Durante décadas, vários físicos teorizaram que mesmo as menores mudanças nas leis fundamentais da natureza tornariam impossível a existência da vida. Essa ideia, também conhecida como argumento do "universo afinado", sugere que a ocorrência de vida no universo é muito sensível aos valores de certa física fundamental. Altere qualquer um desses valores (como segue a lógica) e a vida não existiria, o que significa que devemos ter muita sorte de estar aqui.
Mas isso pode realmente ser o caso, ou é possível que a vida possa surgir sob diferentes constantes físicas, e nós simplesmente não sabemos disso? Esta questão foi recentemente abordada por Luke A. Barnes, pesquisador de pós-doutorado no Sidney Institute for Astronomy (SIA) na Austrália. Em seu livro, "A Fortunate Universe:Life in a Fine Tuned Cosmos", ele e o professor de astrofísica de Sydney Geraint F. Lewis argumentaram que um universo bem ajustado faz sentido do ponto de vista da física.

Os autores também resumiram esses argumentos em um artigo de contribuição convidado, que apareceu no Routledge Companion to Philosophy of Physics (1ª ed.). Neste artigo, intitulado "The Fine-Tuning of the Universe for Life", Barnes explica como " ajuste" consiste em explicar as observações empregando uma "suposição suspeitamente precisa". Isso, ele argumenta, tem sido sintomático de teorias incompletas ao longo da história e é uma característica comum da cosmologia moderna e da física de partículas.

Em alguns aspectos, essa ideia é semelhante ao princípio antrópico, que afirma que qualquer tentativa de explicar as propriedades do universo não pode ignorar nossa existência como formas de vida. Isso contrasta fortemente com o princípio cosmológico – também conhecido como princípio copernicano, em homenagem a Nicolau Copérnico, que formulou o modelo heliocêntrico do universo – que afirma que não há nada único ou especial sobre os humanos ou nosso lugar no universo.

Em um artigo anterior, Barnes e Lewis argumentaram que longe de ser um caso de arrogância ou "religião disfarçada", o princípio antrópico é uma parte necessária da ciência. Ao abordar a coincidência entre a existência da humanidade e um universo suficientemente antigo e regido pela física que favorece o surgimento da vida inteligente (ou seja, nós), eles derivaram uma máxima simples:"Qualquer relato da coincidência deve considerar como o universo faz os seres que são capazes de medi-lo."

Mas, como Barnes explicou ao Universe Today por e-mail, existem algumas diferenças significativas entre o princípio antrópico e o universo ajustado:

"Eu entendo a relação entre o ajuste fino e o princípio antrópico da seguinte forma. O ajuste fino refere-se ao fato de que pequenas mudanças nas constantes da natureza teriam resultado em um universo incapaz de suportar a vida. O princípio antrópico diz que se a vida física - formas existem, eles devem observar que estão em um universo que é capaz de sustentar sua existência."

Dito de outra forma, Barnes afirma que o princípio antrópico é uma afirmação infalsificável (também conhecida como tautologia) que resulta do "efeito de seleção" de nossa própria existência. Como não temos uma população de vida inteligente e civilizações para escolher, o princípio em si não pode ser falsificado. Enquanto isso, diz Barnes, o argumento do ajuste fino é um "fato surpreendente sobre as leis da natureza como as conhecemos".

O argumento do universo ajustado remonta à década de 1970, quando a física começou a notar que pequenas mudanças nas constantes fundamentais da natureza, ou nas condições iniciais do universo, descartariam a vida como a conhecemos. Se o cosmos e as próprias leis da física tivessem evoluído de forma diferente, a estabilidade necessária para a existência das criaturas vivas (em toda a sua complexidade) não seria possível.

Mas, como Barnes observa em seu resumo, essa lógica entra em conflito com o mesmo velho problema. Como o modelo geocêntrico da antiguidade, ele contém suposições suspeitosamente precisas, que ele passa a abordar uma a uma. A primeira tem a ver com a constante cosmológica (CC), uma ideia que Einstein propôs em 1917 como uma adição temporária às suas equações de campo para a relatividade geral. Denotado pelo personagem Lambda, o CC era uma força que iria "contrabalançar a gravidade" e assim garantir que o universo permanecesse estático (uma visão popular na época).

