Ajuste fino del Universo. Todos está perfectamente ajustado en el Universo

Introducción al ajuste fino

La vida existe en la Tierra gracias al ajuste fino del universo.

La vida existe en la Tierra y por lo tanto, el universo debe existir de tal manera que seamos posibles. Esa es la esencia del principio antrópico. Si miramos la inmensidad del cielo nocturno, surgen a menudo preguntas. ¿Cómo hemos llegamos aquí? ¿Cuál es la probabilidad de que en un universo tan enorme, los humanos hayamos podido llegar a existir? ¿Somos una consecuencia inevitable de las leyes físicas? ¿O es la vida, y mucho menos la vida inteligente, un hecho tan increíblemente improbable que somos los únicos aquí?

Por “ajuste fino” entendemos que todos los valores de los parámetros de las leyes físicas que han dado como resultado la vida en el Universo, están finamente ajustadas. En consecuencia, cualquier pequeñísima variación en el valor de alguno de estos parámetros imposibilitaría completamente la vida tal y como la conocemos.

Cualquier versión del universo que podamos imaginarnos, debe permitir que la vida exista al menos una vez. Cuando hay cosas que no entendemos sobre el universo, cómo funciona la energía oscura, cómo se formó el cosmos, todas nuestras teorías tienen que incluir el hecho de que existimos.

¿Cuál es el objetivo final del universo?

. Como consecuencia de los infinitos caminos que el universo podría haber tomado durante su evolución, no parece sencillo que los humanos existamos. Por ejemplo, si el asteroide que mató los dinosaurios hubiera golpeado la tierra unos millones de años después, seguro que se hubiera cambiado el curso de la evolución en la Tierra.

El concepto de ajuste fino ( fine tuning) del universo se relaciona con el conjunto de valores de relaciones adimensionales o constantes de la física que determinan el surgimiento de la vida. Es decir, todas y cada una de estas constantes o relaciones adimensionales debe tener un valor muy preciso para poder explicar el universo tal y como lo conocemos.

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 proporción de las masas del protón y del 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”

El astrofísico inglés Fred Hoyle escribe: «Una interpretación lógica de los hechos sugiere que un súper intelecto ha interferido con la física, así como con la química y la biología, y que en la naturaleza no existen fuerzas invisibles que valgan la pena discutirse. Los números que uno calcula partiendo de los hechos me parecen tan abrumadores que casi ponen esta conclusión más allá de toda duda”

En los últimos años el ajuste fino de las constantes del universo se ha convertido en un tema de estudio y discusión, sobre todo entre los físicos.

Pero debemos distinguir entre la realidad de los datos y su interpretación . El Ajuste Fino es un hecho; pero el Diseño y el Ajuste Fino, no son la misma cosa.

Esta realidad del ajuste fino ha sido verificada por una gran variedad de cálculos y modelos, desarrollados tanto por autores teístas como ateos, agnósticos, indiferentes, etc. Simplemente a modo de ilustraciónmencionaré por ejemplo los nombres de John Barrow, Bernard Carr, Brandon Carter, Paul Davies, George Ellis, Stephen Hawking, Craig Hogan, Andrei Linde, Don Page, Martin Rees,Lee Smolin, William Stoeger, Leonard Susskind, Max Tegmark, Alexander Vilenkin, Steven Weinberg y Frank Wilczek

Los autores materialistas recurren a la teoría del multiverso. Esta teoría evita tanto el azar como el diseño. La explicación del ajuste fino radicaría en la existencia de muchos universos (multiversos) , cada uno con sus leyes. Nosotros habitamos uno cuyas leyes lo hacen habitable Obviamente debemos de vivir en un universo . El multiverso y el problema del ajuste fino

Enigmas del universo: el ajuste fino del universo

Algunos ejemplos

El Estado Holye

Si el estado de Holye no existiera, las estrellas no podrían producir la abundancia de carbono que producen. La vida que conocemos está basada en carbono y oxígeno. La clave de la vida está en las condiciones requeridas para la formación de esos elementos en el universo a partir de los átomos de helio e hidrógeno. Y para que esto pueda ocurrir el margen de error es muy pequeño.

El oxígeno y el carbono los producen las estrellas

Como todos ya sabemos , el Big-Bang solo produjo helio e hidrógeno. El helio presente en las estrellas gigantes rojas, se transforma en carbono y oxígeno mediante el Proceso triple alfa

El carbono-12, es el elemento esencial del cual está hecho todo. Pero resulta que , sólo puede formarse cuando tres núcleos helio-4, se combinan de manera muy específica. La clave de esta reacción es un estado excitado de carbono-12 conocido como estado Hoyle.

