Las constantes físicas del universo: ¿ajustadas a la vida?

Puntos clave

• Las constantes físicas son números fijos como la velocidad de la luz o la carga del electrón que las ecuaciones no predicen: se miden en el laboratorio.
• El ajuste fino describe que pequeñas variaciones en esas constantes harían imposible la química, las estrellas y la vida tal como la conocemos.
• La constante cosmológica es el caso más extremo: su valor teórico y el observado difieren entre 10^50 y 10^123 veces.
• Las tres explicaciones que se debaten son el azar, la existencia de un multiverso y la idea de un ajuste deliberado.
• El libro Parámetros Universales de Cristián Cruzat Valdés aborda estas preguntas uniendo física, filosofía y especulación racional.

Las constantes físicas del universo son un puñado de números fijos, como la velocidad de la luz o la fuerza de la gravedad, que las leyes de la física no explican por sí solas: hay que medirlos. Lo inquietante es que muchos de esos números caen dentro de un margen muy estrecho, y si fueran apenas distintos, no existirían ni las estrellas ni los átomos que forman tu cuerpo.

Ese hecho tiene un nombre, el ajuste fino, y lleva décadas incomodando por igual a físicos y filósofos. En este artículo veremos qué son esas constantes, por qué su calibración parece tan precisa, qué pasaría si cambiaran y cuáles son las tres grandes explicaciones que hoy se debaten.

Qué son las constantes físicas fundamentales

Una constante física fundamental es un número que aparece en las ecuaciones de la naturaleza y que, hasta donde sabemos, siempre vale lo mismo en cualquier lugar y momento del universo. La velocidad de la luz en el vacío, la constante de gravitación de Newton, la carga del electrón o la constante de Planck son ejemplos conocidos.

Lo importante es que la teoría no los predice. Ninguna ecuación nos dice por qué la gravedad tiene la intensidad que tiene. Los obtenemos midiéndolos con enorme cuidado. De hecho, existen organismos dedicados a fijar sus valores recomendados a partir de experimentos de todo el mundo, como el servicio de constantes físicas fundamentales del NIST, la agencia de estándares de Estados Unidos.

¿Cuántas constantes de este tipo hay? La respuesta depende de dónde se trace la línea. El modelo estándar de la física de partículas, sumado a la cosmología, funciona con una veintena de parámetros libres: masas de partículas, intensidades de las fuerzas y algunas cantidades que describen el universo a gran escala. Son pocos números, pero de ellos cuelga todo lo demás.

El problema del ajuste fino

Aquí empieza lo interesante. Cuando los físicos se preguntan qué pasaría si esos números fueran un poco distintos, descubren algo llamativo: muchos de ellos parecen calibrados con una precisión asombrosa para permitir un universo con estructura, química y, finalmente, vida. A esa observación se le llama ajuste fino del universo.

El caso más extremo es la constante cosmológica, el número que describe la energía del vacío y la expansión acelerada del cosmos. Según la Stanford Encyclopedia of Philosophy, la discrepancia entre el valor que la teoría predice y el que realmente observamos está, según las hipótesis que se adopten, entre 10^50 y 10^123. Es decir, el valor teórico supera al real por un factor que ronda los cien órdenes de magnitud. Para muchos físicos, es el problema teórico más grave de la física de altas energías actual.

No es el único parámetro delicado. La misma fuente recoge que la amplitud relativa de las fluctuaciones de densidad en el universo primitivo, el número conocido como Q, es de aproximadamente 2·10^-5. Si ese valor hubiera sido mucho mayor o menor, las galaxias no se habrían formado como lo hicieron, o el universo habría colapsado en agujeros negros en lugar de dar lugar a estrellas estables.

Para dimensionar hasta qué punto nuestro universo parece improbable, el físico Roger Penrose calculó, en un argumento citado por esa misma enciclopedia, que los universos parecidos al nuestro ocuparían solo una parte en 10^(10^123) del total de configuraciones posibles. Es un número tan colosal que escapa a cualquier intuición.

Qué pasaría si fueran distintas

Imaginar un universo con las constantes cambiadas no es un ejercicio ocioso. Es la manera de comprobar lo delicado que resulta el equilibrio.

