9/11/2008

La selecció natural d'universos


El món està actualment pendent i admirat amb l’estrena del gran col·lisionador de partícules del CERN. Els que no som físics estem amb el front arrugat intentant comprendre què té de pimpant el famós bosó de Higgs i què ve a dir el model estàndard. Jo personalment us recomano mirar un documental molt gràfic i entenedor que es diu el Universo Elegante i que explica una miqueta de tot, però sobretot la famosa teoria de les Super Cordes. Una altra cosa que preocupa als desinformats és la possibilitat de morir tots en una horrible catàstrofe ocasioanada per un forat negre que es formi dins els col·lisionador (també preocupa que després no quedi ningú per partir-li la cara al científic responsable). En Centpeus ja en parla d’això, però afegiré que el reconegut astrofísic i cosmòleg Martin Rees, entre d’altres naturalment, s’ha dedicat a estudiar en profunditat si algun experiment realitzat en un accelerador de partícules podria acabar amb el món o inclús amb l’univers sencer. La tranquil·litzadora resposta és que les col·lisions entre rajos còsmics que ocorren de manera natural a l’univers són de bon tros molt més energètiques que qualsevol experiment que es pugui realitzar mai en un accelerador de patícules. No hi ha risc, tothom tranquil.

Però l’objectiu del post no era parlar de l’accelerador sinó d’una idea que flota entre els cosmòlegs i astrofísics que penso que no està prou present entre la resta dels mortals. Parlo de la idea del físic teòric Lee Smolin sobre la selecció natural d’universos. Aquest senyor s’ha fet famós entre d’altres coses pels seus treballs sobre una teoria que englobi la mecànica quàntica amb la relativitat general d’Einstein. Aquest, com és ben sabut, és el gran repte de la física d’avui en dia, i la teoria de supercordes és una de les que intenten abordar aquest problema. La teoria que defensa Smolin es la gravetat quàntica de bucles i entre les coses que diu aquesta és que el temps i l’espai que nosaltres percebem com un continu, està en realitat format per unitats discretes (l’espai de Planck, i el temps de Planck). Tot l’univers és el resultat de les relacions dinàmiques entre aquestes unitats d’espai i temps.

Smolin també va abordar un altre problema funamental: Per què l’univers té les propietats que té (permetent la complexitat i l’evolució de la vida) i no unes altres? La resposta més freqüent és que les lleis de la natura estan prefixades per digue’s-li Deu o per principis matemàtics immutables. La qüestió és que les condicions de l’univers i les propietats de les partícules elementals són les precises per permetre complexitat d’estructures i l’aparició de la vida; de ser qualsevol altre combinació l’univers seria un aburriment. Aquesta observació porta al principi antròpic. Aquest principi té dues versions: la forta i la dèbil. La forta és, com comenta Smolin, més religió que ciència, i diu que les lleis són aquestes justamement perque l’univers pugui contenir vida. La versió dèbil és que l’univers és així precisament perquè d’altra manera no podríem dir que és així (no cal anar gaire lluny, per dir això). Aquesta segona versió només considera una forma de vida com la nostra, i aquesta és una de la seves principals crítiques. Smolin, incòmode amb aquesta explicació, es posa a buscar per quins processos les propietats de les partícules elementals es podrien haver seleccionat per acabar donant lloc a univers tan “improbable” com el nostre.

Després d’il·lustrar-se en el concepte de selecció especialment de la mà de Richard Dawkins (la triselecció), el concepte d’auto-organització i també sobre la hipòtesi Gaia, Smolin aplica el mateix concepte de sistema auto-organitzat subjecte a selecció natural a l’univers, o més aviat als universos!

Per quin mecanisme la selecció natural podria seleccionar un conjunt de lleis i propietats en els universos? La proposta, i això és només un primer mecanisme entre d’altres que es podrien proposar, es basa en la teoria de que a l’interior d’un forat negre pot néixer un altre univers, segons Smolin amb les meteixes propietats que l’univers pare (o mare). Aquesta idea del neixament d’universos en forats negres també la defensa el pare de la teoria de l’origen inflacionari de l’univers, Alan Guth.

Per tant l’analogia del mecanisme darwinià de selecció d’universos és el següent: els universos que presentin unes propietats i lleis que maximitzin la complexitat d’estructures, i per tant tinguin major quantitat de forats negres, tindran més descendència que els que no. Deu ni dó, eh?

