Hay otros mundos posibles

Los f¨ªsicos llevan d¨¦cadas perplejos por la inveros¨ªmil precisi¨®n con que parecen ajustadas las constantes fundamentales de nuestro cosmos. Por ejemplo, bastar¨ªa aumentar en un 0,2% la masa del prot¨®n para que fuera imposible construir un solo ¨¢tomo. Sin ¨¢tomos no habr¨ªa estrellas ni planetas, ni por tanto seres vivos. De modo similar, si la fuerza que mantiene unido el n¨²cleo de los ¨¢tomos (la fuerza nuclear fuerte, para distinguirla de la d¨¦bil) tuviera una magnitud ligeramente diferente, las estrellas no habr¨ªan podido cocinar el carbono en que se fundamenta toda la materia org¨¢nica.

Otras constantes f¨ªsicas tambi¨¦n parecen tener el valor adecuado, dentro de unos m¨¢rgenes muy estrechos, para permitir la evoluci¨®n de la vida. Entre ellas est¨¢n la vida media del neutr¨®n, la masa del electr¨®n o la magnitud de la gravedad y las dem¨¢s fuerzas fundamentales de la naturaleza. Parecemos vivir en el ¨²nico universo habitable. Los f¨ªsicos suelen llamar a esta idea el "principio antr¨®pico", un nombre no s¨®lo confuso, sino casi cabal¨ªstico.

Expertos ven posible un universo con tres de las cuatro fuerzas fundamentales

Las estrellas vivir¨ªan menos, por lo que la Tierra estar¨ªa mucho m¨¢s cerca del sol

Es curioso que el primer cient¨ªfico en utilizar un argumento antr¨®pico de ese tipo no fuera un f¨ªsico, sino un naturalista, y m¨¢s curioso a¨²n que se tratara de Alfred Russell Wallace, codescubridor junto a Darwin de la evoluci¨®n por selecci¨®n natural. Wallace escribi¨® en 1904: "Es posible que un universo tan enorme y complejo como el que vemos a nuestro alrededor sea un requerimiento absoluto para producir un mundo adaptado en todo detalle para que la vida se desarrolle ordenadamente y culmine en el hombre".

Pero todos estos argumentos se basan en c¨¢lculos que modifican una sola constante fundamental, dejando igual todas las dem¨¢s. Los estudios de Alejandro Jenkins, de la Universidad Estatal de Florida, y Gilad Perez, del Instituto Weizmann en Rehovolt, Israel, muestran ahora que las cosas son muy diferentes si se alteran varias constantes a la vez.

Seg¨²n estos f¨ªsicos, hay muchos otros conjuntos de leyes f¨ªsicas que son compatibles con la vida. Es decir, que hay otros universos posibles que son tambi¨¦n habitables. Jenkins y Perez han presentado sus teor¨ªas en Physical Review D (agosto de 2006 y marzo de 2009) y Scientific American (enero de 2010).

Un caso muy notable son los universos sin fuerza nuclear d¨¦bil (o universos weakless, como ellos los llaman), una de las cuatro fuerzas fundamentales de la f¨ªsica junto a la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear fuerte mencionada antes. La fuerza d¨¦bil es responsable de la radiactividad, lo que incluye la conversi¨®n de protones en neutrones (que emite radiaci¨®n).

La fuerza d¨¦bil fue necesaria poco despu¨¦s del Big Bang para que los primitivos grupos de cuatro protones se convirtieran en ¨¢tomos de helio, formados por dos protones y dos neutrones. Pocas cosas parecen tan poco negociables en la f¨ªsica.

Sin embargo, Perez y su equipo han dise?ado un universo con s¨®lo tres de las fuerzas fundamentales, eliminando por completo la fuerza nuclear d¨¦bil. Aunque ello requiere ajustar varios par¨¢metros del modelo est¨¢ndar de la f¨ªsica de part¨ªculas, el resultado es que las tres fuerzas restantes se comportan igual que en nuestro universo.

Tambi¨¦n la masa de los quarks es la misma. Los quarks son las part¨ªculas elementales que constituyen a los protones y los neutrones, y por tanto a todos los n¨²cleos at¨®micos. En el universo sin fuerza d¨¦bil de Perez, los n¨²cleos de helio se construyen de otra forma (a partir de la fusi¨®n de dos tipos de hidr¨®geno). Pero forman estrellas de todos modos, que es de lo que se trata.

Las estrellas vivir¨ªan menos (nuestro Sol estar¨ªa ya hacia el final de su vida) y brillar¨ªan menos, por lo que la Tierra tendr¨ªa que estar seis veces m¨¢s cerca del Sol, y ¨¦ste les parecer¨ªa enorme a sus habitantes. Pero el caso es que podr¨ªa haber habitantes.

