Durante décadas, varios físicos han teorizado que incluso los cambios más pequeños en las leyes fundamentales de la naturaleza harían imposible que existiera la vida. Esta idea, también conocida como el argumento del "universo afinado", sugiere que la ocurrencia de vida en el universo es muy sensible a los valores de cierta física fundamental. Altera cualquiera de estos valores (como dice la lógica), y la vida no existiría, lo que significa que debemos ser muy afortunados de estar aquí.

Pero, ¿puede ser este realmente el caso, o es posible que la vida pueda surgir bajo diferentes constantes físicas, y simplemente no lo sabemos? Esta pregunta fue abordada recientemente por Luke A. Barnes, investigador postdoctoral en el Instituto Sidney de Astronomía (SIA) en Australia. En su libro, "A Fortunate Universe:Life in a Finely Tuned Cosmos", él y el profesor de astrofísica de Sydney, Geraint F. Lewis, argumentaron que un universo bien afinado tiene sentido desde el punto de vista de la física.

Los autores también resumieron estos argumentos en un artículo de contribución invitado, que apareció en Routledge Companion to Philosophy of Physics (1.ª ed.). En este artículo, titulado "El ajuste fino del universo para la vida", Barnes explica cómo sintonización" consiste en explicar las observaciones mediante el empleo de una "suposición sospechosamente precisa". Esto, argumenta, ha sido un síntoma de teorías incompletas a lo largo de la historia y es una característica común de la cosmología moderna y la física de partículas.

En algunos aspectos, esta idea es similar al principio antrópico, que establece que cualquier intento de explicar las propiedades del universo no puede ignorar nuestra existencia como formas de vida. Esto contrasta marcadamente con el principio cosmológico, también conocido como principio copernicano, llamado así por Nicolaus Copernicus, quien formuló el modelo heliocéntrico del universo, que establece que no hay nada único o especial sobre los humanos o nuestro lugar en el universo.

En un artículo anterior, Barnes y Lewis argumentaron que lejos de ser un caso de arrogancia o "religión disfrazada", el principio antrópico es una parte necesaria de la ciencia. Al abordar la coincidencia entre la existencia de la humanidad y un universo lo suficientemente antiguo y gobernado por la física que favorece el surgimiento de vida inteligente (es decir, nosotros), derivaron una máxima simple:"Cualquier descripción de la coincidencia debe considerar cómo el universo hace seres que son capaces de medirlo".

Pero como explicó Barnes a Universe Today por correo electrónico, existen algunas diferencias significativas entre el principio antrópico y el universo afinado:

"Entiendo la relación entre el ajuste fino y el principio antrópico de la siguiente manera. El ajuste fino se refiere al hecho de que pequeños cambios en las constantes de la naturaleza habrían resultado en un universo incapaz de albergar vida. El principio antrópico dice que si la vida física -las formas existen, deben observar que están en un universo que es capaz de sustentar su existencia."

Dicho de otra manera, Barnes afirma que el principio antrópico es una declaración infalsable (también conocida como una tautología) que resulta del "efecto de selección" de nuestra propia existencia. Dado que no tenemos una población de vida inteligente y civilizaciones para elegir, el principio en sí no puede ser falsificado. Mientras tanto, dice Barnes, el argumento del ajuste fino es un "hecho sorprendente sobre las leyes de la naturaleza tal como las conocemos".

El argumento del universo afinado se remonta a la década de 1970, cuando la física comenzó a notar que pequeños cambios en las constantes fundamentales de la naturaleza, o en las condiciones iniciales del universo, descartarían la vida tal como la conocemos. Si el cosmos y las leyes de la física hubieran evolucionado de manera diferente, la estabilidad requerida para que existan los seres vivos (en toda su complejidad) no sería posible.

Pero como señala Barnes en su resumen, esta lógica choca con el mismo viejo problema. Al igual que el modelo geocéntrico de la antigüedad, contiene supuestos sospechosamente precisos, que procede a abordar uno por uno. El primero tiene que ver con la constante cosmológica (CC), una idea que Einstein propuso en 1917 como una adición temporal a sus ecuaciones de campo para la relatividad general. Denotado por el carácter Lambda, el CC era una fuerza que "contrarrestaría la gravedad" y, por lo tanto, aseguraría que el universo permaneciera estático (una opinión popular en ese momento).

