LA DIMENSIÓN CÓSMICA DE LA VIDA HUMANA

LA DIMENSIÓN CÓSMICA
DE LA VIDA HUMANA
David Jou
Universitat Autònoma de Barcelona
Fundació Joan Maragall
1.
COSMOLOGÍA: LA INMENSIDAD CÓSMICA
COMO CONDICIÓN NECESARIA PARA LA
VIDA
2. CEREBRO: LA INMENSIDAD DEL
UNIVERSO INTERIOR
3. ASTROBIOLOGÍA: ORIGEN DE LA VIDA,
EVOLUCIÓN, ESTRELLAS, PLANETAS
4. FINAL DE LA VIDA EN EL UNIVERSO:
UNA PERPLEJIDAD INMENSA
1. COSMOLOGÍA:
LA INMENSIDAD CÓSMICA Y LA SINTONÍA
FINA DE LAS LEYES FÍSICAS COMO
CONDICIÓN NECESARIA PARA LA VIDA
ETAPAS PRINCIPALES DE LA
EVOLUCIÓN CÓSMICA
• 1) Los tres primeros
minutos: Reacciones
rápidas de partículas
elementales;
aniquilación de materia y
antimateria; reacciones
nucleares de fusión que
llevan a una mezcla de
hidrógeno (75 %) y helio
(25 %)
2) Los primeros 380.000 años: expansión y
enfriamiento de la radiación y la materia
ionizada, hasta su desacoplamiento mutuo,
que lleva a la radiación cósmica de fondo y
a la formación de galaxias
3) Formación de galaxias y estrellas;
en el interior de las estrellas,
reacciones nucleares de fusión
producen núcleos atómicos cada vez
más pesados
4) Segunda o tercera generación de
estrellas, rodeadas por sistemas
planetarios, algunos de los cuales son
capaces de alojar vida
ETAPAS PRINCIPALES DE LA
EVOLUCIÓN CÓSMICA
• 1) Los tres primeros
minutos: Reacciones
rápidas de partículas
elementales;
aniquilación de materia y
antimateria; reacciones
nucleares de fusión que
llevan a una mezcla de
hidrógeno (75 %) y helio
(25 %)
PARTÍCULAS ELEMENTALES
• Protón (uud) y neutrón (udd)
no son elementales
• Quarks: carga de “color” (tres
valores) Se unen de 2 en 2
(mesones) y de 3 en 3
(bariones)
• Interacción nuclear fuerte:
cromodinámica cuántica
(hadrones)
• Tres “generaciones”
• Unificación de fuerzas?
MATERIA Y ANTIMATERIA
• Materia y antimateria se
“aniquilan” en luz, y
pueden surgir de la luz
• Para ello, se necesita E
fotón > 2 m c2
• T > 2mc2
• Aniquilación masiva de
materia y antimateria
¿POR QUÉ EL UNIVERSO CONTIENE
MATERIA Y NO TAN SÓLO LUZ?
• Si el universo hubiera
tenido una simetría
perfecta entre materia y
antimateria, éstas se
habrían aniquilado
mútuamente y el
universo sólo
contendría luz
TERCER MINUTO: MÁXIMA
SIMPLIFICACIÓN
• Universo caliente y
denso como el centro del
Sol; fusión nuclear del
hidrógeno (4 H dan
Helio);
• El contenido del universo
es 75 % H y 25 % He
(galaxias primitivas)
2) Los primeros 380.000 años: expansión y
enfriamiento de la radiación y la materia
ionizada, hasta su desacoplamiento mutuo,
que lleva a la radiación cósmica de fondo y
a la formación de galaxias
ORIGEN DE LA RADIACIÓN DE FONDO
• Desacoplamiento de materia y
radiación
• Los electrones quedan
capturados por los núcleos (se
pasa de materia ionizada a
átomos neutros)
• La luz deja de interaccionar
con la materia
• T = 3000 K, edad = 380 000
anys
• La radiación se va enfriando
con la expansión
• La materia se va agregando en
galaxias
FLUCTUACIONES DE LA RADIACIÓN DE
FONDO; SEMILLAS DE GALAXIAS
• La radiación còsmica de fondo
contiene mucha información
• Pequeñas fluctuaciones de
temperatura: inhomogeneidades en el momento del
desacoplamiento materiaradiación (diezmilésimas de
grado)
• Semillas de galaxias: pero las
fluctuaciones son muy
pequeñas; como ha habido
tiempo de formar galaxias?
