A los humanos les gusta estar en el centro de las cosas.
Los primeros griegos sabían que la Tierra era redonda, pero la mayoría de ellos no podían imaginar que la tierra en la que caminaban era todo menos el centro de la realidad. Maimónides, el filósofo judío medieval hispano-egipcio, tomó en serio ese geocentrismo, argumentando que incluso la antigua Biblia hebrea describía un mundo donde todo giraba alrededor de nuestro planeta, una posición que el rabino Menachem Mendel Schneerson, el Rebe de Lubavitch, defendía usando la teoría de Albert Einstein. de la relatividad en 1975. Le tomó más de 350 años a la Iglesia Católica pedir disculpas (en 1992) por encarcelar al gran astrónomo heliocéntrico Galileo Galilei y obligarlo a retractarse de su descripción del sistema solar. Nuestro universo no es tan especial.
En la era moderna, ningún pensador serio argumenta que la Tierra tiene alguna centralidad física especial en el universo. (El documento de Schneerson solo afirmaba que la Tierra podía verse como el centro del universo a partir de un marco de referencia particular). Toda la evidencia de los grandes telescopios ha demostrado que la Tierra es solo otro pequeño mundo rocoso que orbita un sol pequeño en un lejano región arrojada de una galaxia de tamaño mediano.
Pero hay otra idea, popular entre algunos de los más grandes científicos vivos, que centra a los humanos (y criaturas como nosotros) en una medida que los antiguos filósofos no podrían haber imaginado. Es tan extravagante que Maimónides probablemente lo habría considerado una herejía, una violación de su principio de que Dios y solo Dios deseaban que el universo se hiciera realidad. [Creacionismo vs. Evolución: 6 Grandes Batallas]
Así es como funciona:
El universo es perfecto, inquietante, misteriosamente perfecto, como escenario para crear vida. Toda clase de constantes físicas -la velocidad de la luz, la carga de un electrón, las proporciones de las cuatro fuerzas fundamentales (gravedad, electromagnetismo, débil y fuerte) – parecen afinadas para crear un universo donde la vida tal como la conocemos podría emerger .
Así es como el escritor Anil Ananthaswamy explicó un ejemplo para PBS:
“[El neutrón] es 1.00137841870 veces más pesado que el protón [un núcleo de hidrógeno desnudo], que es lo que le permite [a un neutrón] decaer en un protón, electrón y neutrino, un proceso que determinó las abundancias relativas de hidrógeno y helio después el Big Bang y nos dio un universo dominado por el hidrógeno. Si la relación de masa de neutrones a protones fuera incluso ligeramente diferente, estaríamos viviendo en un universo muy diferente: uno, tal vez, con demasiado helio, en el que las estrellas se han extinguido demasiado rápido para que la vida evolucione, o una en la que los protones se descompusieron en neutrones en lugar de al revés, dejando el universo sin átomos. Así que, de hecho, no estaríamos viviendo aquí en absoluto, no lo haríamos. existe.”
Es decir, incluso un número tan pequeño como la masa de un neutrón -la partícula subatómica dentro de todos los núcleos atómicos, excepto la del hidrógeno- está perfectamente calibrado para permitir que mundos como la Tierra emerjan y sobrevivan durante largos períodos. Esto, según el pensamiento, es evidencia de que nuestro universo existe solo porque hay seres pensantes aquí para observarlo.
La idea tiene alguna relación con un principio básico del mundo de lo muy pequeño: según la mecánica cuántica, una partícula adquiere una velocidad particular o una ubicación particular solo porque alguien la observó. Antes de que se observara, la partícula solo tenía un rango de velocidades o ubicaciones posibles en el espacio.
¿Tal vez un universo aparece en plena existencia solo cuando sus constantes físicas son tales que pueden ser observadas?
Nuestro universo no es tan especial
Es una manera extraña y radical de pensar sobre este vasto espacio y nuestro lugar en él. Pero no es una idea marginal.
