Acerca del llam ado principio ant rópico. En 1968, Brandon Carter (U. Cambridge) estableció la versión "fuerte" del principio antrópico: los valores de muchas de las constantes fundamentales de la naturaleza deben permanecer dentro de un rango limitado con el fin de permitir que la vida surja. Dicho con otras palabras: el universo fue diseñado con el propósito de que apareciera la vida, y posteriormente observadores inteligentes como los seres humanos. La otra variante es el 'Principio Antrópico Débil' (PAD) y fue definido en 1973 en los términos siguientes: "Los valores observados de las cantidades físicas y cosmológicas toman unos valores específicos, de tal modo que existan lugares donde la vida basada en el Carbono pueda evolucionar; además requieren que el Universo tenga la edad suficiente para que ello haya sucedido ya ". En 1986 John D. Barrow y F. J. Tipler publicaron un voluminoso libro titulado The Antropical Cosmological Principle , un best seller científico que puso de moda este principio. Este tipo de estudios, condujo a una serie de resultados conocidos hoy en día como Coincidencias Cósmicas. Se trata de una serie de circunstancias favorables que están presentes en el Mundo, sin las cuales los seres vivos no hubiéramos llegado nunca a existir. Muchos autores han estudiado, un universo igual al nuestro, pero con ligerísimas variaciones en las condiciones iniciales. Los resultados son universos que no se expanden, universos sin galaxias, universos llenos de agujeros negros, universos con estrellas monstruosas que no permiten la aparición de planetas, etc. Lo único que tienen todos en común es que ninguno de ellos permite un desarrollo de la Vida. Fred Hoyle, en su libro "Galaxies, Nuclei and Quasars" hace la siguiente reflexión: "Las leyes físicas han sido deliberadamente diseñadas considerando las consecuencias que habrían de tener en el interior de las estrellas. Sólo existimos en regiones del Universo en las que han sido fijados exactamente los niveles energéticos de los núcleos de carbono y oxigeno ". De manera análoga, el el físico Freeman Freeman Dyson afirmó: " El Universo, Universo, en cierto sentido, siempre tiene presente a los seres vivos ".
Tradicionalmente y desde diversos puntos de vista, siempre hemos considerado que el universo fue construido con un propósito, y hay varias evidencias acerca de ello: existen recursos para la vida, abundancia de aire y agua, la atmósfera detiene las radiaciones provenientes del espacio que pueden ser peligrosas para la vida, el Sol alumbra y calienta durante el día y nos permite dormir durante la noche; en suma, todo está organizado para conveniencia de la vida humana. Este principio de que el universo tiende a lo humano, a hacer posible la vida y a mantenerla, se ha denominado principio antrópico y se basa en el hecho de que nuestra misma existencia determina, en una medida considerable, las propiedades del universo que contemplamos. El principio antrópico sostiene que los seres humanos, como observadores, son necesarios para la existencia misma del universo. Este principio, tal como fue enunciado por Brandon Carter , dice que el universo debe estar construido de tal manera que admita en su seno la creación de observadores en alguna de sus etapas,
aunque la existencia de cualquier organismo que pueda calificarse como observador sólo será posible dentro de ciertas combinaciones restringidas de parámetros. Según algunos autores, incluyendo divulgadores como Asimov, la pregunta de por qué un universo tan enorme es sólo para nosotros tiene una respuesta obvia: el universo es tan grande porque es muy viejo, y ello es para que nosotros tengamos tiempo de evolucionar. Esta respuesta parece simplista pero vale la pena analizarla. Si el universo está en expansión, y tiene una extensión finita, para saber sus dimensiones se requiere saber su edad, que se asume de unos quince mil millones de años; por tanto su dimensión debe ser la distancia recorrida en ese tiempo por las más lejanas galaxias que se desplazan a la velocidad de la luz; es decir, quince mil millones de años luz. Por otra parte, la vida, tal como la conocemos, depende de la presencia de no sólo hidrógeno sino de otros elementos tales como el carbono, el nitrógeno y el fósforo, elementos que no pudieron producirse en el big bang originario, en el cual sólo se formó hidrógeno y helio. Los elementos más pesados tuvieron que esperar a la formación de galaxias y estrellas, en cuyo interior se pudiera realizar la nucleosíntesis por la fusión de aquellos dos elementos ligeros producidos en la explosión original. Era, por tanto, necesario el paso de varios miles de millones de años para generar elementos pesados y, a partir de ellos, otros tantos para que pudiera desarrollarse la vida. Hawking explica lo anterior de la siguiente manera: Para llegar a donde estamos tuvo que formarse una generación previa de estrellas. Esas estrellas convirtieron una parte del hidrógeno y del helio originales en elementos como carbono y oxígeno, a partir de los cuales estamos hechos nosotros. Las estrellas explotaron luego como supernovas, y sus cenizas formaron otras estrellas y planetas, entre ellos los de nuestro sistema solar, que tiene alrededor de cinco mil millones de años. Los primeros mil o dos mil millones de años de la existencia de la Tierra fueron demasiado calientes para el desarrollo de cualquier estructura complicada. Los aproximadamente tres mil millones restantes han estado dedicados al lento proceso de la evolución biológica, que ha conducido desde los organismos más simples hasta seres capaces de medir el tiempo transcurrido desde el big bang. La pregunta mencionada antes es también planteada por el astrofísico Davies en dos partes; la primera es ¿por qué es tan grande el universo?
Sabemos que no tiene un tamaño fijo pues está en continua expansión; ésta es necesaria para impedir que caiga dentro de sí mismo en una singularidad. Es muy grande también en lo que se refiere a la elevada cantidad de estrellas que lo pueblan. La segunda es ¿por qué es tan viejo? Para que se desarrollen seres inteligentes, un sistema biológico necesita de miles de millones de años. Por tanto, la vida basada en el carbono requiere que éste sea sintetizado en el núcleo de las estrellas, las cuales a su vez requieren también millones de años para formarse, para poder sintetizar elementos como el carbono y después estallar. Si el universo fuera más joven no podríamos estar aquí; así, la respuesta a las dos preguntas es una sola: el universo es muy grande porque es muy viejo y nuestra propia existencia implica que las estrellas están muy alejadas unas de otras. De allí la paradoja de que las mismas condiciones para la formación de la vida inteligente sean también las que impiden el contacto con otras formas de vida. El nombre de principio antrópico fue propuesto por Brandon Carter en 1973 para afirmar simplemente que la existencia de la vida, es decir, de nosotros mismos, puede determinar algunas de las propiedades del universo que observamos. Esta tesis es continuación de los trabajos de Whitrow, quien, en 1955 sostuvo que el hecho de que vivamos en un espacio tridimensional se relaciona con nuestra propia naturaleza en nuestra calidad de observadores racionales y procesadores de información; más tarde estableció la relación entre un universo muy grande y las condiciones necesarias para la vida. El mayor difusor del principio antrópico es Wheeler, un importante físico teórico de la relatividad general, quien lo ha descrito como “el factor generador de la vida que está en el centro del mecanismo del mundo y de su diseño”. No es casual la utilización del término “diseño” ya que éste está emparentado etimológicamente con “designio”. Desde el principio de la historia se ha reconocido un designio en el mundo; el designio divino es el contenido de los cientos de relatos de la creación que forman la base de las religiones. Tanto en la visión de las estrellas como el Sol, y en otra cualquiera no habría vida inteligente para medir esas constantes físicas, de modo que la coincidencia tenía que darse simplemente por el hecho de que sólo existiría vida inteligente en el momento en que hubiera esta coincidencia. Esa versión débil registra solamente el hecho de que para que nosotros, seres humanos dotados de inteligencia, estemos aquí preguntándonos acerca del origen del universo, ha sido necesaria una sucesión vertiginosa de casualidades favorables; esa versión débil ha dado paso rápidamente y, como dice Heidmann, a veces sin la debida cautela, a una versión fuerte que dice que nuestra existencia es la responsable de la estructura espacial del universo; es decir, que la aparición del hombre se convierte en la finalidad, el punto de llegada, el destino del universo. El principio antrópico fuerte sostiene que el universo debe ser como es para permitir la existencia de la vida. Según Hawking, la versión fuerte dice:
Hay muchos universos diferentes, o muchas regiones diferentes de un único universo, cada uno con su propia configuración inicial y, tal vez, con su propio conjunto de leyes. En la mayoría de estos universos las condiciones no serían apropiadas para el desarrollo de organismos complicados; solamente en los pocos universos que son como el nuestro se desarrollarían seres inteligentes que harían la pregunta: ¿por qué es el universo como lo vemos? La respuesta, entonces, es simple: si hubiese sido diferente no estaríamos aquí. Por su parte, Penrose también relaciona la versión fuerte con distintos universos: la versión fuerte se interesa no sólo en la localización espacial o temporal de este universo sino en una infinidad de universos posibles; desde allí, dice, se pueden sugerir respuestas a las preguntas de por qué las constantes de la física parecen estar diseñadas especialmente para que pueda existir vida inteligente: si tales constantes fueran distintas no estaríamos en este universo sino en otro. Pero, ¿para qué proponer varios universos?, se pregunta Hawking: Si están separados, lo que ocurra en uno de ellos no tiene consecuencia en otro; se debe usar un principio de economía y eliminarlos de la teoría. Por otro lado, si hay varias regiones de un único universo, las leyes tendrían que ser las mismas en cada región. Esto reduce el principio antrópico fuerte al débil. Pero no sólo se ve esta postura teleológica en lo relativo al origen del universo sino que también se pretende ir más allá: el principio antrópico, al menos como algunas personas lo ven, sostiene, basado en algunas conclusiones de la mecánica cuántica, que los seres humanos, como observadores, son necesarios para la existencia misma del universo. Según la teoría cuántica, las “cosas” tal como las entendemos cotidianamente han desaparecido; lo que encontramos son patrones de relaciones que se comportan de manera diversa: en un momento son partículas, en otro son ondas; en un momento son masa, en otro son energía. En el mundo cuántico las relaciones son lo que importa; es más, para algunos físicos éstas son la realidad. De allí que la predicción y la uniformidad absolutas sean imposibles, todo se convierte en algo fluido. Una fuente de esta condición de difuso viene del hecho de que la materia elemental tiene dos caras, dos manifestaciones diferentes: la materia puede ser en la forma de partícula, en un punto localizado del espacio, o bajo la forma de onda, como energía dispersa en un volumen finito. La identidad de la materia, como paquete de ondas, incluye potencialidades de ambas formas, partículas y ondas, y estos dos aspectos no pueden estudiarse como un todo unificado, lo cual se enlaza aquí con otro principio fundamental de la física cuántica: el principio de incertidumbre de Heisenberg, que establece que podemos medir la posición de una partícula, o podemos estudiar su momento y observar la onda, pero no podemos medir simultáneamente sus dos aspectos pues siempre queda una incertidumbre.
