Selección natural cosmológica
selección natural cosmológica, también llamada universos fecundos, es una hipótesis propuesta por Lee Smolin como alternativa científica al principio antrópico. Aborda el problema de la complejidad de nuestro universo, que en gran medida está inexplicado. La hipótesis sugiere que un proceso análogo a la selección natural biológica se aplica en las escalas más amplias. Smolin publicó la idea en 1992 y la resumió en un libro dirigido a un público no especializado llamado La vida del cosmos.
Hipótesis
Los agujeros negros desempeñan un papel en la selección natural. En la fecunda teoría, el colapso de un agujero negro provoca la aparición de un nuevo universo en el "otro lado", cuyos parámetros constantes fundamentales (masas de partículas elementales, constante de Planck, carga elemental, etc.) pueden diferir ligeramente de los de los del universo donde colapsó el agujero negro. De este modo, cada universo da lugar a tantos universos nuevos como agujeros negros tiene. La teoría contiene las ideas evolutivas de "reproducción" y "mutación" de universos, por lo que es formalmente análogo a los modelos de biología de poblaciones.
Alternativamente, los agujeros negros desempeñan un papel en la selección natural cosmológica al reorganizar sólo parte de la materia que afecta la distribución de los universos de quarks elementales. La población de universos resultante se puede representar como una distribución de un paisaje de parámetros donde la altura del paisaje es proporcional al número de agujeros negros que tendrá un universo con esos parámetros. Aplicando un razonamiento tomado del estudio de los paisajes de aptitud en biología de poblaciones, se puede concluir que la población está dominada por universos cuyos parámetros impulsan la producción de agujeros negros hasta un pico local en el paisaje. Este fue el primer uso de la noción de paisaje de parámetros en física.
Leonard Susskind, quien más tarde promovió un panorama similar de la teoría de cuerdas, afirmó:
No estoy seguro por qué la idea de Smolin no atrajo mucha atención. Creo que merecía mucho más de lo que tenía.
Sin embargo, Susskind también argumentó que, dado que la teoría de Smolin se basa en la transferencia de información desde el universo padre al universo bebé a través de un agujero negro, en última instancia no tiene sentido como teoría de la selección natural cosmológica. Según Susskind y muchos otros físicos, la última década de física de agujeros negros nos ha demostrado que ninguna información que entra en un agujero negro puede perderse. Incluso Stephen Hawking, que fue el mayor defensor de la idea de que la información se pierde en un agujero negro, cambió más tarde su posición. La implicación es que la transferencia de información desde el universo padre al universo bebé a través de un agujero negro no es concebible.
Smolin ha observado que el panorama de la teoría de cuerdas no es falsable por Popper si otros universos no son observables. Este es el tema del debate Smolin-Susskind en relación con el argumento de Smolin: "[El] Principio Antrópico no puede producir predicciones falsables y, por lo tanto, no puede ser parte de la ciencia". Entonces sólo quedan dos salidas: agujeros de gusano transitables que conectan los diferentes universos paralelos y la "no localidad de señales", como la describe Antony Valentini, científico del Instituto Perimeter.
En una reseña crítica de La vida del cosmos, el astrofísico Joe Silk sugirió que nuestro universo se encuentra a unos cuatro órdenes de magnitud de su máximo para la producción de agujeros negros. En su libro Cuestiones de verdad, el físico de partículas John Polkinghorne plantea otra dificultad con la tesis de Smolin: no se puede imponer el tiempo multiversal consistente necesario para que funcione la dinámica evolutiva, ya que los universos de vida corta con pocos descendientes dominarían entonces universos de larga vida con muchos descendientes. Smolin respondió a estas críticas en La vida del Cosmos y en artículos científicos posteriores.
Cuando Smolin publicó la teoría en 1992, propuso como predicción de su teoría que no debería existir ninguna estrella de neutrones con una masa de más de 1,6 veces la masa del sol. Posteriormente, esta cifra se elevó a dos masas solares tras un modelado más preciso del interior de las estrellas de neutrones realizado por astrofísicos nucleares. Si alguna vez se observara una estrella de neutrones más masiva, mostraría que las leyes naturales de nuestro universo no estaban sintonizadas para la producción máxima de agujeros negros, porque la masa del extraño quark podría reajustarse para reducir el umbral de masa para la producción de un agujero negro. En 2010 se descubrió un púlsar de 1,97 masas solares. En 2019, se descubrió la estrella de neutrones PSR J0740+6620 con una masa solar de 2,08 ± 0,07.
En 1992, Smolin también predijo que la inflación, de ser cierta, sólo debería estar en su forma más simple, gobernada por un único campo y parámetro.
Esta idea fue estudiada más a fondo por Nikodem Poplawski.