Los movimientos de los continentes y la actividad volc¨¢nica se deben tambi¨¦n a la desintegraci¨®n radiactiva del uranio subterr¨¢neo, luego en el universo de Perez no habr¨ªa nada de eso. Sin embargo, la qu¨ªmica ser¨ªa muy similar a la nuestra, si bien "la tabla peri¨®dica s¨®lo llegar¨ªa hasta el hierro", como dice el f¨ªsico.

Una soluci¨®n a la paradoja del principio antr¨®pico ha sido propuesta por el f¨ªsico te¨®rico Lee Smolin, del Perimeter Institute de Waterloo (Canad¨¢). Consciente de que la selecci¨®n natural de Darwin (y Russell) es una teor¨ªa capaz de generar dise?os sin necesidad de un dise?ador, Smolin ha tomado prestada la idea para eliminar la necesidad de dise?o que parece implicar el principio antr¨®pico.

Muchas estrellas acaban sus d¨ªas colaps¨¢ndose para formar un agujero negro, y de cada agujero negro -propone Smolin- puede surgir un nuevo universo con unas leyes f¨ªsicas similares, aunque no id¨¦nticas, a las del universo anterior.

Si esas leyes son incompatibles con la formaci¨®n de estrellas, el nuevo universo se habr¨¢ quedado sin g¨®nadas: no hay estrellas, no hay agujeros negros, no hay nuevos universos hijos. Los universos que mejor se reproducen son, por definici¨®n, los que tienen las leyes f¨ªsicas m¨¢s adecuadas para la formaci¨®n de estrellas, y por tanto de seres vivos.

Naturalmente, esta idea implica que existen innumerables universos. Pero esto es algo que muchos f¨ªsicos creen probable de todos modos, y por otras razones. Esta l¨ªnea de pensamiento arranca de otra paradoja: el gato de Schr?dinger.

El gran f¨ªsico Erwin Schr?dinger ide¨® esta paradoja porque, al igual que Einstein, no pod¨ªa creer que Dios jugara a los dados con el mundo. Un gato est¨¢ encerrado en una caja junto a un trocito de uranio radiactivo. Un ¨¢tomo de uranio puede desintegrarse, pero no hay forma de predecir cu¨¢ndo. Todo lo que la f¨ªsica cu¨¢ntica nos permite saber es cu¨¢l es la probabilidad de que se desintegre en un plazo dado: digamos, por ejemplo, que hay una probabilidad del 50% de que cualquier ¨¢tomo del trocito de uranio se desintegre en el pr¨®ximo segundo.

En la caja hay un contador Geiger (capaz de detectar las part¨ªculas alfa de la desintegraci¨®n) conectado a un martillo suspendido sobre una ampolla de gas mostaza. Si a cualquier ¨¢tomo de uranio le da por desintegrarse en el pr¨®ximo segundo, adi¨®s gato. Pero, hasta que no abramos la caja, no tenemos forma de saber si el gato est¨¢ vivo o muerto. S¨®lo sabemos que hay una probabilidad del 50% de que est¨¦ vivo y otra del 50% de que est¨¦ muerto.

Pero, seg¨²n la f¨ªsica cu¨¢ntica, el ¨¢tomo de uranio est¨¢ 50% intacto y 50% desintegrado a la vez. Luego el gato est¨¢ 50% vivo y 50% muerto a la vez. Por supuesto, al abrir la caja veremos que el gato est¨¢ vivo, o que est¨¢ muerto. Y si est¨¢ vivo, ?d¨®nde est¨¢ el 50% de gato muerto que coexist¨ªa con ¨¦l hasta que abrimos la caja? Para Schr?dinger, esta consecuencia absurda de la interpretaci¨®n probabil¨ªstica del mundo subat¨®mico demostraba que esa interpretaci¨®n era incorrecta. Dios no juega a los dados.

El f¨ªsico alem¨¢n Dieter Zeh, sin embargo, se dio cuenta en 1970 de que hab¨ªa una trampa en la paradoja de Schr?dinger. El estado m¨¢gico en el que las probabilidades se superponen (ese gato que est¨¢ 50% vivo y 50% muerto simult¨¢neamente) existe, pero es muy fr¨¢gil. Una simple mol¨¦cula de aire que choque con el gato basta para destruir la magia. El gato vivo-muerto se ramifica en un gato vivo y un gato muerto que ya no se pueden comunicar entre s¨ª.

Pero, una vez perdida la coherencia, ?d¨®nde est¨¢n los dos gatos, el vivo y el muerto? El estudiante Hugh Everett III propuso la soluci¨®n en 1957, al leer su tesis doctoral: ambos gatos existen, pero en dos universos paralelos. En el primer universo, t¨² abres la caja, ves el gato muerto y te preguntas d¨®nde est¨¢ el gato vivo. En el otro, ves el gato vivo y te preguntas d¨®nde est¨¢ el gato muerto.