El estado energético del carbono-12 formado a partir de 3 partículas de helio -4 (triple alfa) es 379 KeV (379.000 electrón-voltio) superior al contenido energético de los 3 átomos de helio-4.

El oxígeno se produce por reacción posterior entre el helio-4 y el carbono-12.

“El estado Hoyle del carbono es la clave”, dijo Dean Lee. “Si el estado Hoyle de energía fuera 479 keV superior a la de las 3 partículas de helio-4, la cantidad de carbono producida sería insuficiente para lograr condiciones adecuadas para la vida tal y como la conocemos. La producción de C-12 sería demasiada poca para una vida basada en carbono”.

Por el contrario , si la energía del estado de Hoyle fuera inferior en 279 keV respecto de los tres átomos de He-4, entonces habría mucho carbono y muy poco oxígeno para la vida

Este es un ejemplo de como un valor de una constante física , determina lo que hoy somos en la Tierra.

Constante Cosmológica

La constante cosmológica, introducida por Einstein en su ecuación cósmica y después rechazada por él, ha resucitado recientemente, cuando se descubrió que la expansión del universo parece estar acelerándose. Su valor, si se confirma su existencia, también sería crítico: si fuese más alto de lo que es, el universo se habría expandido tan deprisa que no se habrían formado galaxias ni estrellas (ni vida). Valores más bajos llevarían a un universo cuya expansión se habría detenido, contrayéndose hacia un Big Crunch, y la vida no habría tenido tiempo de formarse.

Rendimiento fusión nuclear que tiene lugar en las estrellas

En cada fusión nuclear que tiene lugar en las estrellas, un 0,7% de la materia se convierte en energía. Si esta constante valiese 0,8% o más, todo el hidrógeno se habría convertido en helio durante el Big Bang y no quedaría hidrógeno en el universo para formar parte de los seres vivos o proporcionar energía a las estrellas. Si hubiese sido menor de 0,6%, la fusión del hidrógeno sería imposible, el universo estaría compuesto solo de hidrógeno, y no podrían existir las estrellas

El grado de ajuste requerido

Para darte una idea del ajuste requerido incluyo algunas tolerancias aceptables. Los siguientes números representan la desviación máxima de los valores aceptados, que impediría que el universo exista en la forma actual. Fuera de estas el universo no sería adecuado para ninguna forma de vida

Constante gravitacional: 1 parte en 10³⁴
Fuerza electromagnética versus fuerza de gravedad: 1 parte en 10 ³⁷
Constante cosmológica: 1 parte en 10¹²⁰
Densidad de masa del universo: 1 parte en 10⁵⁹
Tasa de expansión del universo: 1 parte en 10⁵⁵
Entropía inicial: 1 parte en 10 ^{(10 ^ 123)}

Constantes básicas del ajuste fino para el universo

Fuerza nuclear constante: si es mayor: no se formaría hidrógeno; los núcleos atómicos para la mayoría de los elementos esenciales de la vida serían inestables; por lo tanto, no hay química de vida.Si es más pequeño: no se formarán elementos más pesados que el hidrógeno.Nuevamente, no hay química de vida

Fuerza nuclear débil constante: si es más grande: demasiado hidrógeno se convertiría en helio en big bang; por lo tanto, las estrellas convertirían demasiada materia en elementos pesados haciendo imposible la química de la vida. Si es más pequeño: se produciría muy poco helio a partir del big bang; por lo tanto, las estrellas convertirían muy poca materia en elementos pesados haciendo imposible la química de la vida

Fuerza gravitacional constante: si son más grandes: las estrellas estarían demasiado calientes y arderían demasiado rápido y de manera desigual para la química de la vida. Si es más pequeño: las estrellas serían demasiado frías para encender la fusión nuclear; así, muchos de los elementos necesarios para la química de la vida nunca se formarían

Fuerza electromagnética constante: si es mayor: la unión química se interrumpiría; elementos más masivos que el boro serían inestables a la fisión. Si es menor: la unión química sería insuficiente para la química de la vida.

