Cosmología, I.

Comentarios surgidos acerca del Principio Antrópico.

Ariel N. Santanera

 

(Cormology. Antropic Principle. Cosmic History. Privileged observer. Privileged universe. Omega point. Hazard. Time. Tetradimensional universe. Hubble time. God. Life game. Particles.)

Es éste el primero de una serie de comentarios sobre temas cosmológios. Fue escrito en febrero de 1084 en Villa elisa, Pvcia de Bs. As.

 

El "principio Antrópico, tal como está descripto en el artículo de George Gale en "Investigación y Ciencia"(Nº 65, pág. 94), postula que solo es real aquel universo que permita la aparición de un observador. Se postula este principio para aceptar como un hecho que el hombre se encuentra en un universo y en un momento de la historia cósmica "privilegiados", en los cuales se dan determinadas relaciones numéricas entre los valores de muchos números adimensionales; entre ellos cierta expresión del tiempo de Hubble que, obviamente, debiera variar a lo largo de la historia cósmica, destruyendo aquellas relaciones numéricas.

A partir de estas observaciones y postulados, hemos seguido varias líneas de pensamiento:

* No parece necesario que se den todas esas coincidencias en las relaciones numéricas para la aparición del observador. Parece posible que algunas de esas relaciones se mantuviesen constantes aún cuando los valores individuales fuesen variando a lo largo del tiempo.

* Pareciera que algunas explicaciones se facilitan si consideramos al universo, no como un continuo de espacio tiempo, sino como formado por "cuantos" de espacio-tiempo, (que podríamos llamar en adelante "cets", en número finito, que solo podemos observar en forma de capas de tres dimensiones a medida que vamos recorriendo la cuarta (el tiempo), desde el "interior" del universo hacia su "superfiicie".

*A partir de la noción de "cet" se abre la fascinante posibilidad de explicar la naturaleza de todas las partículas elementales como estructuras resultantes de diversas combinaciones de cets en dos "estados posibles" para estos cets: sí y no.

* La idea de "universo privilegiado" para el universo real, explicado como "universo elegido" entre todos los universos posibles, es realmente poderosa. Implica la existenciade una estructura final (en el sentido de última, pero también en el de finalidad): ¿el "Punto Omega" de Teilhard de Chardin? Tal como lo observamos nosotros, esa estructura Omega se va alcanzando en cada suceso mediante una elección entre las situaciones posibles, y nace así para el observador (nosotros) el concepto de azar. El principio de entropía parece indicar que hay más relación de necesidad entre un suceso y su precedente, que a la inversa. Es decir, que fijada la estructura final Omega, quedarían lógicamente determinadas las estructuras de las demás capas que la "preceden" temporalmente, sin incertidumbres. Nosotros recorreríamos el tiempo en el sentido inverso al del concepto lógico de la creación del universo.

 

Una estructura tetradimensional.

Podemos imaginar que nuestra noción de "tiempo" es simplemente una ilusión debida a nuestra naturaleza tridimensional ya que estamos sumergidos en un universo tetradimensional. Estaríamos recorriendo el universo a lo largo de su dimensión "tiempo", y lo que observamos en un momento dado sería una "tajada" del espacio tiempo.

Resulta relativamente fácil imaginar por qué en nuestro viaje por la dimensión tiempo encontramos que el espacio está en expansión. Si nuestro viaje (la historia del universo) arrancase desde el centro de una esfera de cuatro dimensiones, siguiendo uno de sus radios, hacia su periferia, iríamos percibiendo sucesivamente capas de espacio de mayor volumen, cada una de alas cuales sería en ese momento para nosotros el "universo actual", y que irían envolviendo, en el pasado, a los universos anteriores o, si se quiere, a los estados anteriores del universo. En ese supuesto, el volumen observado del universo sería una función del tiempo histórico (th):

Vu = f(th3)

Observaríamos en nuestra recorrida histórica que la densidad del universo, es decir la proporción entre materia y espacio, va disminuyendo a lo largo del radio del universo, es decir que la cantidad de energía-masa:

a) disminuye,

ó b) permanece constante,

ó c) aumenta como una función de una potencia menor que tres del tiempo histórico.

Tanto en el caso a) corno en el caso b), la relación observada entre el tiempo de Hubble y la cantidad de energía (o por lo menos, la cantidad de partículas con masa) implica una situación "privilegiada" para el observador actual.

En el tercer caso, la relación podría ser la misma para cualquier momento histórico, implicando que la "creación" de espacio-tiempo y de energía-masa están ligadas por una ley física a determinar.

