Ao longo do século passado os cientistas descobriram que se certas propriedades do universo fossem mudadas muito ligeiramente, não estaríamos aqui.  Elas têm que estar dentro de uma faixa muito estreita para que o nosso universo torne a vida possível e seja habitável. 

O universo tem um ajuste fino para a existência de vida inteligente com uma complexidade e delicadeza que literalmente desafiam a compreensão humana.  A sensibilidade da "habitabilidade" do universo a mudanças pequenas é chamada de "ajuste fino".

Isso foi reconhecido há aproximadamente 60 anos por Fred Hoyle, que não era uma pessoa religiosa na época em que fez a descoberta.  Cientistas como Paul Davies, Martin Rees, Max Tegmark, Bernard Carr, Frank Tipler, John Barrow e Stephen Hawking, para mencionar alguns, acreditam no ajuste fino.  Esses são nomes proeminentes em cosmologia e são ouvidos na mídia toda vez que há alguma manchete.

Tipos de ajuste fino

1.  Ajuste fino das leis da natureza.

2.  Ajuste fino das constantes da física.

3.  Ajuste fino das condições iniciais do universo.

Exploraremos cada categoria abaixo:

1.  Ajuste fino das leis da natureza

Existem duas maneiras de analisar esse aspecto do ajuste fino:

1.    As leis certas que são necessárias, de maneira precisa, para que vida altamente complexa possa existir.  Se uma dessas estiver faltando, essa vida não seria possível.  Dizer que as leis são finamente ajustadas significa que o universo deve ter o conjunto certo de leis, para que vida altamente complexa possa existir.  Talvez esse tipo de ajuste fino seja o mais fácil de compreender dentre os três.

Exemplo 1: A lei da gravidade afirma que todas as massas se atraem.  Como seria o universo se a gravidade não existisse? Não haveria estrelas ou planetas.  A matéria seria distribuída igualmente em todo o universo sem lugar para vida se formar ou fontes de energia como o sol, que fornece alimento para plantas por meio da fotossíntese que, por sua vez, se tornam alimento para animais.

Exemplo 2: Um tipo de força pode desempenhar papeis múltiplos nesse sistema muito bem projetado.  Por exemplo, a força eletromagnética se refere a combinação de forças elétricas e magnéticas.  James Clerk Maxwell unificou as duas forças nos anos 1800. 

Se não houvesse força eletromagnética não haveria átomos, porque não haveria força para segurar os elétrons com carga negativa com os prótons com carga positiva, que permite as ligações químicas.  Não haveria elementos constitutivos da vida, já que não haveria ligação química e, portanto, não haveria vida. 

A força eletromagnética desempenha outro papel na luz, que é um tipo de radiação eletromagnética.  Permite que a energia se transfira do sol para o nosso planeta.  Sem essa energia, não existiríamos. 

2.    Harmonia entre natureza e matemática: Somente no século 20 passamos a entender que o que observamos na natureza pode ser descrito por algumas leis físicas, cada uma descrita por equações matemáticas simples.  É incrível fato de essas formas matemáticas serem tão simples e poucas em número a ponto de poderem ser todas escritas em uma folha de papel.

Tabela1.  As leis fundamentais da natureza

·       Mecânica (Equações de Hamilton)

·       Eletrodinâmica (Equações de Maxwell)

·       Mecânica estatística (Equações de Boltzmann)

·       Mecânica quântica (Equações de Schrödinger)

·       Relatividade geral (Equação de Einstein)

Para a vida existir, precisamos de um universo ordenado e inteligível.  Além disso, é necessário ordem em muitos níveis diferentes. 

Por exemplo, para ter planetas que circulam suas estrelas, precisamos da mecânica newtoniana. 

Para haver múltiplos elementos estáveis da tabela periódica para prover uma variedade suficiente de "elementos constitutivos" atômicos para vida, precisamos da estrutura atômica dada pelas leis da mecânica quântica. 

Precisamos da ordenação nas reações químicas que é a consequência da equação de Boltzmann para a segunda lei da termodinâmica. 

