera radicalmente diferente. Como ha señalado Stephen Hawking , "las leyes de la ciencia, tal como las conocemos en la actualidad, contienen muchos números fundamentales, como el tamaño de la carga eléctrica del electrón y la relación de las masas del protón y el electrón ... El hecho notable es que los valores de estos números parecen haber sido ajustados muy finamente para hacer posible el desarrollo de la vida ". [5]

Si, por ejemplo, la fuerza nuclear fuerte fuera un 2% más fuerte de lo que es (es decir, si la constante de acoplamiento que representa su fuerza fuera un 2% más grande) mientras que las otras constantes no cambiaran , los diprotones serían estables; según Davies, el hidrógeno se fusionaría en ellos en lugar de deuterio y helio . [14] Esto alteraría drásticamente la física de las estrellas y presumiblemente excluiría la existencia de vida similar a la que observamos en la Tierra. La existencia del diprotón provocaría un cortocircuito en la lenta fusión del hidrógeno en deuterio. El hidrógeno se fusionaría tan fácilmente que es probable que todo el hidrógeno del universo se consumiera en los primeros minutos después de laBig Bang . [14] Este "argumento del diprotón" es cuestionado por otros físicos, quienes calculan que mientras el aumento de la fuerza sea inferior al 50%, la fusión estelar podría ocurrir a pesar de la existencia de diprotones estables. [15]

La formulación precisa de la idea se dificulta por el hecho de que todavía no sabemos cuántas constantes físicas independientes hay. El modelo estándar de física de partículas tiene 25 parámetros libremente ajustables y la relatividad general tiene uno más, la constante cosmológica , que se sabe que es distinta de cero pero de un valor profundamente pequeño. Pero debido a que los físicos no han desarrollado una teoría empíricamente exitosa de la gravedad cuántica, no existe una forma conocida de combinar la mecánica cuántica, de la que depende el modelo estándar, y la relatividad general. Sin el conocimiento de esta teoría más completa que se sospecha subyace en el modelo estándar, es imposible contar definitivamente el número de constantes físicas verdaderamente independientes. En algunas teorías candidatas, el número de constantes físicas independientes puede ser tan pequeño como uno. Por ejemplo, la constante cosmológica puede ser una constante fundamental, pero también se ha intentado calcularla a partir de otras constantes y, según el autor de uno de esos cálculos, "el pequeño valor de la constante cosmológica nos está diciendo que un valor notablemente preciso y existe una relación totalmente inesperada entre todos los parámetros del Modelo Estándar de física de partículas, la constante cosmológica desnuda y la física desconocida ". [16]

Ejemplos de

Martin Rees formula el ajuste fino del universo en términos de las siguientes seis constantes físicas adimensionales. [2] [17]

  • N , la relación entre la fuerza electromagnética y la fuerza gravitacional entre un par de protones, es aproximadamente 10 36 . Según Rees, si fuera significativamente más pequeño, solo podría existir un universo pequeño y de corta duración. [17]
  • 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 . [18] 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 queda hidrógeno sustancial mientras la constante de acoplamiento de fuerza fuerte aumente en menos de aproximadamente un 50%.[15] [17]
  • Omega (Ω), comúnmente conocido como parámetro de densidad , es la importancia relativa de la gravedad y la energía de expansión en el universo. Es la relación entre la densidad de masa del universo y la "densidad crítica" y es aproximadamente 1. Si la gravedad fuera demasiado fuerte en comparación con la energía oscura y la expansión métrica inicial, el universo se habría derrumbado antes de que la vida pudiera haber evolucionado. Si la gravedad fuera demasiado débil, no se habrían formado estrellas. [17] [19]
  • Lambda (Λ), comúnmente conocida como la constante cosmológica , describe la relación entre la densidad de energía oscura y la densidad de energía crítica del universo, dadas ciertas suposiciones razonables como que la densidad de energía oscura es una constante. En términos de unidades de Planck , y como valor adimensional natural, Λ es del orden de 10-122 . [20] Esto es tan pequeño que no tiene un efecto significativo en las estructuras cósmicas que tienen menos de mil millones de años luz de diámetro. Un valor ligeramente mayor de la constante cosmológica habría provocado que el espacio se expandiera lo suficientemente rápido como para que las estrellas y otras estructuras astronómicas no pudieran formarse. [17] [21]
  • Q , la relación entre la energía gravitacional requerida para separar una gran galaxia y la energía equivalente a su masa, es de alrededor de 10-5 . Si es demasiado pequeño, no se pueden formar estrellas. Si es demasiado grande, ninguna estrella puede sobrevivir porque el universo es demasiado violento, según Rees. [17]
  • 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 el número de dimensiones del tiempo en el espacio-tiempo fuera diferente de 1. [17] Rees argumenta esto no excluye la existencia de cadenas de diez dimensiones . [2]