A primera vista, la aceptación del espacio-tiempo como un continuo dificulta la aceptación de la idea de su incremento, y de la relación de éste con el incremento de la energía-masa. De tal modo que, por lo menos para facilitar nuestro pensamiento, intuitivamente y sin fundamentos lógicos por el momento, consideraremos que el espacio-tiempo está constituido por cuantos de espacio-tiempo, de cuatro dimensiones. En estos cuantos estarían ubicados los cuantos de energía.-masa.

Aceptando al tiempo simplemente como una ilusión debida a nuestra observación sucesiva de capas de universo durante nuestro viaje por uno de sus radios (no nos importa por el momento qué pueda significar esto), el universo aparece como estable e inmutable. Se trata de un cúmulo de cets, quizás con una forma esférica de cuatro dimensiones, hacia cuya superficie nos dirigimos.

 

 

Causas y efectos

En la relación causa-efecto tropezamos con una frecuente indeterminación del efecto. Esta indeterminación nos obliga a introducir el concepto de azar. Si el estado A pasa al estado E o E'1 es el azar quien lo determina.

En un burdo ejemplo: frente al fenómeno "moneda de canto que cae cara o seca", tenemos bien determinada la causa, e indeterminado el efecto. Sea que la moneda esté "cara" o "seca", no dudamos, no podemos dudar, sobre cuál fue su estado anterior. Partiendo de la moneda de canto, solo podemos decir que la mitad de las veces caerá cara y la otra mitad, seca.

En forma más general, diremos que si un sistema tiene un estado A, A', A",..., An y pasa a un estado que pueda describirse como un conjunto de estados posibles B, B', B",..., o Bm , siendo m mayor que n, el estado final real Bx estará menos determinado que el estado real Ax. Ha habido un aumento de entropía.

Si a lo largo del tiempo, tal como lo consideramos habitualmente, el espacio aumenta y los sucesos (partículas, cuantos de energía) no aumentan en la misma proporción, parece explicable que los fenómenos se den espontáneamente en el sentido de un aumento de la entropía. Pero nos quedan dos alternativas: o aceptamos una finalidad a los fenómenos naturales, o aceptamos la existencia del Azar, y enfrentamos el desafío de describirlo y definirlo.

 

Finalidad y azar.

El principio antrópico opta por admitir la finalidad. Lo que molesta a veces (y a algunos) es tener que admitir a alguien que dirija los sucesos hacia la finalidad. ¿Quién y cómo lo hace?

La primera pregunta quizás escape al campo de la ciencia positiva. En cuanto a la segunda, si admitimos que el tiempo es solo nuestra forma de recorrer el universo de cuatro dimensiones, capa por capa, la respuesta puede ser bastante lógica: dado el espacio de cuatro dimensiones, y fijando sobre su superficie tridimensional el estado final deseado, los fenómenos de las capas "internas" irán siendo determinadas necesariamente, yendo hacia atrás en el tiempo nuestro, reduciéndose la entropía...

Si encontramos una relación entre la creación de espacio y la creación de materia-energía, tal que se cree menos materia que espacio, podríamos quizás explicar adecuadamente las relaciones numéricas que dieron origen a la idea del principio antrópico. Lo cual no significa que el principio antrópico no tenga validez.

Podemos imaginar el acto de la Creación como la fijación del estado Omega, la descripción de la superficie del globo tetradimensional que ya hemos descripto. Allí encontraríamos, quizás, presente al hombre, probablemente un hombre diferente al de hoy en muchos aspectos, en el cual se cumplen los propósitos del Creador. Fijado ese mundo final, es concebible que todo el resto de la creación, toda la superabundancia que nos asombra, fuese necesario para lograrlo. La creación del cuerpo humano puede implicar toda la biología. La biología, implica la creación de toda la química, los átomos, las partículas. Las condiciones observadas del Universo, quizás sus dimensiones.

La aceptación del universo que consideramos "actual" como una etapa constitutiva del estado "final", en un proceso que estamos observando en un recorrido en sentida inverso al lógico, es aceptar, por supuesto, un sentido finalista a la evolución, pero sin que se destruya ningún concepto lógico. El azar no tiene necesidad de acertar con la elección correcta, pues el proceso es inverso: la causa ha sido elegida necesariamente al fijar el efecto.

Conviene destacar que deberíamos transladar el centro del principio antrópico hacia el futuro, siendo nosotros solo una etapa. Todo lo que antecede puede justificarse por la necesidad de lograr al hombre actual, pero este universo que conocemos, este hombre que conocemos es solo el eslabón necesario para llegar al punto Omega.