El principio de dualidad onda/partícula junto con el principio de incertidumbre cambian nuestra relación con la observación y la medición pues si la materia desarrolla una relación con el observador y cambia al encontrarse con la expectativa de éste, ¿dónde queda la famosa objetividad científica? Si el científico estudia propiedades ondulatorias, la materia se comporta como onda; si estudia propiedades de partícula se comporta como partícula; o sea que el acto de observación hace que la potencialidad del paquete de ondas se colapse en un aspecto. Dicho en otras palabras, es imposible saber el estado de una partícula dada hasta que se observa; hasta ese momento esa partícula no es más que una onda de probabilidad. Con la observación se colapsa la función de onda y se actualiza una de las probabilidades. De allí que algunos científicos interpreten que el universo sólo existe si hay alguien que lo observe. Ya no es posible estudiar algo separado de nosotros mismos pues nuestro acto de observación del proceso hace aparecer lo que estamos observando. Las partículas permanecen en un estado difuso, como posibilidad, hasta que se observan; sólo entonces se convierten en una “cosa”. De allí que J. Archibald Wheeler postule que el constituyente último de todo lo existente sea “el etéreo acto de observación”; el universo es un universo participativo. No es que el observador produzca la realidad pero sí es esencial en su aparición, evoca un potencial que está ya presente. Wheeler ilustra lo anterior con un experimento mental referido a la doble naturaleza de la luz, corpuscular y ondulatoria; para ello asume la presencia de un instrumento para verificar la existencia de luz proveniente de una lejana estrella. Los fotones entran por la abertura en un extremo y chocan con una placa fotográfica situada en el otro extremo. Si la placa es rígida y fija, el resultado de la observación es que el fotón es una partícula; pero si la placa es muy sensible y está en movimiento, entonces el resultado de la observación es que el fotón es una onda. Si el observador pudiera cambiar a voluntad de un tipo de placa al otro, entonces podría decir al apuntar hacia una estrella: Esta estrella está a diez millones de años; esto significa que si el fotón que voy a observar y verificar su presencia dejó la estrella hace diez millones de años como partícula, ha sido partícula diez millones de años. Si la dejó como onda, ha sido onda todo ese tiempo. Yo, como físico, al cambiar de una placa a la otra puedo determinar la naturaleza del fenómeno: regreso diez millones de años y determino la naturaleza del fotón. La postura de Wheeler proviene de una interpretación literal del principio de incertidumbre puesto que este principio hace participar de algún modo al observador en la creación de la realidad física; de alguna manera extraña –dice– el principio cuántico establece que estamos tratando con un nuevo universo participante. Según él, los seres humanos y los instrumentos con los cuales observamos el universo, son los responsables del mundo fenoménico. Con esta aseveración el hombre es desplazado otra vez hacia el centro, o al menos así lo parece en una primera aproximación. En realidad, lo que hace Wheeler es asumir de forma explícita que el objeto de la física es el mundo de los fenómenos, y éstos no son las cosas y acontecimientos en estado bruto sino su construcción, producto de la observación y de la verificación. Sólo después de que cosas y
acontecimientos se entienden como fenómenos puede iniciarse la investigación científica. Sin embargo, cuando se trata de fenómenos no accesibles a ojo desnudo, por ejemplo cuando están muy distantes o son muy pequeños, la observación requiere de instrumentos y ello hace más crítica la situación puesto que los resultados del uso de instrumentos difieren de uno a otro. Esto va en contra del dictado del sentido común de que la naturaleza de la realidad no depende de los instrumentos con los cuales se observa. La larga tarea iniciada por Copérnico, seguida por Galileo y Newton, y que concluye con Darwin y Freud tuvo como resultado sacar al hombre del centro, quitarle su etiqueta de rey de la creación, de ocupante por derecho propio del lugar privilegiado en el universo. El resultado de todo ese largo recorrido es que el hombre pasó a ser considerado como una especie más entre otros miles, resultado de una lenta evolución, que vive en un muy ordinario planeta que gira alrededor de una estrella también muy ordinaria en el extremo de una muy ordinaria galaxia. En el último cuarto de siglo, sin embargo, cuando los parámetros básicos del universo y las constantes fundamentales de la física pueden ser calculados, incluso medidos directamente, muchos científicos –astrónomos y físicos principalmente– comienzan a reconocer ciertas conexiones entre estas constantes y la existencia de la vida en nuestro planeta; sobre todo comienzan a pensar que los valores de tales constantes y parámetros deben ser precisamente los que son ya que de otra manera la vida sería imposible. Es decir, ya no con argumentos místicos o religiosos sino con datos provenientes de la observación, del cálculo, de la experimentación, de la medición de los parámetros fundamentales del universo, las relaciones con la existencia de la vida son interpretadas como prueba que la vida misma del hombre de algún modo determina el diseño actual del universo. Aunque se sigue sintiendo en ellos un dejo de misticismo del cual no han podido escapar, los datos obtenidos en ese último cuarto de siglo no dejan de ser perturbadores. Desde los años sesenta algunos astrónomos intentaron estimar el número de planetas en el universo con un ambiente favorable para la vida; reconocieron que sólo un cierto tipo de estrella con un planeta a una determinada distancia proporcionaría las condiciones necesarias para la vida. Sobre esta base hicieron algunos cálculos más bien optimistas sobre la probabilidad de encontrar vida en algún lugar deluniverso. Shklovsky y Sagan, por ejemplo, determinaron que sólo el 0.001% de todas las estrellas tendrían un planeta con posibilidad de tener vida; sin embargo, sobrestimaron el rango de estrellas y el de las distancias planetarias permisibles puesto que incluso ese bajo porcentaje daría un número posible de planetas habitados o susceptibles de serlo superior a 10 16 . Algunas de las determinaciones que tendrían que tomarse en cuenta junto con las constantes físicas y los parámetros fundamentales para la aparición y mantenimiento de la vida tal como la conocemos se muestran a continuación. Enumeramos primero los relativos al sistema formado por el Sol, la Tierra y la Luna:
En primer lugar, la antigüedad del Sol: si fuera más joven de lo que es no habría alcanzado la fase estable de combustión; si fuera más antiguo, el sistema no contendría suficientes elementos pesados que son necesarios para nuestra propia constitución. Si el Sol fuera más joven, su luminosidad no se habría estabilizado, y si fuera más viejo ya no sería suficientemente estable. En segundo lugar, la masa del Sol: si fuera mayor de lo que es, las fuerzas de la marea en nuestro planeta afectarían su periodo de rotación; si la masa fuera menor, el rango de distancias apropiadas para la vida sería muy estrecho. En tercero está la localización en la galaxia: si el Sol estuviera más cercano al centro de la galaxia, la densidad y la radiación serían muy grandes; si la distancia al centro fuera mayor de la real no habría suficientes elementos pesados para construir planetas rocosos. En cuarto está el tipo de estrella: si el Sol fuera más rojo o más azul de lo que es, habría en la Tierra una insuficiente respuesta a la fotosíntesis. Los siguientes puntos tienen que ver específicamente con el planeta, en este caso la Tierra: si estuviera más alejada del Sol, sería muy fría para el ciclo estable del agua y si estuviera más cerca sería demasiado caliente. Si tuviera más masa, la gravedad sería mayor y la atmósfera retendría fuertes cantidades de metano y amoniaco, letales para la vida; si la gravedad fuera menor la atmósfera perdería mucha agua. Si la corteza fuera más gruesa captaría demasiado oxígeno de la atmósfera, y si fuera más delgada la actividad tectónica y volcánica sería muy intensa. Si su periodo de rotación fuera mayor, las diferencias de temperatura serían demasiado grandes; si fuera menor, sería muy fuerte la velocidad de los vientos atmosféricos. Si la interacción de la Tierra con la Luna fuera más intensa, los efectos de la marea en la atmósfera, los océanos y el periodo de rotación serían muy severos; si fuera más débil, la órbita sería más oblicua con grandes inestabilidades climáticas. Hay otras variables tales como el campo magnético o la inclinación del eje que no tomaremos en cuenta, pero desde ahora se puede ver que, según este criterio, la Tierra, el Sol y la Luna están articulados de la manera justa para que existan todas las condiciones para la vida. Lo que este argumento no toma en consideración es que la vida ha surgido y evolucionado en este planeta y por eso está adaptada a las condiciones prevalecientes; en lugar de pensar que el mundo está hecho a nuestra medida tendríamos que convencernos de que somos nosotros los construidos a su medida. Con respecto a los parámetros del universo en general, damos a continuación algunos datos. Primero, que la edad del universo determina los tipos de estrellas que existen. Las primeras se formaron unos tres mil millones de años después del nacimiento del universo. Para que las supernovas comenzaran a distribuir elementos pesados que hicieron posible las estrellas como el Sol pasaron unos diez mil millones de años. Otros mil millones para que éstas se estabilizaran y pudieran soportar vida en sus planetas. Si el universo fuera unos dos mil millones de años más joven, no estaría en condiciones de tener estrellas como el Sol en fase estable de combustión. Si fuera unos cinco mil millones más viejo, tales estrellas ya no estarían en esa fase. En segundo lugar está la tasa de expansión del universo, que afecta a los tipos de estrellas que se forman. Si esa tasa de expansión fuera mayor, el
universo total podría haberse colapsado antes que una estrella como el Sol llegara a su fase estable. Pero si se hubiera expandido más rápida-mente no se condensarían las galaxias y no habría estrellas. En tercero, la entropía del universo, que afecta la condensación de los sistemas masivos. El universo contiene 10 8 fotones por cada barión (partículas que participan de las fuerzas nucleares fuertes, el protón y el neutrón). Esto lo hace muy entrópico, es decir, muy eficiente como radiador pero muy pobre como máquina. Si la entropía fuera mayor, no se formarían los sistemas galácticos ni las estrellas; si fuera menor, tales sistemas atraparían la radiación y no permitirían la fragmentación de los sistemas en estrellas. En cuarto lugar está la masa del universo (la masa más la energía), que determina cuánta combustión nuclear ocurre a medida que el universo se enfría. Si la masa fuera mayor se formaría demasiado deuterio durante el enfriamiento; el deuterio es un poderoso catalizador para la combustión nuclear en las estrellas, por lo que el exceso haría que las estrellas se quemaran más rápido, pero si no se hubiera generado una cantidad suficiente no se habría producido helio al enfriarse y sin helio las estrellas no habrían podido producir elementos más pesados. Por ello el universo es grande; si fuera más pequeño ni siquiera se habría formado un planeta como la Tierra. En quinto lugar está la uniformidad del universo, lo cual determina sus componentes estelares. El carácter uniforme del universo surge del breve periodo de expansión inflacionaria muy cerca del inicio del universo. Si fuera menos uniforme habría muchos hoyos negros separados por espacio vacío, pero si fuera más terso no se habrían formado las galaxias. En sexto, la constante gravitatoria del universo, que determina qué clases de estrellas son posibles. Si la fuerza de gravedad fuera mayor, la formación de estrellas sería más eficiente y todas serían más masivas que el Sol al menos 1.4 veces. Las estrellas grandes son importantes porque fabrican los elementos pesados que se dispersan en el medio interestelar donde forman los planetas y las cosas vivientes en cualquier forma. Sin embargo, estas estrellas se queman muy rápido y no pueden mantener las condiciones de vida en los planetas que las rodean. Para ello se requieren estrellas del tamaño del Sol. Pero si la gravedad fuera ligeramente menor, todas las estrellas tendrían menos masa que el Sol, y aunque tardan mucho tiempo en quemarse y pueden mantener planetas con vida, no habría elementos pesados para construirlos. En séptimo lugar aparece la distancia entre las estrellas, que afecta las órbitas e incluso la existencia de los planetas. La distancia promedio entre estrellas en esta zona de la galaxia es de poco más de unos cinco años luz. Si esta distancia fuera menor, la interacción gravitacional entre ellas sería tan fuerte que desestabilizaría las órbitas planetarias, lo cual crearía variaciones de temperatura en el planeta. Si fuera mayor, los elementos pesados provenientes de las supernovas estarían tan finamente distribuidos que nunca se formarían planetas como la Tierra. La