Carbono y Oxigeno

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. [22] : 125–127 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, que se centra en las constantes fundamentales subyacentes que dan lugar a varios niveles de energía, concluye que la fuerza fuertedebe ajustarse con una precisión de al menos 0,5%, y la fuerza electromagnética con una precisión de al menos 4%, para evitar que la producción de carbono o la producción de oxígeno disminuyan significativamente. [23]

Explicaciones

Algunas explicaciones del ajuste fino son naturalistas . [24] : 125 Primero, el ajuste fino podría ser una ilusión: la física más fundamental puede explicar el aparente ajuste fino de los parámetros físicos en nuestra comprensión actual al restringir los valores que esos parámetros probablemente tomarán. Como dice Lawrence Krauss , "ciertas cantidades nos han parecido inexplicables y afinadas, y una vez que las entendemos, no parecen tan afinadas. Tenemos que tener alguna perspectiva histórica". [21] Algunos argumentan que es posible que una teoría fundamental final de todo explique las causas subyacentes del aparente ajuste fino en cada parámetro. [25] [21]

Sin embargo, a medida que se desarrolló la cosmología moderna, se han propuesto varias hipótesis que no presuponen un orden oculto. Uno es un multiverso , donde se postula que las constantes físicas fundamentales tienen diferentes valores fuera de nuestro propio universo. [26] [27] : 3-33 Según esta hipótesis, partes separadas de la realidad tendrían características tremendamente diferentes. En tales escenarios, la aparición de un ajuste fino se explica como consecuencia del principio antrópico débil y el sesgo de selección (específicamente el sesgo de supervivencia); sólo aquellos universos con constantes fundamentales acogedoras para la vida (como el nuestro) podrían contener formas de vida capaces de observar el universo y contemplar la cuestión del ajuste fino en primer lugar. [28]

Multiverso

Si el universo es solo uno de muchos, cada uno con diferentes constantes físicas, no sería sorprendente que nos encontremos en un universo hospitalario para la vida inteligente (ver multiverso: principio antrópico ). Algunas versiones de la hipótesis del multiverso, por lo tanto, proporcionan una explicación simple para cualquier ajuste. [1]

La idea del multiverso ha llevado a una considerable investigación sobre el principio antrópico y ha sido de particular interés para los físicos de partículas , porque las teorías de todo aparentemente generan un 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 cuales algunos investigadores que estudian la teoría M y las fugas de gravedad esperan ver alguna evidencia pronto. [29] La profesora de UNC-Chapel Hill , Laura Mersini-Houghton, afirmó que el punto frío de WMAP podría proporcionar evidencia empírica comprobable para un universo paralelo ,[30] pero esto fue refutado más tarde cuando se descubrió que el punto frío de WMAP no era más que un artefacto estadístico. [31] Las variantes de este enfoque incluyenla noción de selección natural cosmológica de Lee Smolin , eluniverso Ekpyrotic y la teoría del universo Bubble.

Cosmología de arriba hacia abajo

Stephen Hawking y Thomas Hertog propusieron que las condiciones iniciales del universo consistían en una superposición de muchas condiciones iniciales posibles, de las cuales solo una pequeña fracción contribuyó a las condiciones que vemos hoy. [32] Según su teoría, es inevitable que encontremos las constantes físicas "ajustadas" de nuestro universo, ya que el universo actual "selecciona" sólo aquellas historias pasadas que llevaron a las condiciones presentes. 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 óntica del Multiverso. [33]

Chovinismo del carbono

Algunas formas de argumentos de ajuste fino sobre la formación de la vida asumen que solo son posibles las formas de vida basadas en el carbono, una suposición a veces llamada chovinismo del carbono . [34] Conceptualmente, la bioquímica alternativa u otras formas de vida son posibles. [35]

Diseño alienígena

Una hipótesis es que extraterrestres extrauniversales diseñaron el universo. Algunos creen que esto resolvería el problema de cómo podría llegar a existir un diseñador o equipo de diseño capaz de ajustar el universo. [36] El cosmólogo Alan Guth cree que los humanos con el tiempo podrán generar nuevos universos. [37] Por implicación, las entidades inteligentes anteriores pueden haber generado nuestro universo. [38] Esta idea lleva a la posibilidad de que los diseñadores / diseñadores extrauniversales sean ellos mismos el producto de un proceso evolutivo en su propio universo, que por lo tanto debe ser capaz de sustentar la vida. También plantea la cuestión de dónde vino ese universo, lo que lleva a una regresión infinita .

