18 Abr

La Teoria de Multiversos

El universo como lo conocemos se originó en una gran explosión que llamamos Big Bang. Durante casi un siglo los cosmólogos han estado estudiando las consecuencias de esta explosión: ¿cómo el universo se expandió y se enfrió, y cómo las galaxias se retiraron poco a poco por la gravedad. La naturaleza de la propia explosión ha llegado en foco relativamente reciente. Es el tema de la teoría de la inflación, que se desarrolló en la década de 1980 por Alan Guth, Andrei Linde y otros, y ha dado lugar a una visión global radicalmente nueva del universo.

La inflación es un período de super-rápido, la expansión acelerada de la historia cósmica temprana. Es tan rápido que en una fracción de un segundo una pequeña partícula subatómica de espacio se sopla a dimensiones mucho mayores que toda la región actualmente observable. Al final de la inflación, la energía que impulsó la expansión que encendió una bola de fuego caliente de partículas y la radiación. Esto es lo que llamamos el Big Bang.

El final de la inflación es provocada por procesos cuánticos, probabilísticos y no ocurre en todas partes a la vez. En nuestro vecindario cósmico, la inflación terminó 13.7 mil millones de años, pero aún continúa en algunas partes remotas del universo, y otros “normales” regiones como la nuestra están en constante proceso de formación. Las nuevas regiones aparecen como burbujas diminutas, microscópicas y de inmediato comienzan a crecer. Las burbujas siguen creciendo sin límite y, entretanto, se separan debido a la expansión inflacionaria, dando lugar a más que se formen burbujas. Este proceso interminable que se llama inflación eterna. Vivimos en una de las burbujas y se puede observar sólo una pequeña parte de ella. No importa lo rápido que viaja, que no puede ponerse al día con los límites de la expansión de nuestra burbuja, así que para todos los propósitos prácticos vivimos en un universo burbuja de auto-contenido.

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La teoría de la inflación se explica de otro modo con algunas de las características misteriosas del big bang, que simplemente tenía que ser postulada antes. También hizo una serie de predicciones comprobables, que luego fueron espectacularmente confirmadas por las observaciones. Por ahora la inflación se ha convertido en el principal paradigma cosmológico.

Otro aspecto clave de la nueva visión del mundo se deriva de la teoría de cuerdas, que es en la actualidad nuestro mejor candidato para la teoría fundamental de la naturaleza. La teoría de cuerdas admite un inmenso número de soluciones que describen universos burbuja con diversas propiedades físicas. Las cantidades que llamamos constantes de la naturaleza, tales como las masas de las partículas elementales, la constante gravitacional de Newton, y así sucesivamente, toman diferentes valores en diferentes tipos de burbujas. Ahora, combina esto con la teoría de la inflación. Cada tipo burbuja tiene una cierta probabilidad de formar en el espacio inflado. Así, inevitablemente, un número ilimitado de burbujas de todos los tipos posibles se formará en el curso de la inflación eterna.

Esta imagen del universo, o multiverso, como se le llama, explica el misterio de larga data de por qué las constantes de la naturaleza parecen estar a punto para el surgimiento de la vida. La razón es que los observadores inteligentes sólo existen en esas burbujas raros en los que, por pura casualidad, las constantes pasan a ser los adecuados para que la vida evolucione. El resto del multiverso permanece estéril, pero no hay nadie para quejarse de eso.

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Algunos físicos encuentran la teoría del multiverso alarmante. Cualquier teoría de la física se mantiene o cae, dependiendo de si sus predicciones de acuerdo con los datos. Pero ¿cómo podemos verificar la existencia de otros universos burbuja? Paul Steinhardt y George Ellis han argumentado, por ejemplo, que la teoría del multiverso no es científica, porque no se puede probar, ni siquiera en principio.

Sorprendentemente, las pruebas de observación de la imagen multiverso de hecho, puede ser posible. Anthony Aguirre, Matt Johnson, Kleban Matt y otros han señalado que una colisión de nuestra burbuja en expansión con una nueva burbuja en el multiverso podría producir una huella en el fondo cósmico de radiación, una mancha redonda de la intensidad de la radiación más alta o más baja. La detección de un punto con el perfil de intensidad predijo que proporcionan pruebas directas de la existencia de otros universos burbuja. La búsqueda es ahora, pero por desgracia no hay ninguna garantía de que una colisión de burbuja se ha producido dentro de nuestro horizonte cósmico.

Hay también otro enfoque que uno puede seguir. La idea es utilizar nuestro modelo teórico del multiverso para predecir las constantes de la naturaleza que podemos esperar para medir en nuestra región local. Si las constantes varían de un universo burbuja a otra, sus valores locales no se pueden predecir con certeza, pero todavía podemos hacer predicciones estadísticas. Podemos derivar de la teoría de lo valores de las constantes son más propensos a ser medido por un observador típico en el multiverso. Suponiendo que son típicos-el supuesto de que llamé el principio de la mediocridad-podemos predecir los posibles valores de las constantes en nuestra burbuja.

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Esta estrategia se ha aplicado a la densidad de energía del vacío, también conocida como “energía oscura”. Steven Weinberg ha señalado que en las regiones donde la energía oscura es grande, hace que el universo se expanda muy rápido, evitando que se acumulen materia en galaxias y estrellas. Los observadores no pueden evolucionar en esas regiones. Los cálculos mostraron que la mayoría de las galaxias (y por lo tanto la mayoría de los observadores) se encuentran en regiones donde la energía oscura es casi lo mismo que la densidad de la materia en la época de la formación de galaxias. La predicción es, pues, que un valor similar se observó en nuestra parte del universo.

En su mayor parte, los físicos no toman en serio estas ideas, pero para su sorpresa, la energía oscura o menos de la magnitud esperada fue detectado en las observaciones astronómicas en la década de 1990. Esta podría ser nuestra primera prueba de que efectivamente existe una enorme multiverso por ahí. Se ha cambiado la mente de muchos.

La teoría del multiverso esta todavía en su infancia, y algunos problemas conceptuales quedan por resolver. Pero, como Leonard Susskind, escribió, “Yo apostaría a que a la vuelta de los filósofos y los físicos del siglo 22 se verá con nostalgia en el presente y recordaran una época dorada en la que el estrecho concepto provinciano del siglo 20 de que el universo dio paso a una más grande y mejor … de proporciones alucinantes. “

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