distancia promedio entre estrellas es la justa para hacer posible un sistema planetario como el nuestro. También están los parámetros atómicos, entre los cuales está, en primer lugar, la fuerza nuclear fuerte que mantiene unidas las partículas en el núcleo del átomo. Si fuera ligeramente más fuerte, no sólo el hidrógeno sería raro sino que también la fuente de elementos elemento s esenciales más pesados que el hierro, resultante de la fisión de elementos muy pesados, sería insuficiente. En segundo, la fuerza nuclear débil, que afecta el comportamiento de los leptones (partículas elementales que no participan de las reacciones nucleares fuertes, como los neutrinos y los electrones). La disponibilidad de neutrones a medida que el universo se enfría y permite la fusión nuclear determina la cantidad de helio que se produjo durante los primeros segundos después del big bang. Si la fuerza nuclear débil fuera mayor, los neutrones habrían disminuido rápidamente y menos estarían disponibles; por tanto, muy poco helio, o nada, se habría producido. Sin helio no se habrían fabricado suficientes elementos pesados en los hornos internos de las estrellas. Si fuera más débil, el big bang habría transformado todo, o casi todo, el hidrógeno en helio, con una sobreabundancia de elementos pesados, lo cual haría imposible la vida. En tercer lugar, la constante electromagnética que liga los electrones con los protones. La característica de las órbitas de electrones determina a qué grado los átomos se unen para formar moléculas. Si tal constante fuera ligeramente menor, los electrones no se mantendrían en órbita alrededor del núcleo. Si fuera mayor, un átomo no podría compartir un electrón con otro átomo. En cualquier caso no podrían formarse moléculas. En cuarto, la relación de masas entre el electrón y el protón que determina las características de las órbitas de los electrones. Un protón es 1836 veces más masivo. Si fuera menor, las moléculas no se formarían. En quinto, la estabilidad del protón, que afecta la cantidad de materia en el universo y el nivel de radiación. La vida del protón es muy larga pero no infinita (10 32 años). Si fuera menor, las consecuencias para la vida serían inmensas porque su descomposición libera dosis letales de radiación. Pero si fuera aún más estable habría emergido menos materia durante los acontecimientos del primer segundo, no habría materia suficiente para sostener la vida. Finalmente, la velocidad de la luz, que afecta las fuerzas fundamentales de la física; el más ligero cambio hacia arriba o hacia abajo niega cualquier posibilidad de vida en el universo. Estos tres grupos de coincidencias en los parámetros fundamentales del universo que los científicos han descubierto no dejan de ser inquietantes, a pesar de que no podemos dejar de pensar que estas ideas están fuertemente influidas por el misticismo m isticismo propio del cambio de milenio. Una conclusión como la de Heidmann nos da una tranquilidad, aunque sea provisional pues nos permite diferir el momento de la opción por una de las dos posturas que están detrás de estos principios. Dice: “Para conocer el universo, para emocionarse con su grandeza y embargarse de su belleza, sería preciso arrojar por la borda los tabúes, el
sentido común y los prejuicios. Visto así, el hombre no aparece ya como la cima de la odisea cósmica, el ser cuya existencia desvelaría el sentido, sino como el fruto infinitamente precario y frágil de una grandiosa aventura de destino fantástico, como un delgado arabesco trazado sobre un cristal cubierto de escarcha, un trazo débil a merced de fuerzas inmensas que le sobrepasan y que disponen de él, una leve espuma sobre aguas turbulentas”. El universo diseñado "justo a punto"
Walter L. Bradley, Ph.D. Walter Bradley recibió su Ph.D. en ciencia de los materiales de University of Texas at Austin. Después de ocho años en Colorado School of Mines, llegó a Texas A&M University donde actualmente es profesor y Senior TEES Research Fellow en el departamento de ingeniería mecánica. Ha recibido dos premios de enseñanza, un premio de investigación nacional, cinco premios de investigación locales, y de 1989 a 1993 dirigió el departamento. Ha recibido más de 3 millones de dólares en becas y contratos de investigación que dieron como resultado la publicación de más de 80 artículos. Ha sido honrado por sus contribuciones técnicas y fue elegido como Fellow of the American Society for Materials. Él y su esposa, Ann, tienen dos hijos mayores.
Introducción
¿Qué significa a nivel humano que un ingeniero diseñe un producto? En gran escala, ¿qué significaría decir que el universo es producto de un diseñador inteligente? ¿Y qué evidencia hay para apoyar esta afirmación? ¿Qué rasgos del universo sugieren que hay un "hogar" que ha sido elaborado cuidadosamente para nuestro beneficio? William Paley, en su obra clásica Natural Theology (1802), brindó evidencia tomada tanto de las ciencias físicas como de las biológicas a favor de un universo diseñado, pero la fortaleza de su argumento a favor del diseño estaba limitada por el conocimiento científico de su tiempo, y fue cuestionada posteriormente por la teoría de la evolución de Darwin. Sin embargo, los descubrimientos en astronomía y cosmología de la última mitad de siglo XX han provisto evidencia sumamente convincente a favor de un universo diseñado. Mi propósito en este artículo es brindar una indicación clara de lo que significa el diseño y luego resumir la base objetiva de la cosmología que indica que nuestro universo ciertamente está diseñado en forma única como un hábitat para la vida en general y para los humanos en particular.
¿Qué hace un ingeniero cuando diseña algo?
Para lograr entender lo que hacen los ingenieros cuando diseñan productos para los clientes, déjeme primero darle un ejemplo sencillo de cómo
interactuamos con nuestro mundo cuando configuramos los sucesos físicos con un propósito. Suponga que quiero arrojar una bomba de agua desde la torre inclinada de Pisa a un amigo que está caminando en la plaza abajo (y no a otros turistas). Usando las ecuaciones que descubrió Newton para el movimiento y la atracción gravitatoria, yo podría describir el descenso de la bomba de agua hasta la plaza con la siguiente relación algebraica sencilla: H(t) = h0 - (G m / r2 ) t2 /2 - v0 t
(1)
donde "G" es una constante universal que indica el valor de la fuerza de atracción gravitatoria, "m" y "r" son la masa y el radio de la tierra respectivamente, y "h0" y "v0" son la altura de la torre desde donde voy a arrojar la bomba y la velocidad vertical con la que la arrojo. Teniendo definidas estas constantes y estas condiciones iniciales, puedo entonces calcular la altura de la bomba de agua. H(t) da la altura calculada de la bomba de agua en función del tiempo "t" desde cuando la arrojé. Esta ecuación puede ser usada para garantizar que mi bomba llegará a la plaza en el momento justo como para pegarle a mi amigo. Todo lo que tengo que hacer es determinar en qué instante mi amigo paseante estará exactamente debajo de mí en la plaza, y entonces puedo usar la Ec. 1, para determinar la velocidad inicial con la que necesito arrojar la bomba. Simplemente dejar caer la bomba está bien también; basta poner v0 = 0 y resolver para obtener el momento correcto para dejar caer la bomba. La precisión con la que debo especificar la velocidad de la bomba arrojada depende de la forma matemática de la Ec. 1, los valores especificados para la constante universal G y la condición inicial h 0. Con la simple forma matemática de la Ec. 1, la constante de la fuerza de gravedad G y la altura de la torre inclinada de Pisa, tendría que ser relativamente fácil pegarle a mi amigo. Los tres factores que son esenciales para predecir el movimiento de la bomba de agua desde la torre inclinada hasta la plaza abajo ilustran los factores que generalmente son necesarios para brindar resultados determinados en el trabajo de ingeniería: (1) la forma matemática que asume la naturaleza (como se ilustra en la Ec.1); (2) los valores de las constantes universales (G en Ec. 1); y (3) las condiciones de borde, que incluyen la altura "h0" de la torre desde donde arrojo la bomba y la velocidad inicial "v 0" con la cual arrojo la bomba. Los términos "m" y "r" pueden considerarse como las condiciones de borde adicionales que son propias de la ubicación de la torre sobre la superficie de la tierra (en vez de algún otro lugar del universo). El ingeniero no tiene ningún control sobre las leyes de la naturaleza y las formas matemáticas que asumen. Tampoco tiene control alguno el ingeniero sobre las constantes universales, como la constante de la fuerza de gravedad. El ingeniero sólo puede fijar las condiciones de borde, que se hace mediante dibujos de ingeniería que especifican exactamente cómo será el artefacto una vez fabricado. Ilustremos este proceso de diseño con los requisitos (o condiciones de borde) que deben especificarse cuando un ingeniero diseña un automóvil. Debe determinar cuidadosamente las condiciones bajo las cuales la energía química en la gasolina será liberada y convertida en momento de torsión en las ruedas
del auto. Cada dimensión de cada pieza del motor, por ejemplo, es crítica para que las piezas trabajen en conjunto en forma armoniosa. El tamaño absoluto y la forma de las piezas (a diferencia del tamaño relativo para que encajen unas con otras) depende de las fuerzas a ser desarrolladas y transmitidas, que a su vez dependen del peso del auto y la velocidad que alcanzará cuando esté funcionando. El peso depende del tamaño, que a su vez depende de la cantidad de pasajeros y equipaje que llevará el auto. Estos factores luego determinan el tamaño de los cilindros y los pistones a ser usados en el motor y la proporción de gasolina inyectada en estos cilindros. Los sistemas de frenos y de suspensión tienen que ser dimensionados independientemente para que coincidan con los requisitos de peso, así como las especificaciones de las cubiertas. Note cuántas especificaciones están relacionadas entre sí y, por lo tanto, no pueden ser asignadas independientemente. Cuanto mayor es esta interdependencia de las condiciones de borde, más complejos y exigentes son los requisitos de diseño. Pequeños errores en la especificación de cualquiera de estos requisitos producirán un auto con un desempeño muy inferior o, peor aún, un auto que no funciona para nada. En las próximas secciones vamos a analizar si el universo tiene estas características esenciales que asociamos con el diseño. Los resultados determinados en el mundo natural dependen de (1) la forma matemática que asume la naturaleza; (2) los valores de las constantes universales; y (3) las condiciones iniciales, o condiciones de borde. Mientras los ingenieros sólo pueden fijar las condiciones de borde, la aptitud de universo como un hábitat para la vida en general y para los seres humanos en particular depende de las tres características. Por lo tanto, consideraremos cómo cada uno de estos requisitos aparece como esencial para la creación de un hábitat natural adecuado para la vida. La asombrosa forma matemática que asume la naturaleza
La matemática es una actividad intelectual abstracta que comenzó en Grecia en el siglo VI a.C con Pitágoras y fue desarrollada por Euclides y Aristóteles. Sus estudios comenzaron con línea rectas y círculos y se extendieron a elipses, creadas por el seccionamiento de conos. En el siglo III a.C., Apolonias de Perga escribió ocho tomos monumentales dedicados a estas curvas, describiendo sus propiedades como "milagrosas." Sin embargo, nunca se les ocurrió a estos matemáticos que estas formas abstractas hermosas de la matemática eran en realidad descripciones de fenómenos del mundo real. Imagine el alborozo de Johannas Kepler (1571-1630) unos dieciocho siglos después, cuando descubrió que las órbitas de los planetas alrededor del sol se ajustaban a estas mismas formas matemáticas hermosas pero abstractas. Kepler señaló: "El principal objetivo de todas las investigaciones del mundo exterior debería ser descubrir el orden racional y la armonía que le ha sido impuesto por Dios y que Él nos ha revelado en el lenguaje de la matemática." Galileo Galilei (1564-1642) señaló que "las leyes de la naturaleza están escritas con la mano de Dios en el lenguaje de la matemática." Morris Kline, en
su libro Mathematics: The Loss of Certainty (La matemática: la pérdida de la certeza - 1980) señala que los matemáticos religiosos del siglo XVI y XVII, incluyendo a Newton, Galileo, Kepler y Copérnico, creían que el universo era ordenado y, por lo tanto, estaba descrito por la matemática, porque un Dios racional lo construyó así. Kline dice que estos científicos/matemáticos creían que: "Dios había diseñado el universo, y era de esperar que todos los fenómenos de la naturaleza siguieran un plan maestro. Una mente que diseñara un universo seguramente habría empleado un conjunto de principios básicos para regir todos los fenómenos relacionados." Aun estos cristianos devotos se hubieran sorprendido indudablemente de saber que todos los fenómenos increíblemente variados que vemos en la naturaleza son el resultado de una cantidad tan pequeña de leyes físicas-cada una de las cuales asume una forma matemática sencilla-que pueden ser escritas todas en un lado de una hoja, como vemos en la Tabla 1. Tabla 1: Leyes fundam entales de la natural eza Mecánica (ecuaciones de Hamilton)
Electrodinámica Electrodinámica (ecuaciones de Maxw ell)
Mecánica estadística (ecuaciones (ecuaciones de B oltzmann)
Mecánica cuántica (ecuaciones (ecuaciones de Schrödinger) Schrödinger)
Relatividad general (ecuación de Einstein)
El físico Eugene Wigner, en un ensayo ampliamente citado titulado The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Physical Sciences (La efectividad irrazonable de la matemática en las ciencias físicas - Comm. Pure
and Appl. Math, 1960) señala que los científicos en general dan por sentado la efectividad notable y aun milagrosa de la matemática para describir el mundo real. En palabras de Wigner: "La tremenda utilidad de la matemática es algo que bordea misterioso... No hay ninguna explicación racional para esto... milagro de lo adecuado del lenguaje de la matemática para formulación de las leyes de la física es un regalo asombroso que entendem os ni merecem os..." os..."