• Si la fuerza nuclear fuerte fuera algo más intensa o más débil, el hidrógeno no se fusionaría en los elementos pesados que necesitamos, o las estrellas se consumirían de otra forma.
• Si la gravedad fuera notablemente más fuerte, las estrellas arderían demasiado rápido para dar tiempo a que surgiera la vida en los planetas a su alrededor.
• Si la carga del electrón o la masa de las partículas variaran, los átomos y las moléculas estables, la base de toda la química, podrían no llegar a existir.

El patrón se repite: pequeños cambios producen universos sin química compleja, sin estrellas longevas, sin planetas rocosos. Universos, en definitiva, estériles. La vida, tal como la conocemos, parece asomarse por una rendija muy estrecha de las posibilidades.

Explicaciones posibles: azar, multiverso o diseño

Que el ajuste fino sea un hecho físico no significa que tengamos una explicación consensuada. Hoy se debaten, a grandes rasgos, tres caminos.

El azar

Quizás los valores de las constantes simplemente son los que son, sin ningún motivo profundo, y hemos tenido la fortuna de habitar un universo que los permite. Esta lectura es honesta en su humildad, pero deja a muchos insatisfechos: un azar de una parte en un número con cientos de cifras resulta difícil de aceptar como mera coincidencia.

El multiverso

Otra propuesta sostiene que existe un número enorme de universos, cada uno con sus propias constantes. En esa inmensidad, algunos tendrían por fuerza los valores adecuados para la vida, y nosotros, obviamente, nos encontramos en uno de ellos. Es una idea elegante, aunque difícil de poner a prueba, y arrastra sus propios problemas lógicos sobre qué significa inferir muchos universos a partir del único que observamos.

El diseño

La tercera vía interpreta el ajuste fino como señal de una intención, de un principio ordenador detrás de las leyes. Es la lectura más antigua y la más discutida, porque mezcla física con metafísica. No se puede refutar con un experimento, y por eso muchos científicos la dejan fuera del terreno estrictamente físico, aunque sigue viva en la filosofía.

Estas preguntas se cruzan con otras igual de vertiginosas, como la de si lo que percibimos es la realidad última. Si te interesa ese terreno, puede resultarte útil nuestra guía sobre la hipótesis de la simulación, que recorre otra de las grandes especulaciones sobre el origen y la naturaleza de nuestro mundo.

Para profundizar: el libro Parámetros Universales de Cristián Cruzat Valdés

El ajuste fino es, en el fondo, una pregunta sobre nuestro lugar en el cosmos. Por qué estas constantes y no otras, por qué un universo capaz de contenernos, y qué se sigue de ello para la forma en que entendemos la vida y la conciencia.

Ese es exactamente el terreno que recorre Parámetros Universales, de Cristián Cruzat Valdés, abogado e investigador chileno. El libro toma las constantes físicas y el problema del ajuste fino como punto de partida para una reflexión que une ciencia, filosofía y especulación racional, sin pedirle al lector conocimientos técnicos previos. En la tienda de Literaturauniversal encontrarás este y otros títulos del mismo autor sobre el origen del universo, la conciencia y el sentido de la existencia.

Si acabas de descubrir el ajuste fino, el mejor siguiente paso es sencillo: elige una de las tres explicaciones que acabamos de ver, la que más te intrigue, y dedícale una tarde a investigarla con calma a partir de las fuentes enlazadas en este artículo. Dejar que una buena pregunta madure suele enseñar más que buscar una respuesta rápida.

Preguntas frecuentes

¿Qué son las constantes físicas del universo?

Son valores numéricos fijos que aparecen en las leyes de la física, como la velocidad de la luz o la constante de gravitación. No se deducen de la teoría: se obtienen midiéndolas.

¿Qué significa el ajuste fino del universo?

Que varias de esas constantes tienen valores dentro de un rango muy estrecho que permite la existencia de átomos estables, estrellas y vida. Fuera de ese rango, el universo sería muy distinto.

¿El ajuste fino demuestra que el universo fue diseñado?

No lo demuestra. Es un hecho físico real que admite varias lecturas: puede deberse al azar, a la existencia de muchos universos o a un diseño. La ciencia aún no decide entre ellas.

¿Cuántas constantes físicas fundamentales hay?

Depende de cómo se cuenten. El modelo estándar de partículas y la cosmología trabajan con una veintena de parámetros libres que hay que fijar con observaciones.