La qüestió és com verificar aquesta teoria, perquè teòricament es pot. Una aproximació seria veure com s’alteraria el nombre de forats negres si canviem certes lleis i propietats de les partícules. Teòricament la història evolutiva del nostre univers l’ha d’haver portat a unes propietats que tendeixin a maximitzar el nombre de forats negres, i una alteració de les propietats hauria d’ocasionar una disminució d’aquest nombre. Mentre que Smolin i col·legues han trobat maneres de modificar les propietats de l’univers que fan disminuir el nombre de forats negres, no han trobat cap combinació que l’augmenti. En canvi Martin Rees assegura el contrari, dient que hi ha maneres de canviar les lleis de la física per fer augmentar el nombre de forats. Fins que no es contrasti la de forma unànime la hipòtesi i tinguem més informació de què passa amb els forats negres realment la idea es queda aquí. Però no em negareu que és un idea molt atractiva per tal de rebatre les idees creacionistes de l’origen de les lleis de la física i de les propietats de les partícules elementals!


Llibre:

La Tercera Cultura. Ed. de John Brockman. Metatemas 43
Dodger

13 comentaris:

Assenyat ha dit...

No hi entenc gens de física, però això de la selecció natural d'universos sempre m'ha semblat que és un exercici de fer volar la imaginació.

Els documentals de l'Univers Elegant, són boníssims per cert. Això de les cordes és molt esotèric però també molt interessant!

Dodger ha dit...

Si, jo tampoc soc físic i des de fora també em sembla que falten moltes coses per poder parlar de selecció d'universos. Però la idea d'unes propietats i condicions que passin un procés de selecció em resulta més còmode que el fixisme creacionista. No es critica aquest tipus de creacionisme pq no tenim una teoria com en biologia per rebatre'l, però ja arribarà... (aquí és quan un materialista com jo descobreix què és tenir fe, ;0))

Assenyat ha dit...

Normalment, aquesta mena de creacionisme es rebat amb el principi antròpic.

Dodger ha dit...

Depèn de com s'interpreti. De totes maneres, si no es considera la idea dels multiversos, el principi antròpic no explica res, en el sentit que el nostre univers no és l'únic, entre diverses possibilitats, que fa possible que existim i ens fem la pregunta, sino que és l'únic que existeix. Penso que en realitat ni rebat ni deixa de rebatre el creacionisme. Però és veritat que s'utilitza com argument.

Per cert, m'he enganxat als teus videos, són molt clars i catalans!

Assenyat ha dit...

Gràcies (^^)

En el Disseny Estúpid II faig la meva interpretació personal del principi antròpic.

L'univers és pur desordre i caos. Un vastíssim desordre i caos. Indicar que ha estat dissenyat per a nosaltres se'm fa ridícul, i la nostra imaginació és massa limitada per saber quines singularitats capaces de permetre entitats autoreplicables es podrien donar en zones excèntriques d'universos amb altres constants còsmiques.

Dodger ha dit...

Acabo de veure el video. Molt bo. El principi antròpic dèbil guanya al fort!

Hem agafat la mateixa foto del forat negre :D

irichc ha dit...

Recomano el debat aparegut al llibre "¿Dios o la materia?", de Soler Gil y López Corredoira, on la teoria de Smolin és esmentada per les seves hipotètiques conseqüències antiteistes, que després es demostra que no són tan greus (més aviat al contrari, amics). Sento no tenir un exemplar a mà ni prou bona memòria per a fer-ne la corresponent cita o el parafraseig que s'escauria.

Dodger ha dit...

El llibre que comentes pel què he vist per internet sembla ben interessant. Respecte les tesis antiteístes que ho són o no ho són, sóc perfectament conscient que només fan canviar de posició al creador, per un creient cap teoria l'elimina (només el posa en un altre "forat" de la ciència). En aquest sentit, al no ser verificable, Deu no és una teoria científica vàlida.

irichc ha dit...

La ciència no pot omplir tots els forats. En particular, és incapaç de fer-se càrrec de l'enorme cràter deixat per la pregunta del perquè de l'existència de l'univers, com el llibre que comentava mostra.

Dodger ha dit...

Tens raó.
"Per què existeix alguna cosa, i no res?"
La ciència te un bon forat aquí, si.

Asenyat ha dit...

Una cosa és que no ho hagi resolt ara i una altra que mai no pugui fer-ho.

Era el segle XVIII quan un astrònom va fer una llista de les coses que la ciència mai sabria (com la composició de les estrelles) amb preguntes que totes i cada una ja estan resoltes?

Dodsge ha dit...

Exacte. No tenim cap motiu per pensar que la ciència no podrà omplir els forats que presenta en aquest moment.

Tampoc podem discutir la possibilitat que determinades coses puguin romandre incognoscibles per sempre. Però no és una bona actitut!

Dodger ha dit...

Ui, he firmat el comentari anterior estornudant sobre el teclat...