E para uma fonte de energia com o sol transferir sua energia que dá vida para um habitat como a Terra, são necessárias as leis de radiação eletromagnética que Maxwell descreveu.[1]

O físico e ganhador do prêmio Nobel Eugene Wigner em seu trabalho amplamente citado The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Physical Sciences destaca que os cientistas geralmente dão como certo a eficácia notável - e até milagrosa - da matemática em descrever o mundo real.  Ele diz:

"A utilidade enorme da matemática é algo que se aproxima do misterioso... Não há explicação racional para isso... O milagre da adequação da linguagem da matemática para a formulação das leis da física é uma dádiva maravilhosa que não compreendemos ou merecemos."

O que é uma constante? O que se pretende aqui são as constantes da física.  Quando as leis da natureza são expressas como equações matemáticas, como a força da gravidade, a força eletromagnética e a força "fraca" subatômica, pode-se encontrar nelas certos símbolos que atuam como números que não mudam.  Esses números inalteráveis são chamados de "constantes", que ocorrem nas leis da física. 

As leis da natureza não determinam o valor dessas constantes.  Pode haver um universo governado pelas mesmas leis, mas com valores diferentes para essas constantes.  Portanto, os valores reais dessas constantes não são determinados pelas leis da natureza.  Dependendo dos valores daquelas constantes, um universo governado pelas mesmas leis da natureza será muito diferente.

Há pelo menos 20 constantes e fatores independentes que são finamente ajustados a um nível elevado de precisão, para a vida ser possível no universo.  Estima-se que aproximadamente todos os anos outro número é adicionado à lista.[1]

G: Exemplo de uma constante finamente ajustada

Um exemplo de uma constante é a constante gravitacional - designada por G - que determina a força da gravidade via Lei da gravidade, de Newton. 

F é a força entre duas massas  e  que estão afastadas a uma distância r. O valor real de G é 6,67 x 10^-11 N .  Aumente ou diminua G e a força da gravidade aumentará ou diminuirá de maneira correspondente. 

Se a força da gravidade fosse aumentada em uma parte em 10³⁴, até mesmo organismos de uma célula seriam esmagados e somente planetas com menos de 9 m de diâmetro sustentariam vida com o nosso tamanho de cérebro.  Tais planetas, entretanto, não poderiam sustentar um ecossistema para suportar vida com o nosso nível de inteligência. De fato, mesmo um ecossistema básico dificilmente seria possível em tal lugar.

De fato, se G fosse aumentado 64 vezes, a força gravitacional da superfície de qualquer planeta que pudesse reter uma atmosfera seria no mínimo 4 vezes maior.  Um aumento de 400 vezes em G resultaria em um planeta com uma força de superfície no mínimo 10 vezes maior.  Esse planeta seria muito menos ideal do que a terra, para os humanos.  Por outro lado, uma pequena diminuição em G afetaria negativamente o ciclo hidrológico do planeta, fazendo também qualquer planeta habitável menos ideal.[2]

3.  Ajuste fino das condições iniciais do universo

Além das constantes existem certas quantidades arbitrárias que são colocadas como condições iniciais sobre as quais as leis da natureza operam.  Como essas quantidades são arbitrárias, também não são determinadas pelas leis da natureza. 

Primeiro darei um exemplo simples para explicar o que isso significa.  Quando jogo uma bola, a jogo em certo ângulo e com certa velocidade.  O ângulo e a velocidade são as "condições iniciais". Após jogá-la, a bola segue certo curso e onde ela cai dependerá das "condições iniciais". O curso adotado pela bola é calculado usando a lei da gravidade, que é uma das leis da física.

Agora, pegue um exemplo da entropia (desordem termodinâmica) no universo primitivo.  É uma "condição inicial" no modelo do Big Bang, semelhante à velocidade e ângulo para a bola, no exemplo acima.  Assim como o exemplo da bola, depois do Big Bang, as leis da física assumem o controle e determinam como o universo se desenvolverá a partir dali.  Se a entropia inicial (uma condição inicial) do universo tivesse sido diferente, as leis preveriam um universo muito diferente.

Aqui é a parte incrível.  Os cientistas descobriram que essas constantes e condições iniciais devem estar em uma faixa muito estreita de valores, para o universo existir.  Isso é o que significa "o universo ter sido finamente ajustado para a vida."