Enquanto Einstein abandonou o CC alguns anos depois, quando soube que os astrônomos haviam provado que o universo está se expandindo, a ideia foi reinterpretada desde a década de 1990. Com a percepção de que a expansão cósmica está se acelerando, os físicos começaram a postular que o CC de Einstein poderia ser a força misteriosa conhecida como "energia escura" (DE). Isso levou à teoria cosmológica amplamente aceita conhecida como modelo de matéria escura fria lambda (LCDM).

No entanto, o CC também representa um dos problemas teóricos mais significativos da física moderna. Como a matéria escura, a existência de DE ou um CC reinventado foi proposta para explicar a diferença entre observações e previsões teóricas. Como os "epiciclos" de Ptolomeu que foram usados ​​para racionalizar observações que não estavam em conformidade com o modelo geocêntrico, o CC é uma suposição "suspeitamente precisa".

Além disso, existem as inconsistências que CC tem com a teoria quântica de campos (QFT), que descreve as partículas como configurações de um campo. De acordo com o QFT, uma configuração específica conhecida como "estado de vácuo" ainda existirá na ausência de partículas. Mas se acreditarmos nas teorias sobre CC e DE, isso significaria que há uma quantidade considerável de energia no estado de vácuo.

A única maneira de explicar isso em termos aceitáveis ​​para QFT e Relatividade Geral é assumindo que as contribuições da energia do vácuo e dos campos quânticos se cancelam. Mais uma vez, isso requer uma coincidência "suspeitamente precisa" entre vários fatores independentes. Em outra linha, o modelo padrão da física de partículas nos diz que a matéria consiste em 25 tipos diferentes de partículas subatômicas divididas em quatro grupos (quarks, léptons, bósons de calibre e bósons escalares).

A existência dessas partículas e suas respectivas propriedades (massa, carga e spin) foram verificadas através de rigorosa experimentação. O menor desvio de qualquer uma dessas propriedades afetaria significativamente como elas interagem e se comportam, levando à completa instabilidade da matéria. O mesmo vale para a dimensionalidade do espaço-tempo, onde três dimensões do espaço (como postulado por Newton) são necessárias para átomos estáveis ​​e órbitas planetárias estáveis.

Um universo com três dimensões espaciais e uma dimensão de tempo (como descrito pela relatividade geral) também é essencial. Mais, diz Barnes, e os sistemas atômicos não poderiam permanecer estáveis. Em outras palavras, enquanto o CC pode levantar problemas teóricos, o Modelo Padrão e a dimensionalidade do espaço-tempo são consistentes com o modelo ajustado. Como Barnes colocou:

"A constante cosmológica é inexplicável em nossas equações e é consistente com um universo que permite a vida apenas em uma faixa muito pequena. Seu valor é uma suposição precisa e desmotivada, na constante dos modelos padrão de física de partículas e cosmologia. outras constantes do modelo padrão são as mesmas."

A questão, então, é como resolver essas questões em nossos modelos convencionais? O que mais poderia explicar o fato de que nosso universo permite a vida enquanto variações do menor tipo tornariam isso impossível? Para isso, Barnes e Lewis sugerem que o Multiverso poderia vir em socorro. "Talvez o multiverso - nosso universo permite a vida por acaso, e existem muitos outros universos variados por aí", disse ele.

Mas, enquanto isso, ainda existe a possibilidade de que quaisquer inconsistências ou incongruências indiquem qual é a verdade. Como Copérnico, que percebeu que os movimentos dos planetas (que exigiam epiciclos e equantes para fazer sentido) eram na verdade uma indicação de que o modelo estava errado, o ajuste fino pode ser uma indicação da física além do modelo padrão ou que o próprio modelo precisa revisão.

"Acho que o ajuste fino em geral é uma pista para uma explicação mais profunda. Pequenas probabilidades podem ser apenas pequenas probabilidades, ou podem ser geradas por algumas suposições incorretas", acrescentou Barnes. "O interessante sobre o ajuste fino das constantes fundamentais é que elas estão no último andar das explicações científicas no momento. Elas são tão profundas quanto a física (pelo menos, enquanto é apoiada por evidências)."

Barnes e Lewis também são responsáveis ​​por "The Cosmic Revolutionary's Handbook:(Or:How to Beat the Big Bang)", que detalha ainda mais suas teorias sobre cosmologia e o modelo ajustado (publicado em 2019).