Relación de constante de fuerza electromagnética a constante de fuerza gravitacional: si es más grande: todas las estrellas serían al menos un 40% más masivas que el sol; por lo tanto, la quema estelar sería demasiado breve y desigual para el soporte vital. Si es más pequeño: todas las estrellas serían al menos un 20% menos masivas que el sol, por lo tanto, incapaces de producir elementos pesados

Relación de masa de electrones a protones: si es más grande: la unión química sería insuficiente para la química de la vida. Si es más pequeño: igual que el anterior

Relación de número de protones a número de electrones: si es más grande: el electromagnetismo dominaría la gravedad, evitando la formación de galaxias, estrellas y planetas. Si es más pequeño: igual que el anterior

Tasa de expansión del universo: si es más grande: no se formarían galaxias
si es más pequeño: el universo colapsaría, incluso antes de que se formaran las estrellas

Nivel de entropía del universo: si es más grande: las estrellas no se formarían dentro de las protogalaxias. Si es más pequeño: no se formarían proto-galaxias

Densidad de masa del universo: si es más grande: la sobreabundancia de deuterio del big bang haría que las estrellas se quemen rápidamente, demasiado rápido para que se forme vida. Si es más pequeño: la falta de helio del big bang daría como resultado una escasez de elementos pesados

Edad del universo: si es mayor: no existirían estrellas de tipo solar en una fase de combustión estable en la parte derecha (de por vida) de la galaxia. Si fuera más joven: las estrellas de tipo solar en una fase de combustión estable aún no se habrían formado

Uniformidad inicial de radiación: si fuera más uniforme: las estrellas, los cúmulos estelares y las galaxias no se habrían formado. Si es menos uniforme: el universo ahora sería en su mayoría agujeros negros y espacio vacío

Distancia media entre galaxias: si es más grande: la formación de estrellas lo suficientemente tarde en la historia del universo se vería obstaculizada por la falta de material. Si es más pequeño: el tira y afloja gravitacional desestabilizaría la órbita del sol

Densidad del cúmulo de galaxias: si fuera más denso: las colisiones y fusiones de galaxias interrumpirían la órbita del sol. Si es menos denso: la formación de estrellas lo suficientemente tarde en la historia del universo se vería obstaculizada por la falta de material

Distancia media entre estrellas: si es más grande: la densidad de elementos pesados sería demasiado escasa para que se formen planetas rocosos. Si es más pequeño: las órbitas planetarias serían demasiado inestables para la vida

Constante de estructura fina: (que describe la división de estructura fina de las líneas espectrales) si es más grande: todas las estrellas serían al menos un 30% menos masivas que el sol. si es mayor que 0.06: la materia sería inestable en grandes campos magnéticos. si es más pequeño: todas las estrellas serían al menos un 80% más masivas que el sol

Tasa de descomposición de protones: si es mayor: la vida sería exterminada por la liberación de radiación. Si es más pequeño: el universo contendría materia insuficiente para la vida

Relación de nivel de energía nuclear de C¹²a O¹⁶: si es más grande: el universo contendría oxígeno insuficiente para la vida. si es más pequeño: el universo contendría carbono insuficiente para la vida

Nivel de energía del estado fundamental para He⁴: si es más grande: el universo contendría carbono y oxígeno insuficientes para la vida. Si es más pequeño: igual que el anterior

Tasa de descomposición de Be⁸: si es más lento: la fusión de elementos pesados generaría explosiones catastróficas en todas las estrellas. si es más rápido: no se formaría ningún elemento más pesado que el berilio; por lo tanto, no hay química de vida

Relación de masa de neutrones a masa de protones: si es mayor: la descomposición de neutrones produciría muy pocos neutrones para la formación de muchos elementos esenciales para la vida. si es menor: la descomposición de neutrones produciría tantos neutrones como para colapsar todas las estrellas en estrellas de neutrones o agujeros negros

Exceso inicial de nucleones sobre antinucleones: si es mayor: la radiación prohibiría la formación de planetas. Si es menor: la materia sería insuficiente para la formación de galaxias o estrellas

Polaridad de la molécula de agua: Si es mayor: el calor de fusión y vaporización sería demasiado alto para la vida. Si es menor: el calor de fusión y vaporización sería demasiado bajo para la vida; el agua líquida no funcionaría como solvente para la química de la vida; el hielo no flotaría y se produciría un congelamiento descontrolado

Erupciones de supernovas: si es demasiado cercano, demasiado frecuente o demasiado tarde: la radiación exterminaría la vida en el planeta. Si es demasiado distante, poco frecuente o demasiado pronto: los elementos pesados serían demasiado escasos para que se formen planetas rocosos

Binarios enanos blancos: si son muy pocos: existiría insuficiente flúor para la química de vida. Si son demasiados: las órbitas planetarias serían demasiado inestables para la vida. En el caso de que se formaran demasiado pronto: producción insuficiente de flúor. Si se forma demasiado tarde: el flúor llegaría demasiado tarde para la química de la vida

Relación de masa de materia exótica a masa de materia ordinaria: si fuera más grande: el universo colapsaría antes de que se pudieran formar estrellas de tipo solar.
Si es más pequeño: no se formarían galaxias