“El hecho notable es que los valores de los números de [física fundamental] parecen haberse ajustado muy finamente para hacer posible el desarrollo de la vida”, escribió el físico Stephen Hawking en su libro de 1988 “Una breve historia del tiempo”. [8 cosas impactantes que aprendimos del libro de Stephen Hawking]
“Por ejemplo,” continuó, “si la carga eléctrica del electrón hubiera sido ligeramente diferente, las estrellas tampoco hubieran podido quemar hidrógeno y helio, o de lo contrario no habrían explotado. Por supuesto, podría haber otras formas de vida inteligente, no soñadas ni siquiera por escritores de ciencia ficción, que no requerían la luz de una estrella como el sol o los elementos químicos más pesados que se producen en las estrellas y se arrojan al espacio cuando las estrellas explotan.
“Sin embargo, parece claro que hay relativamente pocos rangos de valores para los números que permitirían el desarrollo de cualquier forma de vida inteligente. La mayoría de los conjuntos de valores daría lugar a universos que, aunque podrían ser muy hermosos, no contendrían uno capaz de asombrarse de esa belleza “.
El universo bien podría existir solo para que nosotros, y criaturas como nosotros, podamos vivir para verlo. Incluso Hawking sugiere la posibilidad.
¿Tienes la fuerza débil?
Pero no todos están convencidos.
En un nuevo documento publicado el 18 de enero en el sitio web preprint arXiv.org, un equipo de astrónomos y físicos de la Universidad de Michigan argumentó que incluso un universo muy diferente podría ser compatible con la vida.
Partiendo de principios físicos, los investigadores descubrieron cómo un universo podría desarrollarse con una de sus fuerzas fundamentales amputadas por completo.
¿Recuerdas la fuerza débil mencionada anteriormente?
Tiene el nombre menos impresionante de los cuatro fundamentos, pero de ninguna manera jugó un papel menor en cómo se unió nuestro universo. Como Live Science informó anteriormente, débil es la fuerza de la descomposición. Cuando las partículas grandes se separan en partículas pequeñas, no es porque la fuerza fuerte que las mantiene juntas haya fallado. Por el contrario, la fuerza débil los ha separado.
“Diría que la fuerza débil es más importante en el sol [y en otras estrellas]”, dijo Evan Grohs, uno de los autores del artículo de arXiv.
Cuando la masa caliente de una estrella en llamas fuerza a dos protones (núcleos desnudos de hidrógeno) juntos, Grohs le dijo a Live Science, que se fusionan en un isótopo de hidrógeno llamado deuterón (junto con algunas partículas de repuesto). Esta es una interacción de fuerza débil. El deuterón luego se fusiona con otro protón libre para formar un núcleo de dos protones y un neutrón (que también se conoce como helio-3). Esa es una interacción electromagnética. Finalmente, la fuerza fuerte trae esa partícula de helio-3 junto con otro helio 3, formando un núcleo de helio-4 y dos protones libres. Sin la fuerza débil, esa cadena de eventos no podría suceder, y el sol se consumiría rápidamente.
De manera similar, la fuerza débil es responsable de la abundancia de agua en el universo, dijo Grohs, una característica generalmente considerada necesaria para la vida.
Durante y poco después del Big Bang, la fuerza débil causó que los neutrones libres se descompusieran en protones únicos: núcleos de hidrógeno sueltos flotando libremente en el universo. Casi todo el hidrógeno que hay hoy en día es el resultado de esas interacciones de fuerza débil durante la era del Big Bang, dijo Grohs. Y su abundancia es necesaria para la formación de agua, con sus dos átomos de hidrógeno para cada átomo de oxígeno.
Si se formara un universo que fuera por completo como el nuestro, pero sin la fuerza débil, casi todos los neutrones libres y los protones se fusionarían en helio en los pocos momentos posteriores al surgimiento del universo, según Grohs.
Un sol inmenso y tenue a través de un cielo rico en oxígeno
Pero Grohs y sus colegas, en su artículo, imaginaron un universo “débil” con algunos otros parámetros clave modificados. Su universo, según mostraron, todavía cumpliría todos los requisitos conocidos de la vida. [Las 5 principales razones por las que podemos vivir en un multiverso]
Primero, su universo comenzaría con mucho más fotones (es decir, con luz) que partículas de materia que gritaran en el espacio, reduciendo la proporción de materia prima a energía en un factor de al menos 100 en comparación con nuestro universo, dijeron los investigadores. De esa nube de partículas de alta energía y baja materia, calcularon, surgirían una mezcla de protones, neutrones libres, deuterio (otro isótopo de hidrógeno) y helio similar al de nuestro universo.