lo El la ni
Albert Einstein, en una carta a un amigo (1956, Lettres a Maurice ), al comentar acerca de la comprensibilidad matemática del mundo, Solovine ), señaló: "Tal vez le parezca extraño que yo considere la comprensibilidad del mundo al punto que podemos hablar de esta comprensibilidad como un milagro o un misterio eterno. Bueno, a priori uno debería esperar un mundo caótico, que no pueda ser comprendido de ninguna forma mediante el pensamiento... El tipo de orden creado, por ejemplo, por la teoría de la gravedad de Newton es de una especie bastante diferente. Si bien los axiomas de la teoría son postulados por un ser humano, el éxito de una empresa tal presupone un orden en el mundo objetivo de un alto grado, que a priori uno no tiene ningún derecho de esperar. Ese es el milagro que se vuelve cada vez más persuasivo con el desarrollo creciente del conocimiento." A diferencia de Einstein y Wigner, pero de acuerdo con Newton y sus contemporáneos, muchos físicos modernos consideran que la forma matemática asombrosa que asume la naturaleza es una evidencia de un diseñador/creador inteligente-es decir Dios más que un misterio. Por ejemplo, el distinguido físico ruso, Alexander Polykov, señala que: "Sabemos que la naturaleza está descrita por la mejor matemática posible porque Dios la creó." El astrofísico australiano, Paul Davies, dice: "Las ecuaciones de la física tienen
en ellas una simplicidad, una elegancia y una belleza increíbles. Eso en sí mismo es suficiente para probarme a mí que debe haber un Dios que es responsable de estas leyes y responsable del universo." Pero la forma matemática por sí sola es insuficiente para garantizar un universo que sea un hábitat adecuado. La forma matemática particular también es crítica. Por ejemplo, es esencial que la forma matemática provea sistemas estables al nivel atómico o cósmico. Las soluciones de las ecuaciones de Hamilton para la mecánica no relativista newtoniana y para la teoría general de la relatividad de Einstein en la Tabla 1 para un sol con planetas sería inestable, a menos que la energía potencial gravitatoria sea proporcional a r -1, un requisito que sólo se cumple para un universo con tres dimensiones espaciales. Para que la solución de la ecuación de Schrödinger (Tabla 1) para el átomo de hidrógeno dé niveles de energía estables y limitados, nuevamente se requiere un universo con tres (o menos) dimensiones espaciales. Las ecuaciones de Maxwell (Tabla 1) también sólo son válidas para un universo de tres dimensiones espaciales. Además, Courant y Hilbert (1962, Methods of Mathematical Physics - Métodos de la física matemática ) han encontrado que la transmisión de señales electromagnéticas o acústicas de alta fidelidad están optimizadas en nuestro universo tridimensional, al decir: "...este mundo nuestro, en el cual las señales acústicas o electromagnéticas son la base de la comunicación, parece haber sido escogido entre los modelos matemáticamente concebibles por su simplicidad y armonía." En resumen, está claro que el carácter matemático específico de nuestro universo es esencial para que sea un hábitat adecuado para la vida; sin embargo, la razón por la que la naturaleza tiene esta forma matemática es problemática desde una metafísica naturalista. El misterio de las constantes cosmológi cas
Hay ciertas constantes universales que son una parte esencial de nuestra descripción matemática del universo. Encontramos una lista parcial en la Tabla 2, e incluye la contante de Planck (h), la velocidad de la luz (c), la constante de la fuerza de la gravedad (G), la masa del protón, del electrón, del neutrón, la carga unitaria del electrón o del protón, las constantes de la fuerza débil, de la fuerza nuclear fuerte y de acople electromagnético, y la constante de Boltzmann (k). Cuando se desarrollaron los modelos cosmológicos por primera vez a mediados del siglo XX, se suponía ingenuamente que la selección de un conjunto dado de constantes no era crítica para la formación de un hábitat adecuado para la vida. Los estudios posteriores de los parámetros que hicieron variar las constantes en forma sistemática han demostrado que cambios en cualquiera de las constantes produciría un universo dramáticamente diferente que no sería adecuado para la vida en ninguna forma imaginable. Se han escrito mucho libros en los últimos diez años para detallar esta característica asombrosa de nuestro universo, a saber, que las constantes universales tienen que estar "justo a punto" para tener un universo apto para la vida. Una lista parcial incluye The Anthropic Cosmological Principle (El principio
cosmológico antrópico) de Barrow y Tipler (1986), Universes (Universos) de John Leslie (1989), The Accidental Universe (El universo accidental) (1982), Superforce (Superfuerza) (1984) y The Cosmic Blueprint (El plano cósmico) (1988) de Davies, Cosmic Coincidences (Coincidencias cósmicas) de Gribbin y Rees, The Anthropic Principle (El principio antrópico) de Reinhard Breuer (1991), Universal Constants in Physics (Constantes universales de la física) de Gilles Cohen-Tannoudji (1993), The Creation Hypothesis (La hipótesis de la creación) editado por J.P. Moreland (1994) y Mere Creation (Mera creación)
editado por William Dembski (1998). Voy a ilustrar este requisito de estar "justo a punto" para las diversas constantes universales y propiedades de la materia mediante varios ejemplos.
Tabla 2: Constantes uni versales
Constantes universales
Masa de las partículas elementales
Constantes de la estructura fina
Constantes universales
Boltzman's constant
Constante de Boltzman
Planck's constant
Constante de Planck
Speed of light
Velocidad de la luz
Gravitational constant
Constante gravitacional
Masa de las partículas elementales
Pion rest mass/energy
Masa/energía del pión en reposo
Neutron rest mass/energy
Masa/energía del neutrón en reposo
Electron rest mass
Masa del electrón en reposo
Proton rest mass
Masa del protón en reposo
Unit charge
Carga unitaria
Mass-energy relation
Relación masa-energía
Constantes de la estructura fina
Gravitation fine structure constant
S")
Constante de la estructura fina gravitatoria ("Alfa-
Fine structure constant of the weak Constante de la estructura fina de la interacción interaction débil ("Alfa-W") Electromagnetic fine structure constant Fine structure constant of the strong interaction
Constante de la estructura fina electromagnética ("Alfa-E") Constante de la estructura fina de la interacción fuerte ("Alfa-S")
Constantes de la estructura fina - Cada una de las cuatro fuerzas de
la naturaleza puede ser expresada adimensionalmente a fin de poder expresar sus fuerzas relativas según actúan en la naturaleza de una forma que facilite la comparación. Estas se resumen en la Tabla 2, y puede verse que varían en 1041, o 41 órdenes de magnitud (10 con 40 ceros adicionales después). Sin embargo, un cambio mínimo en cualquiera de estas constantes produce cambios dramáticos en el universo que lo convierten en inadecuado para la vida. Hay varios ejemplos que ilustran esta naturaleza de "ajuste fino" de nuestro universo. Se ha encontrado que la magnitud relativa entre la fuerza de gravedad y la fuerza electromagnética electromagnética es crucial por múltiples razones. Note en la Tabla 2 que la fuerza electromagnética es 10 38 veces mayor que la fuerza de la gravedad. Es la fuerza de gravedad la que junta a los protones en las estrellas haciendo que se fusionen entre sí con la consiguiente liberación de energía. La fuerza electromagnética hace que se rechacen. Debido a que la fuerza de gravedad es tan débil en comparación con la fuerza electromagnética, la velocidad a la cual las estrellas "arden" por fusión es muy lenta, lo que permite que las estrellas provean una fuente de energía estable durante un período muy largo. Si esta relación hubiera sido de 1032 en vez de 1038 (es decir, la gravedad fuera mucho mayor), las estrellas serían mil millones de veces menos grandes, y arderían un millón de veces más rápido. La distribución de frecuencia de la radiación electromagnética producida por el sol también es crítica, ya que necesita estar sintonizada con las energías de los enlaces químicos en la tierra. Si los fotones de la radiación fueran demasiado energéticos (demasiada radiación ultravioleta), entonces los enlaces químicos se destruirían y las moléculas serían inestables; si los fotones fueran demasiado débiles (demasiada radiación infrarroja), entonces las reacciones químicas serían demasiado lentas. La radiación producida depende de un equilibrio delicado entre la fuerza electromagnética electromagnética (alfa-E) y la fuerza de gravedad (alfa-G), con la relación matemática que incluye (alfa-E) 12, lo que hace que la especificación de la fuerza electromagnética sea especialmente crítica. Por otro lado, la energía de enlace químico proviene de cálculos mecánicos cuánticos que incluyen la fuerza electromagnética, la masa del electrón y la constante de Planck. Por lo tanto, todas estas constantes tienen que ser dimensionadas en su relación mutua a fin de ofrecer un universo en el cual la radiación esté sintonizada con las reacciones químicas necesarias que son esenciales para la vida. Otra coincidencia interesante de ajuste fino es que el espectro de emisión para el sol no sólo tiene un pico en un nivel de energía que es ideal para facilitar la reacción química sino que también tiene un pico en la ventana óptica para el agua. El agua es 10 7 veces más opaco a la radiación ultravioleta e infrarroja que a la radiación en el espectro visible (lo que llamamos luz). Dado que el tejido vivo en general y los ojos en particular están compuestos mayormente por agua, la comunicación por la vista sería imposible si no fuera por el hecho que esta ventana única de la transmisión de la luz por el agua concuerda con la radiación del sol. Sin embargo, esta concordancia requiere una determinación cuidadosa de los valores de las constantes de la fuerza de
gravedad y la fuerza electromagnética, además de la constante de Planck y la masa del electrón. A continuación, considere el valor de la fuerza nuclear fuerte . El elemento más crítico de la naturaleza para el desarrollo de la vida es el carbono. Sin embargo, ha resultado aparente recientemente que la abundancia del carbono en la naturaleza es el resultado de un equilibrio muy preciso de la fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética, que determina los niveles de energía cuánticos de los núcleos. Sólo están permitidos ciertos niveles de energía para los núcleos y estos pueden considerarse como escalones de una escalera. Si la masa-energía de dos partículas que chocan da como resultado una masa-energía combinada que es igual o ligeramente menor que un nivel de energía permisible en la "escalera cuántica," entonces los dos núcleos se adherirán fácilmente o se fusionarán en la colisión, y la diferencia de energía necesaria para alcanzar el escalón será provista por la energía cinética de las partículas que chocan. Si este nivel de masa-energía para las partículas que se combinan es exactamente el correcto, o "justo a punto," entonces se dice que las colisiones tienen resonancia, lo cual significa una alta eficiencia de las colisiones que generan la fusión de las partículas que chocan. Si la masaenergía combinada da como resultado un valor que es ligeramente mayor que uno de los niveles de energía permisibles en la "escalera de energía," entonces las partículas simplemente rebotarán entre sí en vez de adherirse o fusionarse. Hoyle (1970) predijo la existencia del nivel de energía de resonancia desconocido del carbono, y posteriormente se encontró que existía. La fusión del helio y el berilio arroja un valor de masa-energía que es 4% menor que la energía de resonancia del carbono, que es compensado fácilmente por la energía cinética. De igual importancia fue el descubrimiento de que la masaenergía para la fusión del carbono con el helio era 1% mayor que el nivel de energía cuántico en la "escalera de energía" para el oxígeno, lo cual hace que esta reacción sea bastante desfavorable. Por lo tanto, casi todo el berilio se convierte en carbono, pero sólo una pequeña fracción del carbono es convertida inmediatamente a oxígeno. Estos dos resultados exigen la especificación del valor relativo de la fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética dentro de ~1%, lo cual es verdaderamente asombroso teniendo en cuenta su grandes valores absolutos y su diferencia en un factor de 100X, como vemos en la Tabla 2. En forma más general, un aumento del 2% de la fuerza nuclear fuerte con relación a la fuerza electromagnética dejaría al universo sin hidrógeno, sin estrellas de larga duración que consumen hidrógeno y sin agua (que es una molécula compuesta por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno), el solvente último para la vida. Una disminución de sólo 5% de la fuerza nuclear fuerte con relación a la fuerza electromagnética impediría la formación de deutones a partir de la combinación de protones y neutrones, lo que a su vez impediría la formación de todos los núcleos más pesados a través de la fusión de deutones para formar helio, la fusión del helio con el helio para formar berilio, y así sucesivamente. Rozental (1980) estima que la fuerza nuclear fuerte tuvo que ser entre 0,8 y 1,2 veces su valor actual para que hubiera deutones y todos los elementos de peso atómico 4 o superior.