3) Formación de galaxias y estrellas;
en el interior de las estrellas,
reacciones nucleares de fusión
producen núcleos atómicos cada vez
más pesados
NUCLEOSÍNTESIS EN LAS ESTRELLAS I
• Formación de las estrellas:
gravitación contra presión
• Bethe 1919: reacciones
nucleares en las estrellas
• 41H da 4He + 2e+ + 2ν + 26,7
MeV
• 10 millones de grados; el Sol
quema 600 toneladas de H por
segundo y produce 599,5
toneladas de He
• Acabado el hidrógeno, combustión del He, a 100 millones
de grados
• 34He da 12C
NUCLEOSÍNTESIS EN ESTRELLAS II
• A 500 millones de grados,
fusión del carbono
12C + 4He da 16O
212C da 24Mg + γ
212C da 23Na + p
• A 1000 millones de grados
216O da 32S + γ
216O da 28Si + 4He
• A 1500 millones de grados
228Si da 56Fe
• Los otros elementos se forman
en explosión de supernovas
CONDICIONES CÓSMICAS PARA LA
EXISTENCIA DE VIDA
• Sintonización de las
constantes físicas
universales
(necesaria para la
formación de carbono
en el interior de las
estrellas)
CONDICIONES CÓSMICAS PARA LA
EXISTENCIA DE VIDA
• Es necesario un universo
suficentemente viejo y
grande (unos 10000
millones de años, para a
la vida inteligente); la
inmensidad cósmica es
una condición necesaria
para la existencia de vida
CONDICIONES CÓSMICAS PARA LA
EXISTENCIA DE VIDA
Estrellas y planetas
adecuados (tamaño,
temperatura,
composición,
estabilidad, …)
Investigación actual
muy activa de
sistemas planetarios
¿DE QUÉ ESTÁ FORMADO EL
UNIVERSO?
• Energía oscura
(expansión acelerada) y
materia oscura
(estabilizadora de las
galaxias) son los
constituyentes cósmicos
mayoritarios
Nuestro universo, ¿es único, o hay otros
universos con diferentes leyes físicas?
Antes de nuestro universo, ¿había algún
universo anterior?
CONSTANTS FÍSIQUES I PRINCIPI
ANTRÒPIC
• Constantes físicas: conocemos
experimentalmente sus
valores, pero no estan
determinadas per la teoría
• Pequeñas variaciones en sus
valores dan universos sin
materia compleja
• Hay muchos universos con
otras constantes?
• Hay un solo valor posible para
las constantes?
• Creación finalista?
¿DIOS? ¿CREACIÓN?
• Dios, ¿racionalidad del
Universo?
• ¿Más allá de la racionalidad
del universo?
• La racionalidad del
universo, ¿consiste tan sólo
en estructuras matemáticas
y leyes físicas, o puede
tener alguna otra
dimensión?
¿DIOS? ¿CREACIÓN?
• Dios, ¿racionalidad del
Universo? (Spinoza,
Einstein)
• ¿Más allá de la racionalidad
del universo?
• Trascendencia, muchos
universos; ¿realidad de las
matemáticas?
• ¿Causa primera?
¿DIOS? ¿CREACIÓN?
• La racionalidad del
universo, ¿consiste tan sólo
en estructuras matemáticas
y leyes físicas, o puede
tener alguna otra
dimensión?
• “En el principio era el Verbo,
y el Verbo estaba con Dios,
y el Verbo era Dios”
5) La vida desapareixerà de la Terra dintre
d’uns 4000 milions d’anys, quan la calor de
radiació es faci més intensa, i dintre de
60000 milions d’anys desapareixerà de tot
l’univers, que seguirà expandint-se
indefinidament