"En esta misma habitaci¨®n", escribe el f¨ªsico te¨®rico Michio Kaku, "coexisten mundos donde los alemanes ganaron la II Guerra Mundial, donde los extraterrestres nos han visitado desde el espacio exterior, donde usted no ha nacido". Otro f¨ªsico, Frank Wilczek, a?ade: "Una infinidad de copias levemente diferentes de nosotros mismos est¨¢n por ah¨ª viviendo sus vidas paralelas, y en cada momento surgen nuevos duplicados que van ocupando nuestros muchos futuros alternativos".

El n¨²cleo at¨®mico se compone de protones y neutrones, que a su vez est¨¢n hechos de quarks. El prot¨®n y el neutr¨®n tienen masas muy similares, pero no id¨¦nticas: el neutr¨®n es un 0,1% m¨¢s pesado que el prot¨®n. Ese porcentaje se puede alterar (imaginariamente) jugando con las masas de los quarks, y as¨ª lo ha hecho el equipo de Jenkins.

Si la diferencia de masas creciera levemente, desaparecer¨ªan los ¨¢tomos fundamentales para la qu¨ªmica org¨¢nica, como el carbono y el ox¨ªgeno. Y si la situaci¨®n se invirtiera, haciendo al prot¨®n m¨¢s pesado que el neutr¨®n, ni siquiera existir¨ªa el ¨¢tomo m¨¢s simple, el hidr¨®geno, con un solo prot¨®n y ning¨²n neutr¨®n. ?sta es una manifestaci¨®n m¨¢s del principio antr¨®pico.

Pero, nuevamente, hay m¨²ltiples salidas que nadie hab¨ªa considerado hasta ahora. Cada elemento qu¨ªmico existe en varias formas, o is¨®topos, todos con el mismo n¨²mero de protones, pero con algunos neutrones m¨¢s o menos. El hidr¨®geno, por ejemplo, siempre tiene un solo prot¨®n, pero puede contener adem¨¢s un neutr¨®n (se llama entonces deuterio) o dos (tritio). El hidr¨®geno com¨²n no tiene ninguno.

Y esos dos is¨®topos pesados del hidr¨®geno s¨ª ser¨ªan estables en un intervalo de condiciones m¨¢s amplio. Lo mismo vale para algunos is¨®topos del carbono y el ox¨ªgeno. Seg¨²n los c¨¢lculos de Jenkins, la relaci¨®n de masas entre el prot¨®n y el neutr¨®n no s¨®lo puede crecer 20 veces respecto a nuestro universo (del 0,1% hasta el 2%), sino incluso invertirse hasta que el prot¨®n pese un 1% m¨¢s que el neutr¨®n. En todos esos universos habr¨ªa formas estables del hidr¨®geno, el carbono y el ox¨ªgeno.

?Quiere decir eso que podr¨ªa haber vida? Jenkins y Perez creen que s¨ª, aunque no ser¨ªa exactamente la vida que conocemos. Los oc¨¦anos, por ejemplo, estar¨ªan hechos de agua pesada (la versi¨®n del H2O en que los dos H son deuterio o tritio). Pero nada de esto parece un obst¨¢culo insalvable para la evoluci¨®n biol¨®gica.

La historia de la ciencia ha implicado hasta ahora nuestra expulsi¨®n progresiva del para¨ªso, o del centro geom¨¦trico de la creaci¨®n. Cop¨¦rnico y su modelo helioc¨¦ntrico son un caso bien conocido de expulsi¨®n, pero tambi¨¦n frustrado en cierta medida, porque el para¨ªso se reencarn¨® enseguida en la forma de un sistema solar que abarcaba el universo entero.

Cuando se pudieron calcular las distancias a las estrellas, qued¨® claro que la creaci¨®n era miles de veces mayor que nuestro sistema solar, pero entonces fue la V¨ªa L¨¢ctea, nuestra galaxia, la que ocup¨® todo el cosmos. En las primeras d¨¦cadas del siglo XX, los astr¨®nomos descubrieron con perplejidad que ciertos objetos celestes, las nebulosas, eran en realidad galaxias enteras y verdaderas, pero todo el mundo supuso entonces que la V¨ªa L¨¢ctea era la mayor y principal entre todas ellas.

Ahora que vivimos en un arrabal perfectamente vulgar de un cosmos tan enorme que ni la imaginaci¨®n puede abarcarlo, s¨®lo el propio cosmos puede ser especial, y por eso el principio antr¨®pico se puede ver como la ¨²ltima reencarnaci¨®n del para¨ªso. Pero la historia de la ciencia se repite. Parecemos condenados a ser cada vez menos especiales.