Si la constante de acople de la fuerza débil (ver Tabla 2) fuera ligeramente mayor, los neutrones se descompondrían más rápidamente, reduciendo la producción de deutones y, por lo tanto, de helio y de elementos con núcleos más pesados. Por otra parte, si la constante de acople de la fuerza débil fuera ligeramente menor, el big bang habría consumido casi todo el hidrógeno convirtiéndolo en helio con el resultado final de un universo con poco o nada de hidrógeno y en cambio muchos elementos pesados. Esto no habría dejado ninguna estrella de larga duración y ningún elemento compuesto que contenga hidrógeno, especialmente agua. Breuer (1991) señala que la mezcla aproximada de hidrógeno y helio para proveer elementos compuestos que contengan hidrógeno, estrellas de larga duración y elementos más pesados es de aproximadamente 75% hidrógeno y 25% helio, que es justamente lo que encontramos en nuestro universo. Este equilibrio exige que la constante de acople de la fuerza débil (alfa-W) sea proporcional a la constante de acople de la fuerza de gravedad (alfa-G) en la siguiente proporción: (alfa-W) 4 ~ (alfa-G), que podemos ver en la Tabla 2 que se cumple en la realidad. Esta es sólo una lista ilustrativa pero no exhaustiva de ejemplos de coincidencias cósmicas que claramente demuestran que las cuatro fuerzas de la naturaleza han sido dimensionadas cuidadosamente para dar un universo que provee fuentes de energía de larga duración y una variedad de bloques constructivos atómicos que son necesarios para la vida. Se detallan muchos otros ejemplos en los libros citados, algunos de los cuales son bastante cómicos. Por ejemplo un valor más grande de la gravedad haría más probable que al caer nos quebremos debido a la fuerza de gravedad mucho mayor. Pero ¿qué deberíamos pensar acerca de partículas elementales y otras constantes universales como la velocidad de la luz y la constante de Planck? ¿Acaso también tiene que estar especificados muy precisamente? Las masas de las partículas elementales y otras constantes -Ha sido sorprendente saber que las masas de las partículas universales -Ha
elementales también deben ser especificadas muy cuidadosamente en su relación mutua y también con relación a las fuerzas de la naturaleza. Por ejemplo, Stephen Hawking (1980) ha señalado que la diferencia entre la masa del neutrón y la masa del protón debe ser aproximadamente dos veces la masa del electrón. La masa-energía del protón es de 938,28MeV, la masa-energía del electrón es de 0,51MeV, y el neutrón pesa 939,57 MeV. Si la masa-energía del protón más la masa-energía del electrón no fuera levemente menor que la masa-energía del neutrón, entonces los electrones se combinarían con los protones para formar neutrones, y toda la estructura atómica colapsaría, dejando un mundo de neutrones solamente. Si esta diferencia fuere mucho mayor, entonces todos los neutrones se descompondrían en protones y electrones, dejando un mundo de hidrógeno solamente, ya que los neutrones son necesarios para permitir que los protones se combinen para construir núcleos más pesados y los elementos asociados. Como están las cosas, el neutrón tiene justo el peso suficiente como para asegurar que el big bang haya generado un neutrón por cada siete protones, permitiendo una provisión abundante de hidrógeno como combustible para las estrellas y suficientes neutrones como para construir los elementos más pesados del universo. De nuevo, los valores relativos precisos para las masas de estas partículas
elementales son considerados críticos para proveer un universo con fuentes de energía de larga duración y diversidad de elementos. Brandon Carter (1970) ha provisto ejemplos de otras relaciones esenciales de las masas de partículas elementales a fin de permitir la formación de elementos más pesados en la naturaleza: la fuerza fuerte debe estar relacionada con la masa del neutrón y la masa del pión por (alfa-S)2 ~ 2 (masa del neutrón/masa del pión); la constante de la estructura fina electromagnética (alfa-E) ~ [(masa del neutrón) - (masa del protón)] / (masa del pión); y la estructura fina de la fuerza nuclear fuerte debe obedecer (alfa-S) 2 ~ 1 / (9 alfaE). La Tabla 2 puede ser usada para mostrar que cada uno de estos requisitos se cumple en la realidad. Es notable que se satisfagan todos estos requisitos, a pesar del hecho que estas masas y fuerzas parecen ser independientes en su asignación y no están conectados causalmente. Podrían afirmarse también requisitos adicionales para h, k, c y otras constantes. Concluiremos esta sección sobre las coincidencias cosmológicas permitiendo que varios científicos distinguidos den su opinión acerca de las observaciones reseñadas más arriba. Por ejemplo, Freeman J. Dyson dice: "Cuando miramos afuera hacia el universo e identificamos los muchos accidentes de la física y la astronomía que han resultado en nuestro beneficio, casi parece como si el universo debe haber sabido en alguna forma que estábamos llegando nosotros." El ganador del premio Nobel, Arno Penzias, hace esta observación acerca del carácter enigmático del universo: "La astronomía nos lleva a este evento único, un universo que fue creado de la nada y que está equilibrado delicadamente para proveer exactamente las condiciones requeridas para sustentar la vida. En la ausencia de un accidente absurdamente improbable, las observaciones de la ciencia moderna parecen sugerir un plan subyacente que podríamos pod ríamos llamar sobrenatural." Sir Fred Hoyle, el famoso astrónomo británico que al principio (1951) argumentaba que las coincidencias eran sólo eso, coincidencias, para 1984 había cambiado de opinión, según se desprende de esta cita: "Estas propiedades parecer atravesar la trama del mundo natural como una hebra de felices coincidencias. Pero hay tantas coincidencias extrañas esenciales para la vida que parecen exigir alguna explicación para justificarlas." Los requisitos asombrosos para las condiciones iniciales
La forma matemática específica que asume la naturaleza y los valores altamente específicos de las diversas constantes universales y las masas de las partículas elementales no puede explicar por sí solos nuestro hábitat y la vida. Todo esto podría haber sido hecho de forma elegante, como ocurrió y explicamos arriba, y aun así la vida no hubiera ocurrido si las condiciones de borde en ciertos puntos críticos no hubieran sido fijados adecuadamente. En
esta sección, discutiremos las condiciones iniciales para el big bang. Existe un problema similar para el origen de la vida y para la explosión del Cámbrico, pero dejaremos la discusión de estos temas para artículos más detallados en otra parte de esta edición especial. El problema de valores de borde (o condiciones iniciales) fundamental con el big bang es el carácter crítico de la velocidad inicial. Si esta velocidad hubiera sido demasiado grande, la materia en el universo se habría expandido demasiado rápidamente y nunca se habrían formando los planetas, las estrellas y las galaxias. Si la velocidad inicial hubiera sido demasiado baja, el universo se habría expandido sólo por un tiempo breve y luego habría colapsado rápidamente bajo la influencia de la gravedad. Los modelos cosmológicos bien aceptados nos dicen que la velocidad inicial debe estar especificada con una precisión de 1 / 10 55. Este requisito parece superar largamente a la casualidad y ha sido el impulso para alternativas creativas, más recientemente el modelo inflacionario del big bang. Sin embargo, la inflación misma parece exigir un ajuste fino para que ocurra y para que arroje irregularidades ni demasiado pequeñas ni demasiado grandes para que se formen las galaxias. Inicialmente, se estimaba que dos componentes de una constante cosmológica impulsora de la expansión debían cancelarse entre sí con una precisión mejor que 1 parte en 1050. Más recientemente, en Scientific
American
(enero de 1999), se afirma que la precisión requerida es de 1 parte en 10123. Además, la relación entre la energía gravitatoria y la energía cinética debe ser igual a 1,000000 con una variación de 1 parte en 100.000. Esta es un área de investigación activa en este momento y estos valores podrían cambiar con el tiempo. Sin embargo, parece que los requisitos esenciales de las condiciones de borde altamente especificadas estarán presentes para cualquier modelo que sea confirmado finalmente para el origen de big bang del universo. Resumen
Mi ejemplo inicial de diseño era uno muy sencillo que involucraba una sola ley física, una constante universal y dos condiciones iniciales que podían ser determinadas de forma tal que mi bomba de agua llegara sobre la plaza de la torre inclinada de Pisa en el momento justo como para pegar a mi amigo paseante. Este es un problema de diseño relativamente sencillo. Sin embargo, para que el universo tuviera estrellas que generaran una diversidad de elementos, que proveyeran fuentes de energía a largo plazo con una radiación de longitud de onda adecuada para facilitar las reacciones químicas, y satisfacer muchos otros requisitos de un hábitat adecuado para la vida y para el origen de
la vida, la forma matemática de las leyes de la naturaleza, las 19 constantes universales (no todas listadas en la Tabla 2), y muchas condiciones iniciales deben estar "JUSTO A PUNTO." Muchos de estos requisitos están interrelacionados. Por ejemplo, el requisito de la velocidad inicial está relacionado con el valor de la fuerza de gravedad. Hay tantos requisitos distintos interrelacionados que parece difícil imaginar cómo todos estos resultaron "accidentalmente" como necesitaban ser. Debido a los muchos requisitos cruzados, parece improbable que haya un conjunto alternativo de valores para estas constantes que "funcione." Además, los valores necesarios abarcan treinta órdenes de magnitud (1030), lo cual hace que su "selección" correcta accidental sea mucho más notable. Es bastante fácil comprender por qué tantos científicos han cambiado de opinión en los últimos 30 años, y están de acuerdo en que se requiere una gran dosis de fe para creer que el universo puede ser explicado como nada más que un accidente cósmico fortuito. La evidencia a favor de un diseñador inteligente se vuelve más convincente cuanto más comprendemos acerca de nuestro hábitat cuidadosamente fabricado.