Si bien Einstein abandonó el CC unos años más tarde cuando se enteró de que los astrónomos habían demostrado que el universo se está expandiendo, la idea se ha reinterpretado desde la década de 1990. Al darse cuenta de que la expansión cósmica se está acelerando, los físicos comenzaron a postular que el CC de Einstein podría ser la fuerza misteriosa conocida como "energía oscura" (DE). Esto condujo a la teoría cosmológica ampliamente aceptada conocida como modelo lambda de materia oscura fría (LCDM).

Sin embargo, el CC también representa uno de los problemas teóricos más significativos de la física moderna. Al igual que la materia oscura, se propuso la existencia de DE o un CC reinventado para explicar la diferencia entre las observaciones y las predicciones teóricas. Al igual que los "epiciclos" de Ptolomeo que se utilizaron para racionalizar las observaciones que no se ajustaban al modelo geocéntrico, el CC es una suposición que es "sospechosa de precisión".

Además, están las inconsistencias que CC tiene con la teoría cuántica de campos (QFT), que describe las partículas como configuraciones de un campo. Según QFT, una configuración particular conocida como "estado de vacío" seguirá existiendo en ausencia de partículas. Pero si se cree en las teorías sobre CC y DE, esto significaría que hay una cantidad considerable de energía en el estado de vacío.

La única forma de explicar esto en términos aceptables para QFT y la Relatividad General es suponiendo que las contribuciones de la energía del vacío y los campos cuánticos se anulan. Una vez más, esto requiere una coincidencia "sospechosa de precisión" entre varios factores independientes. En otro sentido, el modelo estándar de física de partículas nos dice que la materia consta de 25 tipos diferentes de partículas subatómicas divididas en cuatro grupos (quarks, leptones, bosones de medida y bosones escalares).

La existencia de estas partículas y sus respectivas propiedades (masa, carga y espín) se han verificado mediante una experimentación rigurosa. La más mínima desviación de cualquiera de estas propiedades afectaría significativamente la forma en que interactúan y se comportan, lo que lleva a la inestabilidad total de la materia. Lo mismo ocurre con la dimensionalidad del espacio-tiempo, donde se necesitan tres dimensiones del espacio (como postula Newton) para átomos estables y órbitas planetarias estables.

Un universo con tres dimensiones espaciales y una dimensión de tiempo (como lo describe la relatividad general) también es esencial. Más, dice Barnes, y los sistemas atómicos no podrían permanecer estables. En otras palabras, mientras que el CC puede plantear problemas teóricos, el Modelo Estándar y la dimensionalidad del espacio-tiempo son consistentes con el modelo ajustado. Como dijo Barnes:

"La constante cosmológica no se explica en nuestras ecuaciones y es consistente con un universo que permite la vida solo en un rango muy pequeño. Su valor es una suposición precisa y sin motivo, en la constante de los modelos estándar de física de partículas y cosmología. Muchos de los otras constantes del modelo estándar son las mismas".

La pregunta, entonces, es ¿cómo se resuelven estos problemas en nuestros modelos convencionales? ¿Qué más podría explicar el hecho de que nuestro universo permite la vida mientras que las variaciones del tipo más pequeño lo harían imposible? Ante esto, Barnes y Lewis sugieren que el Multiverso podría venir al rescate. "Tal vez el multiverso:nuestro universo permite la vida por casualidad, y hay muchos otros universos variados por ahí", dijo.

Pero mientras tanto, todavía existe la posibilidad de que cualquier inconsistencia o incongruencia indique cuál es la verdad. Al igual que Copérnico, quien se dio cuenta de que los movimientos de los planetas (que requerían epiciclos y ecuantes para tener sentido) eran en realidad una indicación de que el modelo estaba equivocado, el ajuste fino puede ser una indicación de la física más allá del modelo estándar o que el modelo mismo necesita revisión.

"Creo que el ajuste fino en general es una pista para una explicación más profunda. Las probabilidades pequeñas pueden ser solo probabilidades pequeñas, o pueden ser generadas por algunas suposiciones incorrectas", agregó Barnes. "Lo interesante del ajuste fino de las constantes fundamentales es que están en el nivel más bajo de las explicaciones científicas en este momento. Son tan profundas como la física (al menos, mientras esté respaldada por evidencia)."

Barnes y Lewis también son responsables de "The Cosmic Revolutionary's Handbook:(O:How to Beat the Big Bang)", que detalla más sus teorías sobre cosmología y el modelo ajustado (publicado en 2019).