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ARTíCULOS: El equilibrio armónico del universo (parte 1 de 8): Las leyes físicas

 

Qu es el equilibrio armnico?

FineTuning1.jpgA lo largo del siglo
pasado los cientficos descubrieron que si ciertas propiedades del universo
fueran cambiadas levemente no estaramos aqu. Ellas tienen que estar dentro de
parmetros muy restringidos para que la vida sea posible en nuestro universo.

El universo est en un equilibrio
armnico para la existencia de vida inteligente, con una complejidad y una
delicadeza que, literalmente, desafan la comprensin humana. La sensibilidad
de la “habitabilidad” del universo a los cambios ms pequeos se denomina “equilibrio
armnico”.

Esto fue reconocido hace unos 60 aos
por Fred Hoyle, que no era una persona religiosa en la poca en que hizo este
descubrimiento. Cientficos como Paul Davies, Martin Rees, Max Tegmark, Bernard
Carr, Frank Tipler, John Barrow y Stephen Hawking, para nombrar unos pocos,
creen en lo que denominaron fine-tuning, el ajuste fino o equilibrio
armnico del universo. Estos son nombres prominentes en la cosmologa, ya que
siempre aparecen en los medios de comunicacin cuando se hace un titular
noticioso sobre el tema.

Tipos de equilibrio armnico

1. Equilibrio armnico de las
leyes de la naturaleza.

2. Equilibrio armnico de las
constantes de la fsica.

3. Equilibrio armnico de las
condiciones iniciales del universo.

A continuacin, exploraremos cada
categora:

1. Equilibrio armnico de las leyes de la
naturaleza

Hay dos formas de observar este aspecto
del equilibrio armnico:

1. Precisamente, se necesitan
las leyes adecuadas para que exista la vida altamente compleja. Si una de ellas
falta, tal vida no sera posible. Decir que las leyes estn en un equilibrio
armnico significa que el universo debe tener necesariamente el conjunto
adecuado de leyes a fin de que exista la vida altamente compleja. Quizs este
tipo de equilibrio armnico es el ms fcil de entender de los tres.

Ejemplo
1
: La ley de la gravedad dice que todas las masas
se atraen entre s. Cmo sera el universo si no existiera la gravedad? No
habra planetas ni estrellas. La materia se distribuira por igual en todo el
universo sin lugar para que se formara la vida y sin fuentes de energa que
proporcionaran alimento a las plantas a travs de la fotosntesis, que a su vez
se convierte en comida para los animales.

Ejemplo
2
: Un tipo de fuerza puede desempear mltiples
funciones en este sistema tan bien diseado. Por ejemplo, las fuerzas
electromagnticas se refieren a la combinacin de fuerzas elctricas y
magnticas. James Clerk Maxwell unific ambas fuerzas en el siglo XIX.

Si no existiera la fuerza
electromagntica, no habra tomos porque no habra fuerza alguna que uniera
los electrones cargados negativamente con los protones cargados positivamente,
lo que permite los enlaces qumicos. No habra ladrillos de vida ya que no habra
ningn enlace qumico y, por lo tanto, ninguna vida.

La fuerza electromagntica juega otro
papel en la luz, que es un tipo de radiacin electromagntica. Permite
transferir energa del Sol a nuestro planeta. Sin esta energa no existiramos.

2. Armona entre la naturaleza
y las matemticas. Solo en el siglo XX llegamos a entender que lo que
observamos en la naturaleza puede ser descrito solo por unas pocas leyes
fsicas, cada una de las cuales es descrita por ecuaciones matemticas simples.
El simple hecho de que estas formas matemticas son tan simples y poco
numerosas, al punto de que todas ellas pueden ser escritas en una hoja de
papel, es sorprendente.

Tabla
1. Las leyes fundamentales de la naturaleza

      
Mecnica (Ecuaciones de Hamilton)


      
Electrodinmica (Ecuaciones
de Maxwell)

      
Mecnica estadstica (Ecuaciones
de Boltzmann)

      
Mecnica cuntica (Ecuaciones
de Schrdinger)

      
Relatividad general (Ecuacin
de Einstein)

Para que exista la vida, necesitamos un
universo ordenado e inteligible. Adems, se requiere orden en muchos niveles
diferentes.

Por ejemplo, para tener planetas que
orbiten estrellas, necesitamos la mecnica newtoniana.

Para que existan mltiples elementos
estables de la tabla peridica que proporcionen una variedad suficiente de “ladrillos
de construccin” atmicos para la vida, necesitamos la estructura atmica dada
por las leyes de la mecnica cuntica.

Necesitamos el orden en las reacciones
qumicas, que es consecuencia de la ecuacin de Boltzmann para la segunda ley
de la termodinmica.

Y para que una fuente de energa como
el Sol transfiera su energa vital a un hbitat como la Tierra, requerimos las
leyes de la radiacin electromagntica que describi Maxwell[1].

El fsico y ganador del premio Nobel,
Eugene Wigner, en su muy citado artculo The Unreasonable Effectiveness of
Mathematics in the Physical Sciences
(La efectividad irracional de las
matemticas en las ciencias fsicas) seala que los cientficos a menudo dan
por sentado la notable incluso milagrosa efectividad de las matemticas para
describir el mundo real. Dice:

“La utilidad enorme de las matemticas
es algo que raya en el misterio No hay una explicacin racional para ello El
milagro de la adecuacin del lenguaje de las matemticas para la formulacin de
las leyes de la fsica es un regalo maravilloso que no entendemos ni merecemos”[2].


Pie de pgina:

[1] Bradley, Dr.
Walter. Is There Scientific Evidence for the Existence of God? How the Recent Discoveries
Support a Designed Universe
(Hay evidencia cientfica de la existencia de Dios? Cmo los descubrimientos
recientes apoyan un universo diseado). Disponible en Internet,
www.leaderu.com/real/ri9403/evidence.html, revisado el 10 de marzo de 2014.

[2]
Wigner, Eugene. 1960. The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the
Physical Sciences.
Communications on Pure and Applied
Mathematics
(Comunicaciones en matemtica pura y
aplicada), vol. 13: 1-14.