El carbono y el principio antr ópico.
Uno de los mayores éxitos del modelo de la Gran Explosión es explicar la proporción de hidrógeno y helio presentes en el Universo. Durante los primeros tres o cuatro minutos del Universo se formaron el hidrógeno, el elemento mas ligero y que constituye el 75% de la materia del cosmos, el helio, que representa el 25% de la materia junto con una pequeña cantidad de deuterio (hidrógeno pesado) y litio. Las condiciones imperantes en el Universo recién nacido no permitieron la creación de los otros mas de noventa elementos. Estos han sido formados en el centro de las estrellas asi como en las explosiones de supernova que dan fin a las mayores de ellas. Las estrellas funcionan como reactores nucleares, generando energía mediante la transmutación de elementos. Primero crean helio a partir de hidrógeno; después carbono a partir del helio y posteriormente nitrógeno, oxígeno, neón, etc... en las múltiples reacciones que se dan en los interiores estelares. Los elementos mas pesados que el hierro, como el cobre, el oro y la plata, se producen en las explosiones de supernova. Hay, sin embargo, un eslabón particularmente débil en la cadena de elementos, y es el que está entre el helio y el carbono: el berilio. Cuando dos núcleos de helio, a veces llamados partículas alfa, se unen se forma un núcleo de berilio, al cual es necesario añadirle otro núcleo de helio para finalmente formar uno de carbono. El problema consiste en que el núcleo de berilio formado por los dos núcleos de helio es extremadamente inestable y se desintegra en tan solo 0.00000000000000001 0.00000000000000001 segundos (dieciséis ceros entre el punto decimal y el uno). Aun cuando los abundantes núcleos de helio producen constantemente berilio, este tiene una vida demasiado corta como para que en un momento dado haya una cantidad apreciable de este elemento a partir del cual formar carbono. Alrededor de 1950 este era uno de los principales problemas de la astrofísica y la única evidencia de que debía haber algún mecanismo especial para formar carbono era nuestra propia presencia. Algunos científicos especularon en aquel entonces que el carbono podía producirse mediante la colisión de tres núcleos de helio, pero pronto se demostró que las colisiones triples son demasiado poco frecuentes como para dar cuenta del carbono que existe. Es un poco como tener tres personas en tres esquinas de un cuarto lanzado pelotas simultáneamente hacia el centro de la habitación. De vez en cuando dos de ellas chocaran pero dificilmente lograran la colisión simultánea de las tres pelotas. En 1952 el estadounidense Ed Salpeter, reflejando la desesperación de la comunidad científica, propuso que de alguna forma los 0.00000000000000001 segundos de vida del berilio tenían que ser suficientes para que al reaccionar con otro núcleo de helio se produjera un carbono. Partiendo de esta premisa, Fred Hoyle se dió cuenta de que la solución era lo que los físicos denominan una "resonancia". Sin entrar en detalles, la resonancia se da cuando la partícula a formar (el carbono) "le gusta" tener exactamente la energía de las partículas
que lo van a formar (en este caso el berilio mas el helio). Conforme a esto, Fred Hoyle postuló que el carbono debía tener un nivel de energía, aun por descubrirse, de 7.65 megaelectrón-voltios. Este tenía que ser el número mágico, el de la "resonancia" que permitiría que la reacción entre un núcleo de berilio y uno de helio se produjera con enorme rapidez. A pesar de dudar de la ideas de Hoyle, un grupo de físicos nucleares dirigidos por William Fowler condujeron experimentos de laboratorio en búsqueda de esta resonancia y para sorpresa de todos, excepto del mismo Fred Hoyle, la encontraron. Un bello ejemplo de una predicción verificada por el experimento. El descubrimiento de esta resonancia dió pie a una de las primeras discusiones de lo que posteriormente se llamaría el "principio antrópico". De acuerdo a este principio, de todas las condiciones que podría tener el Universo las que existen son aquellas que pueden dar lugar a nuestra existencia. Dicho de otra forma, las leyes y constantes de la física son tales que permiten el desarrollo de la vida, como si estuvieran diseñadas para que estemos aquí. Por ejemplo, de todos los Universos posibles nosotros debemos estar en alguno que permita la creación de carbono, necesario para la subsiguiente formación de vida como la nuestra. Asi, de no tener el carbono una resonancia de 7.65 megaelectrón-voltios (abreviado MeVs) no se hubiera producido en cantidades suficientes para permitir que estemos aquí. De alguna manera la predicción de Hoyle fue equivalente a la afirmación: "dado que existimos debe haber una resonancia del carbono de 7.65 MeVs". El descubrimiento vino como consecuencia de esta predicción. Pero eso no fue todo. Esta resonancia hace que la conversión de berilio en carbono sea extremadamente eficiente. Si acaso existiera una resonancia similar del oxígeno, un poco por encima de 7.19 MeVs, entonces la conversión de carbono en oxígeno sería tan eficiente que el carbono desaparecería. Pensando en términos del principio antrópico podemos afirmar que esta resonancia no existe, ya que de lo contrario no estaríamos aquí para contarlo, la vida en nuestro planeta dependiendo de que haya una cantidad similar de carbono y de oxígeno. Lo extraordinario en este caso fue que experimentos posteriores revelaron que el núcleo de oxígeno tiene un nivel de energía, uno de sus "números mágicos", en 7.12 MeVs. Este nivel está muy cerca del punto de peligro, pero suficientemente por debajo de 7.19 MeVs para evitar que exista una resonancia. Si en vez de ser 7.12 MeVs hubiera sido 7.20 MeVs, practicamente todo el carbono de la estrellas se convertiría en oxígeno y no podrían darse las condiciones requeridas para que el Universo tenga vida como la de nuestro planeta. Fred Hoyle fue nombrado "Sir" por la reina de Inglaterra en 1972. Fue uno de los principales astrofísicos de la segunda mitad del siglo y su notable visión dió lugar a la comprensión acerca de como se forman los distintos elementos en las estrellas. Posteriormente apoyó la teoría del estado estacionario, rival de la teoría de la Gran Explosión, aceptada por la mayoría de la comunidad científica. En este punto Hoyle a remado en contra de la opinión de la mayoría. A mediados de los ochentas William Fowler fue galardonado con el premio Nobel de física por su contribución en el campo de la astrofísica nuclear. Dada la enorme contribución que hizo Hoyle en esta misma área,
queda la impresión de que su posterior antagonismo con la teoría de la Gran Explosión le costó el premio Nobel. Pero Fred Hoyle, conciente a sus 83 años del precio pagado, permanece opuesto a la mayoría y fiel a sus ideas. Y no sería tan descabellado que, después de todo, en este punto termine teniendo la razón.
¿Un Universo Diseñado?. por Steven Steven WEIN BERG
Steven WEINBERG es Profesor de Física, Universidad de Texas en Austin, Ganador del Premio Nobel de Física en 1979. Este artículo se basa en una charla dada en Abril de 1999 en la Conferencia sobre el Diseño Cósmico por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en Washington, D.C. y publicado en la New York Review of Books. Steven Weinberg se educó en Cornell, Copenhagen y Princeton, y ha enseñado en Columbia, Berkeley, M.I.T. y Harvard, donde fue Profesor Higgins de Física desde 1973 a 1982. En 1982 se trasladó a la Universidad de Texas en Austin y fundó su Grupo Teórico. En Texas mantiene la Silla de la Ciencia Josey Regental y es miembro de los Departamentos de Física y Astronomía. Su investigación ha abarcado un amplio rango de tópicos en la teoría cuántica de campos, física de partículas elementares y cosmología, y ha sido galardonado con numerosos premios, incluyendo el Premio Nobel de Física, la Medalla Nacional de la Ciencia, el Premio Heinemann de Física Matemática, la Medalla Cresson del Instituto Franklin, la Medalla Madison de la Universidad de Princeton y el Premio Oppenheimer. Posee así mismo doctorados honoríficos de una docena de universidades. Es miembro de la Academia Nacional de la Ciencia, de la Sociedad Real de Londres, de la Academia Americana de las Artes y de las Ciencias, la Unión Astronómica Internacional y la Sociedad Filosófica Americana. Además de su bien conocido tratado, Gravitación y Cosmología, ha escrito numerosos libros para todo tipo de lectores, incluyendo el ganador de premios "Los Tres Primeros Minutos" (traducido a 22 idiomas), el Descubrimiento de las Partículas Subatómicas, y más recientemente Sueños de una Teoría Final. Ha escrito un libro de texto La Teoría Cuántica de Campos, Vol. I. y Vol. II.
Me han solicitado que comente si el universo muestra o no indicios de haber sido diseñado. No veo como es posible hablar de esto sin tener al menos una vaga idea de cómo debería ser el diseñador. Cualquier posible universo puede ser explicado como el trabajo de algún tipo de diseñador. Incluso un universo completamente caótico, sin ningún tipo de leyes ni regularidades, puede suponerse que fue diseñado por un idiota. La pregunta que me parece más apropiada, y quizás no imposible de responder, es si el universo muestra signos de haber sido diseñado por una deidad más o menos del tipo de la de las religiones tradicionales monoteístas no necesariamente la figura del techo de la Capilla Sixtina, pero al menos con algún tipo de personalidad e inteligencia, quien creó el universo con un tipo especial de interés en la vida, y más en concreto, con la vida humana. Espero que esta no sea la idea del diseñador sostenida por muchos aquí. Podríais decirme que tenéis en mente algo mucho más abstracto, algún espíritu cósmico de orden y armonía, como Einstein. Sois libres de pensar así, pero entonces no sé porque usáis palabras como "diseñador" o "Dios", excepto quizás como una forma colorida de protección.
