Hablar del origen del universo es sumergirse en un territorio donde la ciencia y la filosofía se entrelazan. ¿Por qué existen las leyes físicas tal como las conocemos? ¿Podrían haber sido diferentes? Estas preguntas han inquietado a científicos durante siglos. Aunque la cosmología ha avanzado enormemente, aún hay aspectos fundamentales que permanecen sin respuesta.
Un nuevo estudio de Paolo M. Bassani y João Magueijo, del Imperial College London, propone un enfoque innovador. En su trabajo, titulado “How to Make a Universe”, los autores sugieren que las leyes de la física no fueron siempre inmutables, sino que evolucionaron a lo largo del tiempo en un proceso análogo a la selección natural en biología. A través de modelos matemáticos y el uso de cadenas de Markov, exploran cómo el universo pudo haber transitado desde un estado de caos total hasta la estabilidad que observamos hoy.
¿Las leyes del universo pueden cambiar?
El principio de que las leyes de la física son constantes ha sido un pilar fundamental de la ciencia. Sin embargo, en este estudio se plantea la posibilidad de que hayan surgido y evolucionado, en lugar de haber existido desde siempre. Según los autores, este proceso habría ocurrido en un “entorno de evolución” donde la creación y destrucción de materia estaban vinculadas a cambios en las leyes físicas.
En términos más técnicos, el trabajo propone que existen “relojes gravitacionales” que actúan como marcadores de la evolución de las leyes fundamentales. Estos relojes, que dependen de las constantes de la naturaleza, habrían determinado la dirección y el ritmo de los cambios en la física del universo primitivo. Este planteamiento sugiere que el universo pasó por una fase de variabilidad extrema, en la que sus propiedades fundamentales fluctuaban constantemente antes de alcanzar una relativa estabilidad.
Un modelo basado en selección natural
Para explicar este fenómeno, los investigadores recurrieron a un modelo inspirado en la selección natural darwiniana. En biología, las mutaciones aleatorias en el ADN pueden dar lugar a adaptaciones beneficiosas que permiten la supervivencia de una especie. De manera análoga, en el universo primitivo pudieron haberse producido “mutaciones” en las leyes físicas, algunas de las cuales facilitaron la creación de materia y otras la destruyeron.
El proceso habría seguido una lógica evolutiva: aquellos universos cuyas leyes permitieron la acumulación y estabilidad de la materia sobrevivieron, mientras que otros colapsaron o simplemente no lograron formar estructuras duraderas. Los autores expresan esta idea de manera explícita en el artículo: “algunas mutaciones aleatorias producen universos con materia, otras no, o peor aún, generan energía negativa”.
¿Qué aporta este estudio? ¿Cuál es realmente la novedad?
La idea de que las leyes de la física pueden cambiar con el tiempo no es completamente nueva. Existen teorías que postulan variaciones en constantes fundamentales, como la constante de estructura fina, o modelos donde el universo puede transitar por diferentes estados físicos. También se ha explorado la idea de un multiverso en el que cada región podría tener sus propias reglas.
Sin embargo, este estudio introduce un enfoque original para explicar por qué algunas leyes físicas se estabilizan y otras desaparecen. En lugar de simplemente asumir que cambian, los autores proponen un mecanismo basado en selección natural y describen cómo y bajo qué condiciones ocurre este proceso.
Las principales aportaciones del estudio son:
- Un marco matemático con “relojes gravitacionales”
- Los autores introducen variables de tiempo canonícamente duales a las constantes de la naturaleza, lo que les permite modelar la evolución de las leyes físicas con precisión.
- La velocidad de este cambio está determinada por lo que llaman el potencial químico de las constantes fundamentales, una idea inspirada en la termodinámica.
- Una aplicación de la selección natural a las leyes físicas
- No todas las leyes del universo primitivo habrían sido viables.
- A través de mutaciones aleatorias, algunas reglas físicas permitieron la formación de materia y otras no. Solo las combinaciones exitosas perduraron.
- El uso de cadenas de Markov absorbentes
- Modelan la evolución de las leyes físicas como un proceso probabilístico.
- En este modelo, el universo comienza en un estado de máxima variabilidad, pero ciertas configuraciones de leyes se vuelven estables y actúan como estados absorbentes, deteniendo los cambios.
- Un modelo sin suposiciones de homogeneidad e isotropía
- Estudios anteriores asumían que el universo primitivo era homogéneo e isotrópico.
- Este nuevo modelo permite que en sus primeras etapas el cosmos haya sido caótico antes de estabilizarse.
Este enfoque no solo describe un posible origen de las leyes físicas, sino que sugiere que podrían seguir cambiando en ciertas condiciones. De confirmarse, obligaría a reconsiderar la visión tradicional de un universo con reglas inmutables.
Del caos a la estabilidad: el papel de las cadenas de Markov
Para describir cómo un universo puede evolucionar desde un estado caótico hasta uno ordenado, el estudio utiliza un concepto matemático llamado cadenas de Markov absorbentes. Estas son modelos probabilísticos en los que un sistema puede pasar por múltiples estados antes de alcanzar uno definitivo del cual ya no se puede mover.
En este contexto, el estado inicial sería un universo caótico donde las leyes físicas cambian sin restricciones. A través de un proceso de prueba y error, algunas combinaciones de leyes permitirían la formación de estructuras estables, mientras que otras llevarían al colapso. Con el tiempo, el sistema tendería hacia un estado absorbente, en el cual las leyes de la física dejarían de cambiar y se mantendrían constantes.
El uso de estas herramientas matemáticas les permite a los autores modelar cómo la “selección natural cósmica” pudo haber favorecido la emergencia de un universo con reglas bien definidas. Este mecanismo explicaría por qué las leyes parecen tan estables hoy, sin necesidad de asumir que siempre fueron así.
Un reto para la física moderna
Si la hipótesis de Bassani y Magueijo es correcta, implicaría que algunas de las constantes fundamentales que damos por fijas podrían haber variado en el pasado. Esto tiene implicaciones profundas en áreas como la gravedad cuántica, la cosmología y la física de partículas.
Por otra parte, abre la puerta a la posibilidad de que existan otros universos con leyes distintas, producto de este proceso evolutivo. En lugar de un único conjunto de reglas físicas inmutables, podría haber un “paisaje cósmico” donde diferentes universos emergieron con combinaciones variables de leyes.
Este modelo también podría ofrecer nuevas explicaciones para fenómenos aún no resueltos, como la asimetría entre materia y antimateria, la naturaleza de la energía oscura o incluso la aparición del propio Big Bang.
Una hipótesis en desarrollo
Es importante destacar que esta idea, aunque sugerente, aún no ha sido sometida a revisión por pares ni cuenta con evidencia empírica directa. No obstante, el modelo proporciona un marco matemático coherente para explorar la posibilidad de que las leyes de la física no sean fijas, sino que hayan surgido a través de un proceso de evolución.
El próximo paso será encontrar indicios observacionales que puedan apoyar o refutar esta hipótesis. Por ejemplo, variaciones en la constante de estructura fina a lo largo del tiempo podrían ser una señal de que las leyes físicas no han sido inmutables.
Si futuros estudios confirman esta posibilidad, estaríamos ante una revolución en nuestra comprensión del universo. La idea de que el cosmos pudo haberse autoorganizado y estabilizado mediante un proceso evolutivo cambiaría nuestra manera de concebir las leyes de la naturaleza y su origen.
Fuente :MuyInteresante.com