Y luego, durante mucho tiempo, cualquier dios alienígena que creó este lugar débil podría simplemente sentarse y esperar. La fuerza débil actúa en pequeñas escalas, afectando el comportamiento de las partículas elementales. Entonces, en este otro universo, con las fuerzas a gran escala de la gravedad y el electromagnetismo intactas, las nubes de materia aún formarían discos galácticos y se condensarían en estrellas, mostraron los investigadores. Habría algunas diferencias, los científicos encontraron, lo que es más importante, una inusual abundancia de deuterio resultante de todos esos protones y neutrones libres que flotan alrededor. Sin embargo, nada alteraría la estructura básica del espacio.
Finalmente, cuando llegó el momento de iluminar las estrellas, el dios alienígena debería mirar de cerca. Sin una fuerza débil en este extraño universo, el hidrógeno no se fusionaría en helio. Pero allí habría mucho deuterio y el deuterio iluminaría la oscuridad a su manera.
Aplasta un protón libre en deuterio, y la fuerza fuerte unirá las dos partículas juntas en un destello de energía, dejando atrás el helio-3 isótopo de helio pesado.
Esta fusión de deuterio se quema menos brillante que el proceso de fuerza débil que ocurre en nuestro sol. La mayoría de las estrellas en el universo alternativo se formarían en algo así como nuestros gigantes rojos: grandes y borrosas y desaparecidas en un corto espacio de tiempo.
Pero algunas estrellas que se quemarían por más tiempo, algunas más de mil millones de años. Y eso es crítico.
“No tenemos otros ejemplos de vida además de este planeta”, dijo Grohs, y en este planeta, la vida tomó alrededor de mil millones de años en formarse. No hay razón, dijo Grohs, para suponer que tomaría más (o menos) tiempo en su otro lugar débil. Eso significa que probablemente necesite echar raíces a estas estrellas de por vida para siempre, dijo.
Entonces, ¿cómo sería caminar en un planeta que orbita en un espacio débil?
“Creo que una cosa que notarías es que probablemente no tendrás tantas estructuras sólidas, porque no vas a tener esos elementos pesados de la Tierra como los que tienes en nuestro planeta”, dijo Grohs a Live Science.
En el universo débil, como en el nuestro, las estrellas serían fábricas químicas. A medida que las estrellas envejecen, fusionarán más y más protones en sus partículas más pesadas, construyendo elementos más pesados. En nuestro universo, este proceso va bastante lejos, generando mucho oxígeno y carbono, pero también hierro pesado e incluso una cantidad significativa de elementos radiactivos superpesados como el uranio.
Pero en el universo débil, sin la descomposición de los neutrones, la fusión de la fuerza fuerte se agotaría en su mayor parte alrededor del nivel del níquel, un elemento relativamente ligero, con solo 28 protones. Los átomos más pesados, como el hierro, el oro, el yodo y el xenón, aún podrían emerger, pero en cantidades mucho menores, dijo Grohs.
Los productos químicos más ligeros, como el oxígeno y el carbono, dijo Grohs, serían mucho más abundantes.
Aún así, agregó: “Creo que si estuvieras en un planeta en un universo débil, sería bastante similar. Las estrellas podrían ser un poco más grandes si miras al cielo, porque para tener una estrella que quema deuterio billones de años, necesita físicamente tener un radio mayor que una estrella equivalente en nuestro universo, y además, no brilla tan brillantemente “.
Entonces, un planeta que soporte la vida en un universo débil podría estar mucho más cerca de su estrella mucho más grande, un disco grande e inusualmente oscuro que ocupa una gran parte del cielo.
Grohs reconoció que la investigación es fundamentalmente especulativa.
“Esto es todo teórico”, dijo. “No tenemos ninguna evidencia que sugiera que haya otros universos más allá de lo que podemos ver”.
Y las preguntas que él y sus colegas contestan, ya sea que un universo extraño pueda tener agua o estructura o estrellas duraderas, podrían no ser una lista exhaustiva de factores necesarios para producir vida, dijo. Y un universo débil quizás ni siquiera sea el mejor candidato para un universo alternativo que pueda producir vida.
Aún así, Grohs dijo, este artículo arroja una llave en el argumento de que hay algo especial o necesario sobre las constantes físicas vivificadoras de nuestro universo. Y plantea la posibilidad real de que nuestra percepción simplemente no esté en el centro de las cosas.