Se cree que es obvio que el mundo fue diseñado por algún tipo de inteligencia. ¿Qué más podría dar cuenta del fuego y la lluvia, de los rayos y los terremotos? Después de todo, las maravillosas habilidades de los seres vivos parecen apuntar a un creador que tiene un especial interés en la vida. Hoy comprendemos muchas de esas cosas en términos de fuerzas físicas actuando bajo leyes impersonales. No conocemos todavía las leyes más fundamentales, y no podemos predecir con exactitud las consecuencias de las leyes que conocemos. La mente humana continúa siendo extraordinariamente difícil de comprender, al igual que el tiempo. No podemos predecir si va a llover el mes que viene, pero conocemos las reglas que gobiernan la lluvia, incluso a pesar de no poder calcular sus consecuencias. No veo nada en la mente humana diferente al tiempo, que permanece fuera de nuestra comprensión como una consecuencia de leyes impersonales actuando durante miles de millones de años. No aparenta haber ninguna excepción a este orden natural, ningún milagro. Tengo la impresión de que hoy en día la mayoría de los teólogos se muestran remisos a hablar de milagros, pero las grandes religiones monoteístas están basadas en historias de milagros - la zarza ardiente, la tumba vacía, el ángel dictando el Corán a Mahoma - y algunas de éstas dicen que los milagros continúan hoy en día. La evidencia de estos milagros me parecen considerablemente más débiles que la evidencia de la fusión fría, y yo no creo en la fusión fría. Después de todo, hoy entendemos que incluso los seres humanos son el resultado de la selección natural actuando sobre millones de años de comer y reproducirse. Pensaría que si hubiésemos de ver la mano de un diseñador en algún sitio, ese sería en los principios fundamentales, las leyes finales de la naturaleza, el libro con las reglas que gobiernan todos los fenómenos naturales. Aún no conocemos las leyes finales, pero hasta donde hemos sido capaces de ver, son completamente impersonales y sin ninguna función específica para la vida. No hay una fuerza de vida. Como dijo Richard Feynman, cuando miras al universo y comprendes sus leyes, "la teoría de que todo está ordenado como un escenario para que Dios observe el combate del hombre entre el bien y el mal parece inadecuado". Es cierto que cuando la mecánica cuántica estaba en sus comienzos, algunos físicos pensaron que los humanos volvían a ocupar un puesto de privilegio, porque los principios de la mecánica cuántica nos dicen como calcular las probabilidades de los posibles resultados que pueden ser encontrados por un observador humano. Pero, comenzando con el trabajo de Hugh Everett hace cuarenta años, la tendencia en los físicos que piensan con profundidad sobre el tema ha sido la de reformular la mecánica cuántica en una forma enteramente objetiva, donde los observadores son manejados como cualquier otra cosa. No sé si este programa ha sido completado con éxito, pero creo que lo será. Tengo que admitir que, incluso cuando los físicos lleguen tan lejos como puedan, cuando tengamos una teoría final, aún no tendremos una visión completamente satisfactoria del mundo, porque todavía nos quedará la pregunta "¿Porqué? ¿Porqué esta teoría, en vez de cualquier otra? Por ejemplo,
¿Porqué este mundo está descrito por la mecánica cuántica? La mecánica cuántica es una de las partes de nuestra física actual que tiene más posibilidades de permanecer intacta en cualquier teoría futura, pero no hay nada lógicamente inevitable en la mecánica cuántica; puedo imaginar un universo gobernado solamente por la mecánica Newtoniana. Así que aparentemente hay un misterio irreducible que la ciencia no eliminará. Pero las teorías religiosas del diseño tienen el mismo problema. O bien crees en algo definido por un Dios o diseñador, o no. Si crees que no, ¿de qué estamos hablando entonces? Y si crees en algo definido, como "Dios" o un "diseñador", si por ejemplo crees en un Dios que es celoso, amante, inteligente, o caprichoso, entonces sigues debiendo afrontar la pregunta "¿Porqué?" Una religión puede afirmar que el universo es gobernado por un tipo de Dios, en vez de alguna otra clase de deidad, y puede ofrecer evidencias para creer en él, pero no puede explicar porque ha de ser así. Con respecto a esto, me parece que la física está en una mejor posición para darnos una explicación parcialmente satisfactoria del mundo de lo que pueda llegar a conseguir nunca la religión, porque si bien los físicos no son capaces de explicar porque las leyes de la naturaleza son como son y no algo completamente diferente, al menos son capaces de explicar porque no son ligeramente distintas. Por ejemplo, nadie ha sido capaz de dar una alternativa lógicamente consistente a la mecánica cuántica que sea sólo un poco diferente. Una vez que comienzas a hacer pequeños cambios en la mecánica cuántica, llegas a teorías con probabilidades negativas u otros absurdos lógicos. Cuando se combina la mecánica cuántica con la relatividad se aumenta su fragilidad lógica. Encuentras que a menos que formules la teoría en la forma justa y adecuada, encuentras sinsentidos, como los efectos precediendo a las causas, o probabilidades infinitas. Las teorías religiosas, por otro lado, parecen ser infinitamente flexibles, donde no hay nada que impida la invención de deidades de cualquier tipo concebible. Ahora bien, no me parece que solvente la cuestión decir que no podemos ver la mano de un diseñador en lo que sabemos acerca de los principios fundamentales de la ciencia. Puede ocurrir que, aunque esos principios no se refieran explícitamente a la vida, y mucho menos a la vida humana, pueden, no obstante, haber sido diseñados astutamente para que ésta tenga lugar. Algunos físicos han argumentado que ciertas constantes de la naturaleza tienen valores que parecen haber sido misteriosamente ajustados con precisión para tomar valores que permitan la aparición de la vida, en una forma que sólo podría explicarse por la intervención de un diseñador con algún interés en especial por la vida. No estoy impresionado por estos supuestos ejemplos de ajuste fino. Por ejemplo, uno de los ejemplos más usados de ajuste fino tiene que ver con las propiedades del núcleo del átomo de carbono. La materia remanente de los primeros minutos del universo era casi por completo hidrógeno y helio, sin virtualmente nada de los elementos más pesados como el carbono, nitrógeno y oxígeno que parecen ser necesarios para la vida. Los elementos pesados que encontramos en la tierra se fabricaron cientos de
millones de años después en la primera generación de estrellas, y fueron diseminados por el gas interestelar en el cual eventualmente se formó nuestro sistema solar. El primer paso en la secuencia de reacciones nucleares que crearon los elementos pesados en las primeras estrellas es, usualmente, la formación de un núcleo de carbono a partir de tres núcleos de helio. Hay una probabilidad despreciable de que se produzca un núcleo de carbono en su estado normal (el estado de menor energía) por el choque de tres núcleos de helio, pero es posible producir cantidades apreciables de carbono en las estrellas si el núcleo de carbono pudiera existir en un estado radiactivo con una energía del orden de 7 millones de electrón-voltios (MeV) por encima de la energía del estado fundamental, igualando la energía de los tres núcleos de helio, pero (por razones que no expondré por ahora) no por encima de 7.7 Mev de su estado fundamental. Este estado radioactivo del núcleo de carbono puede formarse fácilmente en las estrellas a partir de tres núcleos de helio. Después de eso, no habría problema en producir el carbono normal; el núcleo de carbono en su estado radiactivo emitirá espontáneamente radiación y se convertirá en carbono en su estado fundamental no radiactivo, el estado en que se encuentra en la tierra. El punto crítico en la producción del carbono es la existencia de un estado radiactivo que pueda ser producido en colisiones de tres núcleos de helio. De hecho, del núcleo de carbono se sabe experimentalmente que tiene dicho estado radiactivo con una energía 7.65 Mev por encima de su estado fundamental. A primera vista esto puede parecer una afortunada aproximación; la energía del estado radiactivo del carbono no sobrepasa la permitida para la formación del carbono (y por lo tanto de nosotros) por sólo 0.05 MeV, que es menos de un uno por ciento de 7.65 MeV. Puede parecer que las constantes de la naturaleza de las que dependen las propiedades de todos los núcleos han sido cuidadosamente ajustadas para hacer la vida posible. Pero mirando más detenidamente, el ajuste fino de las constantes de la naturaleza aquí no parece tan fino. Tenemos que considerar por qué la formación del carbono en las estrellas requiere la existencia de un estado radiactivo del carbono con una energía no mayor que 7.7 MeV por encima de su estado fundamental. La razón es que el núcleo de carbono en este estado se forma realmente en un proceso con dos pasos: primero, dos núcleos de helio se combinan para formar el núcleo inestable de un isótopo del berilio, berilio 8, el cual ocasionalmente, antes de fragmentarse, captura otro núcleo de helio, formando un núcleo de carbono en su estado radiactivo, que después decae y se convierte en carbono normal. La energía total del berilio 8 y un núcleo de helio en reposo es de 7.4 MeV por encima de la energía del estado fundamental del núcleo del carbono; así que si la energía del estado radiactivo del carbono fuese mayor de 7.7 Mev sólo podría formarse en una colisión entre un núcleo de carbono y un núcleo de berilio 8 sólo si la energía cinética de los dos núcleos fuese al menos de 0.3 MeV - una energía que es extremadamente improbable encontrar a las temperaturas a las que se encuentran las estrellas.
