Principi antro…què?

U dels temes recurrents que sol sorgir en una conversa sobre la vida en l’univers és el del principi antròpic, un principi que no sol ser molt ben comprès, i del qual hi ha dues versions: la dèbil i la forta. Perquè no us quedeu amb la curiositat, us en donaré ací les definicions. El principi antròpic dèbil diu: «Com que existim, les lleis naturals han resultat ser tals que han permès la vida», mentre que la versió forta diu: «Les lleis de l’univers han de ser les que són per tal de permetre que existim».

La versió dèbil us deu sonar a tautologia, i segurament la forta la veieu impossible de demostrar. Llavors per què es mou tant d’enrenou amb un tema tan fútil? Perquè en realitat no és tan innocu com sembla. El principi antròpic remarca que, com que nosaltres existim i som com som, es poden traure certes conclusions sobre l’univers. O siga, la nostra pròpia existència és una font (limitada) d’informació còsmica. I s’ha usat amb èxit en algunes ocasions.

«El principi antròpic remarca que, com que nosaltres existim i som com som, es poden traure certes conclusions sobre l’Univers»

Probablement la més famosa siga la predicció sobre la ressonància del carboni. Sabem que els elements químics més complexos que l’hidrogen i l’heli es formen en l’interior dels estels per fusió nuclear. En concret, els estels més massius en un moment de la seua vida comencen a cremar heli per produir carboni, en un procés anomenat «triple alfa». En aquest procés, dos nuclis d’heli col·lideixen i durant un breu temps es mantenen units. Justament durant aquest breu lapse ha de xocar un tercer nucli d’heli contra aquest parell. Del ménage à trois resultant sorgeix un nucli de carboni. El problema és que aquest lapse és extraordinàriament breu: 0,00000000000000001 segons. La probabilitat d’aquesta triple col·lisió és increïblement baixa, de prop de 10  –50. Per tant, amb prou feines deu haver-hi carboni en l’univers.

Però el cas és que som ací i som formats de carboni. A partir d’aquest fet, l’astrònom britànic Fred Hoyle va proposar el 1952 que devia d’existir una «ressonància en el carboni»: el carboni deu tenir un nivell energètic encara desconegut que siga igual a l’energia d’aquesta combinació de nuclis. Aquest tipus de ressonància incrementaria la intensitat de la interacció i donaria una producció de carboni major que no l’esperada. D’altra banda, no hauria d’existir una ressonància semblant amb una energia una mica major en l’oxigen, ja que en cas contrari la conversió de carboni en oxigen seria tan eficient que el carboni desapareixeria. Anys després es va descobrir que, efectivament, la ressonància del carboni sí que existia, amb l’energia predita (i que l’oxigen tenia una ressonància amb una energia una mica infe­rior, encara que molt prop de la zona de perill).

El principi antròpic també ens indica que la vida només pot sorgir i existir durant una certa època de l’univers: no podria haver-hi éssers racionals com nosaltres en una època primerenca de l’evolució còsmica, en què només hi haguera hidrogen i heli. L’univers ha de desenvolupar primer tota la seua complexitat química perquè puga sorgir la vida. Per tant, la nostra existència indica que no vivim en els primers anys de vida de l’univers, sinó que han hagut de passar uns quants milers de mi­lions d’anys des de l’inici de les coses.

Però es tracta tan sols d’un biaix observacional? ­Sabem que els valors de les constants de la naturalesa no els especifica cap teoria; sobre el paper és possible donar-los altres valors distints, que proporcionarien altres físiques en principi coherents. Però no totes aquestes físiques alternatives són igualment agradables. Si la força electromagnètica fóra molt més forta, els electrons caurien al nucli i la química no existiria. I si fóra més dèbil, l’aigua no seria un líquid sinó un gas. Una força nuclear més dèbil faria que bona part dels àtoms foren radioactius. Si la gravetat fóra major, els estels moririen més de pressa i no hi hauria temps perquè es formara vida als planetes… Sembla que la menor modificació de les lleis de la naturalesa faria inviable la vida. Aquest fet és justament el punt de suport de la versió forta del principi antròpic, que sol deixar un cert regust religiós.

«La nostra existència indica que no vivim en els primers anys de vida de l’univers, sinó que han hagut passar uns quants milers de milions d’anys des de l’inici de les coses»

Però no patiu, hi ha diverses escapatòries: podria ocórrer que existiren altres universos. La no demostrada teoria dels multiversos té bases teòriques fonamentades per la física quàntica: podria haver-hi una infinitat d’universos, cadascun amb les seues pròpies versions de les lleis físiques. D’aquests, només en un molt petit subconjunt les lleis naturals permetrien l’existència d’éssers vius, i un d’aquests seria l’univers en què existim.

D’altra banda, potser no caldria recórrer a una cosa tan exòtica com els multiuniversos. L’investigador australià John Webb sembla haver trobat indicis que almenys algunes constants de la naturalesa (com la d’estructura fina que determina la força del camp elèctric) no són les mateixes en tot l’univers, sinó que canvien de regió a regió. Si és així, tal vegada distintes zones de l’univers (que és immens i del qual nosaltres només podem veure una minúscula part) tinguen lleis naturals distintes. Nosaltres viuríem en una regió «amistosa» per a la vida.

Però si em pregunteu, em fa la impressió que la complexitat emergiria en qualsevol tipus d’univers: hem dissenyat sistemes exòtics amb lleis sense cap punt en comú amb la realitat, com el «joc de la vida» de John Conway, i hem trobat que sorgeixen estructures complexes (fins i tot autoreplicants), inimaginables a partir de les lleis bàsiques que defineixen aquests sistemes. Al cap i a la fi ¿podria algú a partir de les propietats de les partícules elementals deduir l’existència de les galàxies, dels volcans, de l’evolució darwiniana o del comportament social? De veritat estem segurs que en un univers amb altres regles del joc seria impossible la vida? Quin tipus d’estructures, del tot insospitades per nosaltres, podrien donar-se en altres universos distints?

En això, opine com Ian Malcolm en Parc Juràssic: la vida s’obre camí.

© Mètode 2014 - 80. La ciència de la premsa - Hivern 2013/14

Investigador de l’Observatori Astronòmic de la Universitat de València.