El universo está donde siempre estuvo y siempre estará. Al menos eso es lo que nos dijeron y se sigue de la misma palabra "Universo". Pero cualquiera que sea la verdadera naturaleza del universo, nuestra capacidad para recopilar información sobre él es fundamentalmente limitada. Han pasado 13.800 millones de años desde el Big Bang, y la velocidad a la que viaja la información, la velocidad máxima, la velocidad de la luz, es limitada. Por lo tanto, mientras que el universo entero puede ser verdaderamente ilimitado, el universo observable no lo es.
Según las ideas principales de la física teórica, nuestro Universo puede ser una pequeña región de enormes universos múltiples, que pueden ser infinitos. Algunas de estas ideas son realmente científicas y otras son puramente especulativas, ilusiones. Aprendamos a separarlos. Pero primero, un poco de historia.
¿Existen múltiples universos?
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El Universo moderno nos ofrece algunos hechos interesantes que son muy fáciles de observar y verificar, al menos con la ayuda de objetos científicos de clase mundial. Sabemos que el Universo se está expandiendo: podemos medir las propiedades de las galaxias, averiguar su distancia y la velocidad a la que se alejan de nosotros. Cuanto más lejos estén, más rápido se eliminarán. En el contexto de la relatividad general, esto significa que el universo se está expandiendo.
Y si el universo se está expandiendo hoy, eso significa que en el pasado era más pequeño y más denso. Si profundiza lo suficiente en el pasado, encontrará que también era más homogéneo (porque la gravedad necesitaba tiempo para acumular todo en pilas) y más caliente (porque longitudes de onda de luz más cortas significan energías y temperaturas más altas). Esto nos devuelve al Big Bang.
Pero el Big Bang no fue el comienzo del universo. Solo podemos mirar al pasado hasta cierto punto en el tiempo, después del cual las predicciones del Big Bang dejan de hacerse realidad. Hay varias observaciones de cosas en el universo que el Big Bang no explica, pero la teoría de la inflación cósmica sí.
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En la década de 1980, se desarrollaron bastantes implicaciones teóricas de la inflación, que incluyen:
- cómo debería ser la siembra de estructuras a gran escala;
- que las fluctuaciones de temperatura y densidad deben existir en una escala que exceda el horizonte cósmico;
- que todas las regiones del espacio, incluso con fluctuaciones, deben tener una entropía constante;
- debería ser la temperatura máxima alcanzada por el Big Bang.
En las décadas de 1990, 2000 y 2010, estas cuatro predicciones se confirmaron observacionalmente con gran precisión. La inflación cósmica está ganando.
La inflación nos dice que antes del Big Bang, el universo no estaba lleno de partículas, antipartículas y radiación. En cambio, estaba lleno de la energía inherente al espacio mismo, y esta energía hizo que el espacio se expandiera rápida, inexorable y exponencialmente. En algún momento, la inflación terminó y toda (o casi toda) esta energía se convirtió en materia y energía, iniciando un Big Bang caliente. El fin de la inflación marcó el comienzo del Big Bang. Es decir, hubo un Big Bang, pero no al principio.
Si esta fuera la historia completa, tendríamos un universo extremadamente grande en nuestras manos. Sus propiedades serían las mismas en todas partes, las leyes son las mismas, y las partes que están más allá del horizonte visible serían similares al lugar donde estamos, pero sería imposible llamarlos universos múltiples.
Es decir, no sería posible hasta que recuerdes que todo lo que existe físicamente debe ser de naturaleza cuántica. Incluso la inflación, con todas las incógnitas que la rodean, debe ser un campo cuántico.
Si necesita inflación para tener las propiedades de los campos cuánticos:
- en sus propiedades debe haber incertidumbres inherentes a ellas;
- el campo debe estar descrito por una función de onda;
- los valores de campo se alargan con el tiempo;
entonces llegarás a una conclusión inusual.
La inflación no terminó en todas partes al mismo tiempo, sino en lugares separados, elegidos e independientes, mientras el espacio entre ellos continuaba aumentando. Debe haber varias regiones enormes del espacio donde termina la inflación y comienza el Big Bang, pero nunca se encontrarán porque están separadas por regiones de espacio en expansión. Una vez iniciada, la inflación continuará con seguridad e indefinidamente, al menos en algunos lugares.