La teoría del Universo del Diseñador de John Gribbin sugiere que una civilización avanzada podría haber creado deliberadamente el universo en otra parte del Multiverso , y que esta civilización pudo haber causado el Big Bang. [39]

Apologética religiosa

Algunos científicos, teólogos y filósofos , así como ciertos grupos religiosos, sostienen que la providencia o la creación son responsables del ajuste. [40] [41] [42] [43] [44] : cap. 6

El filósofo cristiano Alvin Plantinga sostiene que el azar, aplicado a un único y único universo, solo plantea la pregunta de por qué este universo podría ser tan "afortunado" como para tener condiciones precisas que sustenten la vida al menos en algún lugar (la Tierra) y tiempo (dentro de millones de años del presente).

Una reacción a estas aparentes coincidencias enormes es verlas como fundamento de la afirmación teísta de que el universo ha sido creado por un Dios personal y como ofreciendo el material para un argumento teísta debidamente restringido; de ahí el argumento de ajuste fino. Es como si hubiera una gran cantidad de diales que tuvieran que ajustarse dentro de límites extremadamente estrechos para que la vida fuera posible en nuestro universo. Es extremadamente improbable que esto suceda por casualidad, pero es mucho más probable que esto suceda, si existe una persona como Dios.

-  Alvin Plantinga, "La confusión de Dawkins: naturalismo ad absurdum " [45]

El filósofo y apologista cristiano William Lane Craig cita este ajuste fino del universo como evidencia de la existencia de Dios o alguna forma de inteligencia capaz de manipular (o diseñar) la física básica que gobierna el universo. Craig sostiene que "el postulado de un diseñador divino no nos resuelve la cuestión religiosa". [46]

El filósofo y teólogo Richard Swinburne llega a la conclusión del diseño utilizando la probabilidad bayesiana . [47]

El científico y teólogo Alister McGrath ha señalado que el ajuste fino del carbono es incluso responsable de la capacidad de la naturaleza para ajustarse a sí misma en cualquier grado.

Todo el proceso evolutivo biológico depende de la química inusual del carbono, que le permite unirse a sí mismo, así como a otros elementos, creando moléculas altamente complejas que son estables sobre las temperaturas terrestres predominantes y son capaces de transmitir información genética (especialmente ADN). . […] Si bien se podría argumentar que la naturaleza crea su propio ajuste fino, esto solo se puede hacer si los constituyentes primordiales del universo son tales que se puede iniciar un proceso evolutivo. La química única del carbono es la base fundamental de la capacidad de la naturaleza para sintonizarse a sí misma. [48] [49]

El físico teórico y sacerdote anglicano John Polkinghorne ha declarado: "El ajuste fino antrópico es demasiado notable para descartarlo como un simple accidente". [50]

Ver también

  • Abiogénesis  : proceso natural por el cual la vida surge de la materia no viva.
  • Universo de relojería
  • Ajuste fino  : ajuste de parámetros para adaptarse a los datos en física teórica
  • Hipótesis de la tierra rara  - Hipótesis que la vida extraterrestre complejo es improbable y extremadamente raro
  • Teleología  : estudio filosófico de la naturaleza al intentar describir las cosas en términos de su propósito aparente, principio rector o meta.
  • Destino final del universo  : rango de hipótesis y escenarios cosmológicos que describen el destino final del universo tal como lo conocemos

Referencias

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Otras lecturas

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  • Peter Ward y Donald Brownlee (2000). Tierra rara: por qué la vida compleja es poco común en el universo . Springer Verlag.
  • Jeffrey Koperski (2015). La física del teísmo: Dios, la física y la filosofía de la ciencia , John Wiley & Sons, Ltd. ISBN 978-1118932803 

enlaces externos

Defiende el ajuste fino
  • Anil Ananthaswamy: ¿Está el universo afinado para la vida?
  • Francis Collins, Por qué soy un hombre de ciencia y fe . Artículo de National Geographic .
  • Custom Universe , Documental de puesta a punto con expertos científicos.
  • Mawson, TJ (2011). "Explicarnos la sintonía fina del universo y la sintonía fina de nosotros con el universo" . Filosofía . 68 : 25–50. doi : 10.1017 / s1358246111000075 .
  • Hugh Ross : evidencia del fino ajuste del universo
  • Entrevista con Charles Townes sobre ciencia y religión.
Criticar el ajuste fino
  • Bibliografía de enlaces en línea a críticas al Argumento de Ajuste Fino. Web secular.
  • Victor Stenger :
    • " Un caso contra el ajuste fino del cosmos "
    • " ¿El cosmos muestra evidencia de propósito? "
    • " ¿Está el Universo afinado para nosotros? "
  • Elliott Sober , " The Design Argument " . Una versión anterior apareció en Blackwell Companion to the Philosophy of Religion (2004).
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