Así que el hecho crucial que afecta a la producción de carbono en las estrellas no son los 7.65 MeV del estado radiactivo del carbono por encima de su estado fundamental, sino los 0.25 Mev del estado radiactivo, un compuesto inestable formado por un núcleo de berilio 8 y un núcleo de helio, por encima de la energía de estos núcleos en reposo 1 . La energía no sobrepasa el límite para la producción del carbono por una fracción que es del orden de 0.05 MeV/0.25 MeV, un 20 por ciento, que no es una aproximación tan fina después de todo. Esta conclusión sobre la lección que hemos estudiado sobre la síntesis del carbono es de alguna forma controvertida. En cualquier caso, hay una constante cuyo valor parece haberse ajustado notablemente a nuestro favor. Es la densidad de energía del espacio vacío, también conocida como constante cosmológica. Podría haber tomado cualquier valor, pero a partir de primeros principios uno podría esperar que esta constante debería ser muy grande, y podría ser positiva o negativa. Si fuera grande y positiva, la constante cosmológica actuaría como una fuerza repulsiva que se incrementaría con la distancia, una fuerza que impediría a la materia unirse en el universo primitivo, el proceso que fue el primer paso en la formación de las galaxias, estrellas, planetas y por último las personas. Si fuera grande y negativa, la constante cosmológica actuaría como una fuerza atractiva que se incrementa con la distancia, una fuerza que casi inmediatamente revertiría la expansión del universo y causaría su colapso, no dejando tiempo para la evolución de la vida. De hecho, las observaciones astronómicas muestran que la constante cosmológica es bastante pequeña, mucho más pequeña que lo que podríamos esperar a partir de primeros principios. Todavía es muy pronto para decir si hay algún principio fundamental que pueda explicar porque la constante cosmológica debe ser tan pequeña. Pero incluso si no hay tal principio, recientes desarrollos en la cosmología ofrecen una posibilidad de explicación de porque los valores medidos de la constante cosmológica y otras constantes físicas son favorables a la aparición de la vida inteligente. De acuerdo con las teoría de "inflación caótica" de André Linde y otros, la nube de miles de millones de galaxias que se expanden y que llamamos big bang puede que no sea sino un fragmento de un universo mucho más grande en el que los big bangs se producen constantemente, cada uno con valores diferentes de las constantes fundamentales. En este tipo de imagen, en el que el universo contiene muchas partes con diferentes valores de lo que llamamos constantes de la naturaleza, no habría ninguna dificultad en entender porque estas constantes toman valores favorables para la aparición de la vida inteligente. Habría un inmenso número de big bangs en el que las constantes de la naturaleza tomarían valores desfavorables para la vida, y sólo unos pocos donde la vida sería posible. No hay necesidad de recurrir a un diseñador benevolente para explicar porque estamos en una de las partes del universo donde la vida es posible: en cualquier otra parte del universo no hay nadie para realizar la pregunta 2 . Si cualquier teoría de este tipo resulta ser correcta, entonces concluir que las constantes de la naturaleza han sido finamente ajustadas por un diseñador benevolente sería como decir, "¿No es maravilloso que Dios nos pusiese aquí en
la tierra, donde hay agua y aire, y la gravedad y temperatura son tan confortables, en vez de en algún lugar horrible, como Mercurio o Plutón?" ¿En que otro lugar del sistema solar aparte de la tierra podríamos haber evolucionado? Este tipo de razonamiento se llama "antrópico". A veces da lugar a afirmaciones del tipo de que las leyes de la naturaleza son como son para que podamos existir, sin mayores explicaciones. Esto me parece poco más que cualquier galimatías místico. Por otro lado, si existiese un gran número de mundos en los que las constantes tomasen valores diferentes, entonces la explicación antrópica de porque en nuestro mundo toman valores favorables a la vida es de sentido común, tanto como explicar porque vivimos en la tierra en vez de en Mercurio o Plutón. Los valores actuales de la constante cosmológica, recientemente medidos por observaciones del movimiento de supernovas distantes, es lo que podrías esperar de este tipo de argumento: es suficientemente pequeña para que no interfiera con la formación de las galaxias. Pero todavía no sabemos suficiente sobre la física para decir si hay diferentes partes del universo en los que las usualmente denominadas constantes de la física toman realmente valores diferentes. Esta no es una pregunta sin respuesta; seremos capaces de contestarla cuando sepamos más sobre la teoría cuántica de la gravitación de lo que sabemos ahora. Habría una evidencia para un diseñador benevolente si la vida fuese mejor de lo que sería previsible en ese caso. Para considerar esto, debemos tener en mente que una cierta capacidad para el placer habría evolucionado de buena gana a través de la selección natural, como un incentivo para que los animales que necesitan comer y reproducirse lo pasasen en sus genes. Puede que no sea probable que la selección natural en cualquier planeta produzca animales lo suficientemente afortunados para tener el tiempo y la habilidad de hacer ciencia y pensar en abstracto, pero nuestra muestra del producto de la evolución está muy condicionado por el hecho de que sólo en esos casos afortunados hay alguien preguntándose sobre el diseño cósmico. Los astrónomos llaman a esto efecto de selección. El universo es muy grande, y quizás infinito, así que no debería sorprendernos que, entre la enorme cantidad de planetas que pueden soportar sólo vida sin inteligencia y el aún mayor número de los que no pueden soportar ningún tipo de vida, exista una minúscula fracción en los que haya seres vivos capaces de preguntarse sobre el universo, como nosotros hacemos aquí. Un periodista al que se le asigne entrevistar a los ganadores de la lotería puede llegar a sentir que alguna providencia especial ha estado trabajando en su provecho, pero debería tener en mente el número muchísimo mayor de jugadores de lotería a los que no ha entrevistado porque no han ganado nada. Así, para juzgar si nuestras vidas muestran evidencias de un diseñador benevolente, no sólo debemos preguntarnos si nuestra vida es mejor de lo que sería de esperar a partir de lo que conocemos de la selección natural, sino que debemos tener en cuenta la subjetividad introducida por el hecho de que somos nosotros los que estamos pensando en el problema.
Esta es una cuestión que cada uno ha de responderse a si mismo. Ser un físico no es ninguna ayuda en asuntos como este, así que he de hablar de mi propia experiencia. Mi vida ha sido notablemente feliz, quizás por encima del 99.99 por ciento de la felicidad humana, pero incluso así, he visto morir a mi madre de un doloroso cáncer, la personalidad de mi padre destrozada por el Alzheimer y varios familiares lejanos muertos durante el Holocausto. Los signos de un diseñador benevolente están bastante bien ocultos. El predominio de la maldad y la miseria ha fastidiado siempre a aquellos que creen en un Dios benevolente y omnipotente. A veces se ha excusado a Dios apuntando la necesidad del libre albedrío. Milton da a Dios este argumento en su Paraíso Perdido (Paradise Lost): I formed them free, and free they must remain Till they enthral themselves: I else must change Their nature, and revoke the high decree Unchangeable, eternal, which ordained Their freedom; they themselves ordained their fall. Los creé libres, y libres deben continuar Hasta que se esclavicen a si mismos: Yo también debo cambiar Su naturaleza, y revocar el alto decreto Inamovible, eterno, que ordena Su libertad; ellos mismos han ordenado su caída.
Me parece un poco injusto con mis parientes ser asesinados para dar la oportunidad a los Alemanes de tener libre albedrío, pero incluso apartando este caso, ¿Cómo da cuenta el libre albedrío del cáncer? ¿Es una oportunidad para el libre albedrío de los tumores? No necesito argumentar aquí que la maldad en el mundo prueba que el universo no ha sido diseñado, sólo que no hay indicios de benevolencia que puedan mostrar la mano de un diseñador. Pero de hecho, la percepción de que Dios no puede ser benevolente es muy vieja. Los trabajos de Aeschylus y Euripides hacen una declaración explícita de que los dioses son crueles y egoístas, aunque esperan un mejor comportamiento por parte de los hombres. El Dios del Antiguo Testamento nos dice que cortemos las cabezas de los infieles y nos demanda que estemos dispuestos a sacrificar la vida de nuestros hijo a una orden suya, y el Dios del Cristianismo tradicional y el del Islam nos maldice por toda la eternidad si no los adoramos de la forma justa. ¿Es esto una buena forma de comportamiento? Lo sé, lo sé, no debemos juzgar a Dios de acuerdo con los estándares humanos, pero aquí veo un problema: Si todavía no estamos convencidos de Su existencia, y estamos buscando signos de Su benevolencia, entonces ¿qué otros estándares podemos usar? Las materias sobre las que se me ha pedido que hable aquí pueden parecer a muchos terriblemente anticuadas. El "argumento del diseño" propuesto por el teólogo inglés William Paley no está en la mente de la mayoría de las personas hoy en día. El prestigio de la religión parece derivar hoy de lo que la gente considera que ha sido su influencia moral, más que de lo que piensan que ha sido su acierto en dar cuenta de lo que vemos en la naturaleza. Recíprocamente, he de admitir que, a pesar de que realmente no creo en un
diseñador cósmico, la razón por la que he aceptado discutir sobre este tema es porque creo que el balance moral de la influencia de la religión ha sido terrible. Esta es una cuestión demasiado extensa para ser solventada aquí. Por una parte, puedo apuntar el sinfín de ejemplos del daño hecho por exaltados religiosos, a lo largo de la interminable historia de pogromos, cruzadas y jihads. En nuestro propio siglo fue un fundamentalista Musulmán quien asesinó a Sadat, un fundamentalista Judío quien asesinó a Rabin, un fundamentalista Hindú quien mató a Gandhi. Nadie puede decir que Hitler fuera un fundamentalista Cristiano, pero es difícil imaginar al Nazismo siendo lo que fue sin las bases provistas por siglos de antisemitismo Cristiano. Por otro lado, muchos admiradores de la religión enumerarán los incontables ejemplos del bien hecho por la religión. Por ejemplo, en su reciente libro Imagined Worlds, el distinguido físico Freeman Dyson ha enfatizado el papel del credo religioso en la supresión de la esclavitud. Me gustaría comentar brevemente este punto, no para tratar de probar nada con un ejemplo sino sólo para ilustrar que pienso acerca de la influencia moral de la religión. Es cierto que la campaña contra la esclavitud y el comercio de esclavos fue impulsada grandemente por devotos Cristianos, incluyendo al lego Evangélico William Wilberforce en Inglaterra y el ministro Unitario William Ellery Channing en América. Pero la Cristiandad, como cualquier otra gran religión, vivió confortablemente con la esclavitud durante muchos siglos, y la esclavitud estaba defendida en el Nuevo Testamento. Así que ¿cuál era la diferencia con los Cristianos antiesclavistas como Wilberforce y Channing? No había ningún descubrimiento de nuevas escrituras sagradas, y ni Wilberforce ni Channing pretendían haber recibido ninguna revelación sobrenatural. Más bien, el siglo dieciocho había presenciado un rápido incremento de la racionalidad y humanitarismo que permitieron a otros - como por ejemplo, Adam Smith, Jeremy Bentham y Richard Brinsley Sheridan - oponerse también a la esclavitud, en campos que no tenían nada que ver con la religión. Lord Mansfield, el autor de la decisión en el Caso Somersett, que acabó con la esclavitud en Inglaterra (pero no en sus colonias), fue no más que convencionalmente religioso, y su decisión no menciona argumentos religiosos. Aunque Wilberforce fue el instigador de la campaña contra el comercio de esclavo en 1790, este movimiento tenía un apoyo fundamental de muchos Parlamentarios como Fox y Pitt, que no eran conocidos exactamente por su piedad. Tanto como puedo ver, el tono moral de la religión se ha beneficiado más del espíritu de los tiempos de lo que el espíritu de los tiempos se ha beneficiado de la religión. Donde la religión marcó la diferencia, fue más en apoyar la esclavitud que en oponerse a ella. Argumentos de las escrituras fueron usados en el Parlamento para defender el comercio de esclavos. Frederick Douglass contó en su Narrativa como su condición de esclavo empeoró cuando su maestro experimentó una conversión religiosa que le permitió justificar la esclavitud como el castigo a los niños de Ham. Mark Twain describía a su madre como una persona genuinamente buena, cuyo gentil corazón se compadecía incluso de Satanás, pero que no tenía ninguna duda sobre la legitimidad de la esclavitud, porque en los años en que había vivido en el Missouri de antes de la
guerra no había oído ningún sermón que se opusiese a la esclavitud, sino sólo incontables sermones predicando que la esclavitud era el deseo de Dios. Con o sin religión, la gente buena seguirá haciendo el bien y la gente mala seguirá haciendo el mal; pero para que la gente buena haga el mal -hace falta la religión. En un mensaje electrónico de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia se me dijo que el objetivo de esta conferencia es el de tener un diálogo constructivo entre la ciencia y la religión. Yo estoy a favor de un diálogo entre la ciencia y la religión, pero no un diálogo constructivo. Uno de los grandes logros de la ciencia ha sido, si no hacer imposible que las personas inteligentes sean religiosas, al menos hacer posible que ellas no tengan que ser religiosas. No debemos retroceder de este objetivo alcanzado. -----1 Esto ya fue apuntado en la publicación de 1989 por M. Livio, D. Hollowell, A. Weiss, y J.W. Truran ("El
significado antrópico de la existencia de un estado excitado del 12C," Nature, Vol. 340, No. 6231, 27 de Julio, 1989). Ellos realizaron los cálculos citados aquí sobre el límite de 7.7 Mev en la energía máxima del estado radiactivo del carbono, por encima del cual muy poco carbono se forma en las estrellas. 2 Se puede llegar a la misma conclusión de una forma más sutil aplicando la mecánica cuántica a todo el
Universo. A través de una reinterpretación de un trabajo anterior de Stephen Hawking, Sidney Coleman ha mostrado como los efectos mecanico cuánticos pueden llevar a un desdoblamiento de la historia del Universo (más precisamente, en lo que se llama la función de onda del Universo) en un gran número de distintas posibilidades, a cada una de las cuales le corresponde un conjunto diferente de constantes fundamentales. Ver Sidney Coleman, "Los Agujeros Negros como Arenques Rojos: fluctuaciones topológicas y la pérdida de la coherencia cuántica," Nuclear Physics, Vol. B307 (1988), p. 867.