Con esta actitud se compaginan todas las observaciones de la evolución, pero también todas sus contradicciones y los atisbos de finalidad que a veces presenta.

¿Estaremos muy lejos de Omega? Sugiero investigarlo a partir de hechos y enigmas como el cerebro humano. El aumento de su tamaño implicó dificultades para la supervivencia que debieron ser equilibradas por las ventajas de la inteligencia. Pero si es cierto que estamos usando menos del uno por ciento de su capacidad, no se explica tal crecimiento sino en vistas a una utilidad futura. ¿En cuanto tiempo llegaríamos a utilizar su totalidad?

 

Partículas

Aceptado el universo como constituido por cuatro dimensiones, observamos la existencia de objetos que "perduran" en el tiempo. Esto implica que estos objetos tienen una estructura filiforme, es decir, que son pequeños en tres dimensiones, y relativamente mucho más largos o extensos en la cuarta (tiempo). La extensión en la dimensión tiempo es realmente enorme si tenemos en cuenta que puede aceptarse que un fotón perdure desde casi el inicio del proceso explosivo del universo.

 

Vida.

Cabe admitir que lo que interpretamos como "vida" de una partícula sea una sucesión de partículas semejantes, conectadas de alguna forma en la dimensión tiempo.

Admitida la estructura cuántica del espacio-tiempo que proponemos, podemos admitir que una partícula o suceso instantáneo es una estructura determinada por una configuración de estados si-no de cuantos de espacio-tiempo (cets), ubicados todos ellos en la misma capa tetradimensional perteneciente al instante que consideramos. Si hubiese una serie de reglas que interrelacionasen los estados si-no de los cets de una capa con los de la capa contigua, la vida de la partícula estaría explicada por un proceso similar al del llamado "juego de la vida" <John Horton Conway, según Manuel Risueño en "Ciencia Nueva" Nº 17, pg. 40, citando a Martin Gardner, "Scientific American" de octubre de 1970).

Sin dudas se trata solo de una hipótesis, pero que en principio parece compatible con los hechos observados y que además ofrece caminos para explicar: a) la onda asociada a las partículas como causada por los diversos pasos en la reconstrucción de la estructura de la partícula; b) la velocidad máxima de la luz, como el máximo alcance de la influencia de un cet sobre otro, alejado, de la capa continua; c) la variación del tiempo con respecto a la velocidad, si el "tiempo" es la medida de la cantidad de pasos "de reconstrucción" de la partícula, y no de la cantidad de capas de cets.

 

 

Primera exposición de la hipótesis sustentada.

 

El universo estaría constituido por unidades discretas cuatridimensionales a las que podemos llamar "cuantos de espacio-tiempo" (cet)

Los cets estarían agrupados en forma de un glóbulo de cuatro dimensiones.

Cada cet puede estar en dos estados diferentes, que podríamos llamar "si-no".

El estado si-no de un cet influye sobre el estado si-no de los cet circundantes, de acuerdo con reglas fijas.

Algunas de las estructuras posibles de cets en diferentes estados si-no se manifiestan como lo que conocemos por partículas elementales, o cuantos de materia y energía, que interaccionan entre sí de acuerdo con leyes ya conocidas por la física.

El acto de creación del universo implica la fijación de una estructura determinada para la capa externa, superficial, del glóbulo de cuatro dimensiones. Podemos llamar a esta capa, superficie omega.

Fijada la estructura de la superficie omega, las reglas de influencia del estado de los cets sobre los circundantes, establecen la estructura de las capas más internas, hasta el centro, o punto alfa.

Las partículas elementales, siendo configuraciones de la capa exterior del glóbulo de cuatro dimensiones, (correspondiente al "instante" observado) son tridimensionales, abarcando quizás solo uno, o unos pocos cets de profundidad.

Las reglas de influencia son tales, que aseguran la reaparición de la estructura de la partícula en una capa más interior. (Como cada capa más interna tiene un número menor de cets, algunas partículas no podrán reaparecer por falta de "lugar" ).

Lo que habitualmente llamamos tiempo, es el proceso de recorrer el glóbulo de cuatro dimensiones, desde el centro hacia la superficie omega.

Lo que habitualmente llamamos vida de una partícula, es la reaparición de su estructura en capas sucesivas de cets.

Lo que habitualmente llamamos movimiento, es la reaparición de una estructura dada desplazada no solo en el sentido del "tiempo", sino en por lo menos otra de las cuatro dimensiones.

La medida del tiempo podría estar dada por la cantidad de repeticiones de una estructura dada.

 

santaner@tutopia.com