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Cuando termina la inflación, tenemos un Big Bang. La parte del Universo que observamos es solo una parte de la región en la que ha terminado la inflación, más allá de la cual hay gran parte del Universo inobservable. Y hay una gran cantidad de regiones, divididas entre sí, con exactamente la misma historia.
Ésta es la idea de múltiples universos. Como puede ver, se basa en dos aspectos independientes, bien establecidos y ampliamente aceptados de la física teórica: la naturaleza cuántica de todo y las propiedades de la inflación cósmica. No hay forma de medirlo, y no hay forma de medir la parte no observable del universo. Pero las dos teorías que lo sustentan, la inflación y la física cuántica, han demostrado su valor. Si son correctos, múltiples universos serán la consecuencia inevitable de esto, y viviremos en ellos.
¿Y qué? Hay muchas implicaciones teóricas que son inevitables, pero que no podemos saber con certeza porque no podemos verificarlas. Los universos múltiples son una de esas consecuencias. No es que sea útil, es solo una predicción interesante que proviene de las teorías.
¿Por qué tantos físicos teóricos están escribiendo artículos sobre múltiples universos? ¿Sobre el tema de los universos paralelos y su relación con el nuestro? ¿Por qué afirman que múltiples universos están atados a cuerdas, una constante cosmológica, y el hecho de que nuestro universo está idealmente sintonizado para la vida?
Porque no tienen mejores ideas.
En el contexto de la teoría de cuerdas, existe una enorme lista de parámetros que, en principio, pueden adquirir casi cualquier valor. Esta teoría no hace ninguna predicción para ellos, por lo que nos vemos obligados a descubrir sus significados en el contexto de string vacua. Si ha oído hablar de números increíblemente grandes, como la famosa potencia de 10 a 500 que aparecen en la teoría de cuerdas, se refieren a los posibles significados de string vacua. Todavía no sabemos qué son ni por qué tienen tales significados. Nadie sabe contarlos.
Entonces, en lugar de decir: "¡Estos son varios universos!", La gente piensa así:
- No sabemos por qué las constantes fundamentales tienen los valores que tienen.
- No sabemos por qué las leyes de la física son lo que son.
- La teoría de cuerdas es un marco que podría proporcionar a nuestras leyes de la física nuestras constantes fundamentales, así como otras leyes o constantes.
- En consecuencia, si tenemos grandes universos múltiples, en los que diferentes regiones tendrán diferentes leyes y constantes, uno de ellos puede ser el nuestro.
El problema es que todo esto no solo es puramente especulativo, sino que no hay razón, dada la inflación y la física cuántica, para creer que el espacio-tiempo inflado tiene leyes diferentes o constantes en diferentes regiones.
¿No te gusta este enfoque del razonamiento? Y a nadie le gusta.
Como ya hemos descubierto, los universos múltiples no son una teoría científica en sí mismos. Más bien, es una consecuencia teórica de las leyes de la física en su comprensión más completa. Incluso si tienes un universo inflacionario gobernado por la física cuántica, estarás apegado a él. Pero, como la teoría de cuerdas, tiene problemas: no predice nada de lo que observamos y no podríamos explicar sin ella, y no predice nada concreto que podamos ir a ver.
En este universo físico, es importante observar todo lo que podamos y recopilar poco a poco cualquier conocimiento al que tengamos acceso. Solo a partir de un conjunto completo de datos que esperamos sean correctos será posible hacer juicios científicos sobre la naturaleza del universo. Algunos de estos hallazgos tendrán consecuencias que no podemos medir y probar: la existencia de múltiples universos, por ejemplo. Pero cuando la gente habla de constantes fundamentales, de las leyes de la física, de los valores de los vacíos de cuerdas, no se dedica a la ciencia, solo habla. Puede chismorrear sobre múltiples universos tanto como quiera y citar los trabajos destacados de esos teóricos como ejemplo, pero no puede hacer una visión científica de esto.
Ilya Khel
