¿Por qué el Universo es como es? ¿Por qué tiene el espacio tres dimensiones? ¿Por qué el Universo es apto para al vida? ¿Por qué nuestras leyes de la física y no otras? Se suele decir que la física no da respuestas a los por qué, sino a los cómo. Es decir, se limita a describir la naturaleza mediante elementos, magnitudes y leyes que la conforman, pero no puede saber por qué es así. El principio antrópico es una forma de razonamiento que intenta, precisamente, responder al por qué.
La teoría actual, que es la base para entender todo fenómeno que se da en nuestro universo, es el Modelo Estándar de Partículas. En ella se describen todas las partículas fundamentales que componen nuestra realidad, sus propiedades y cómo se relacionan entre ellas, es decir, las leyes físicas. A su vez, esta teoría está controlada por 19 números fundamentales y cada uno de ellos regula un aspecto distinto: la masa de ciertas partículas, la intensidad de la fuerza gravitatoria…
Nuestro universo corresponde a unos valores determinados de esos 19 números y a unas leyes físicas determinadas, pero ¿podrían haber sido otros? En principio no hay nada en la propia teoría de Modelo Estándar que lo impida. Una cosa está clara, si modificamos mínimamente alguno de esos parámetros, el universo resultante es otro muy diferente al nuestro y, en algunos casos, no compatible con la vida.
Sólo un universo compatible con la vida da lugar a observadores como nosotros
El principio antrópico consiste en utilizar nuestra propia existencia para deducir algo sobre el universo o la región del universo en la que vivimos.
La primera formulación explícita del principio antrópico la dió Brandon Carter (físico teórico australiano) en 1974. Se formula de dos formas:
- Débilmente: uno no se encuentra en una región aleatoria entre todas las posibles, sino que se encuentra en una región aleatoria de entre todas aquellas en las que podría existir.
- Fuertemente: el universo tiene que ser tal que admita la creación de observadores en algún momento.
Según esto, se podría pensar que los parámetros del Modelo Estándar se han ajustado a posta para proporcionar un universo en el cual podamos existir. O quizás es casualidad. También podríamos decir que el universo es así porque su finalidad es crearnos.
Precisamente es esta última idea de causa final aristotélica la que se explota en el libro El principio antrópico cosmológico, publicado por Barrow y Tipler, el cual es el origen de la mala fama del principio antrópico. La causa final es un concepto aristotélico en el que la causa de un fenómeno no está en el pasado, sino en el futuro: llueve para regar los campos. Esto no le gusta el pensamiento científico, nada en el universo ocurre con un propósito, sino que las cosas ocurren como consecuencia de cosas ocurridas anteriormente.
Bien, ya tenemos claro, que el universo tiene que ser tal que la vida pueda tener lugar en algún momento y en alguna región, pero ¿por qué? Hay varias opciones:
- El universo absurdo: nuestro universo es como es y no hay explicación para ello.
- El universo único: una nueva teoría que aún no hemos descubierto logrará explicar por qué las constantes físicas son las que son y no existen otros universos con constantes diferentes.
- El multiverso: existen múltiples universos, cada uno con propiedades distintas, y el nuestro es uno de los aptos para la vida.
- El diseño inteligente: el universo ha sido diseñado por un creador para que albergue vida inteligente.
- El principio vital: hay un principio base que hace que el universo evolucione hacia la vida.
- El universo que se explica a sí mismo: sólo universos con observadores pueden existir (principio de Copenague: las cosas sólo existen cuando se observan).
- El universo falso: vivimos en una simulación.
El primero es poco satisfactorio: el universo es así porque sí. El segundo, si sólo hay uno no tiene sentido preguntar por la probabilidad de que sea como es. La probabilidad sólo se aplica a un evento que se puede repetir, como lanzar un dado. Es la opción más defendida actualmente. Las cuatro últimas opciones a penas son defendidas por ningún científico. ¿Y el multiverso?
El multiverso es el concepto de que existen diferentes universos, que pueden tener diferentes valores de los parámetros fundamentales y diferentes leyes físicas, que evolucionan unos independientes de otros. Al principio esta idea estaba rechazada por la inmensa mayoría de científicos, pero poco a poco ha ido ganando apoyos debido a que aparece como predicción en multitud de teorías respetables, como la teoría de cuerdas o la inflación infinita.
Actualmente la inflación infinita es la forma más aceptada de crear multiversos: consiste en mantener que la inflación nunca se detuvo pero que no se dió con la misma intensidad en todos los puntos, sino que algunas regiones se expandieron más que otras. Como resultado, el espacio-tiempo se desgajó, quedando burbujas donde la expansión es más lenta rodeadas de espacio-tiempo aún en una trepidante expansión. Las burbujas quedarían aisladas y cada una de ellas sería un universo independiente, con leyes y parámentros diferentes.
Es aquí, en conjunción con el multiverso, donde se ve la enorme potencia del razonamiento antrópico: si existen muchos universos, la probabilidad de que se de vida no es la misma en todos ellos. Sólo algunos universos tendrán las condiciones apropiadas para la vida, y por tanto, el nuestro debe de ser uno de ellos. Es decir, dado que existimos, podemos decir cómo tienen que ser los parámetros y las leyes del universo que habitamos.
El principio antrópico nos permite discernir en qué universo, de todos los posibles en el multiverso, nos encontramos
No es que haya un por qué los valores de los parámetros son los que son, todos los valores son posibles porque puede haber infinitos universos diferentes. Pero sí podemos obtener información de por qué nuestro universo tiene los parámetros que tiene partiendo de la base de que, de no ser así, no estaríamos aquí. Veamos un ejemplo:
Desde que Hubble confirmó que el universo se expande se ha tratado desesperadamente de medir la tasa de expansión. En 1990 se desarrollaron dos estudios con este objetivo. Científicos del Proyecto Cosmológico de Supernovas y del Equipo de Investigación de Supernovas High-Z se dedicaron a buscar supernovas Ia para determinar distancias y medir así la constante cosmológica. Para sorpresa de casi todos, el resultado fue 10¹²⁰ veces más pequeño que el calculado mediante la teoría de Modelo Estándar.
Hasta la fecha nadie ha sido capaz de explicar tanta diferencia entre la teoría y la observación.
Sin embargo, en 1987 Steven Weinberg, premio Nobel de física en 1979, usó el principio antrópico. Su razonamiento fue el siguiente:
- Si la constante cosmológica fuera grande, el universo se expandería muy rápido y no se podrían formar galaxias.
- Si fuera cero, el universo colapsaría demasiado rápido como para haber podido surgir la vida.
- Dado que estamos aquí, nuestro universo debe tener una constante con valores que posibiliten la existencia de vida, por lo que no puede ser cero ni muy grande.
En 1995 el físico Alexander Vilenkin añadió que la constante debía permitir que se aglomerase suficiente materia en las galaxias como para que se formasen estrellas de segunda generación que fabricasen los elementos pesados necesarios para la vida.
Derecha: Alexander Vilekin (Ucrania 1949-)
El resultado de esto fue que que Vilenkin obtuvo un valor máximo para la constante cosmológica sólo 3 veces mayor al observado dos años después. Sin duda una mejora considerable.
El principio antrópico, unido a la idea de multiverso, nos dice que, de todos los universos posibles, debemos encontrarnos en el subconjunto en el que se den las condiciones necesarias para que surjan observadores. Si aceptamos que no somos un observador privilegiado, sino igual a cualquier otro, entonces podemos usar el hecho de que existimos para deducir cosas sobre nuestro universo que luego podemos someter a comprobación experimental.
Comentarios