Si pensabas que todo se limitaba a lo que encontramos más allá del horizonte cósmico, prepárate para cambiar de opinión.
“Es difícil construir modelos de inflación que no conduzcan a un multiverso. Esto no es imposible, por lo que estoy seguro de que se necesita más investigación. Pero la mayoría de los modelos de inflación conducen a un multiverso, y la evidencia de la inflación nos empujará hacia una aceptación seria [de múltiples universos]”, dijo Alan Guth, el físico y cosmólogo estadounidense que fue pionero en la idea de inflación, o expansión cósmica, una vez.
Imagine que el universo que observamos, de un extremo a otro, es solo una gota en el océano cósmico. Que más allá de lo que vemos, hay más espacio, más galaxias, sobre todo, incontables miles de millones de años luz más lejos de lo que jamás podemos alcanzar. Y tan vasto como puede ser el universo, así como innumerables pueden ser la cantidad de universos similares, algunos más grandes y más antiguos, otros más pequeños y más jóvenes, esparcidos por el espacio-tiempo. Y tan rápido como estos universos se expanden, el espacio-tiempo que los contiene se expande aún más rápido, separándolos más y asegurando que nunca dos universos se encuentren. ¿Suena a ciencia ficción? Esta es la idea científica de multiverso o universos múltiples. Pero si la visión científica que adoptamos hoy es correcta,esta idea no solo será adecuada, sino también una consecuencia inevitable de nuestras leyes fundamentales, dice el físico Ethan Siegel.
La idea de múltiples universos tiene sus raíces en la física necesaria para describir el universo que vemos y habitamos hoy. A lo largo del cielo, vemos estrellas y galaxias agrupadas en una gran red cósmica. Pero cuanto más miramos en el espacio, más retrocedemos en el tiempo. Cuanto más alejadas están las galaxias, más jóvenes son y, por tanto, menos desarrolladas. Sus estrellas tienen menos elementos pesados, parecen más pequeñas porque hay menos fusiones, más espirales y menos elipses (porque las últimas toman tiempo), etc. Si nos movemos hacia los límites de lo visible, encontramos las primeras estrellas en el universo, y más allá de ellas, una región de oscuridad en la que solo queda una luz: el resplandor del Big Bang.
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El Big Bang en sí, que ocurrió hace 13.800 millones de años, no fue el comienzo del espacio y el tiempo, sino más bien el comienzo de nuestro universo observable. Antes de eso, hubo una era conocida como inflación cósmica, cuando el espacio mismo se expandía exponencialmente, lleno de la energía inherente al tejido del espacio-tiempo. La inflación cósmica es en sí misma un ejemplo de una teoría que vino y reemplazó a la anterior:
“Fue consistente con todos los éxitos de la teoría del Big Bang y cubrió toda la cosmología moderna.
- Explicó una serie de problemas que el Big Bang no pudo explicar, incluido por qué el universo tenía la misma temperatura en todas partes, por qué es espacialmente plano y por qué no quedaban reliquias de alta energía como monopolos magnéticos.
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“E hizo muchas predicciones nuevas que podrían probarse mediante observación, la mayoría de las cuales fueron confirmadas.
Sin embargo, hubo una consecuencia que predijo la teoría de la inflación. No sabemos si podemos confirmarlo o no: múltiples universos.
La inflación conduce a una expansión exponencial del espacio, que puede resultar muy rápidamente en el hecho de que cualquier espacio curvo preexistente parecerá plano.
La inflación hace que el espacio se expanda exponencialmente. Es decir, tomas todo lo que existía antes del Big Bang y se convierte en mucho, mucho, mucho más de lo que era. Hasta ahora, esto nos conviene: explica cómo conseguimos un universo homogéneo y enorme. Cuando termina la inflación, el Universo se llena de materia y radiación, cuya apariencia vemos como un Big Bang al rojo vivo. Y aquí es donde comienzan las rarezas. Para que la inflación termine, no importa qué campo cuántico sea responsable, debe pasar de un estado inestable de alta energía a un estado estable y de baja energía. Esta transición y "deslizamiento" hacia el valle es lo que pone fin a la inflación y provoca el Big Bang.
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Pero no importa qué campo sea responsable de la inflación, como en todas las demás áreas que obedecen las leyes de la física, debe ser inherentemente un campo cuántico. Como todos los campos cuánticos, se describe mediante una función de onda, con la probabilidad de propagación de ondas a lo largo del tiempo. Si la magnitud del campo se desplaza lentamente hacia el valle, la expansión cuántica de la función de onda será más rápida que la caída, lo que significa que es posible, incluso probable, que la inflación conduzca gradualmente al Big Bang.
Si la inflación fuera un campo cuántico, la magnitud del campo divergiría con el tiempo, con diferentes regiones del espacio asumiendo diferentes realizaciones del valor del campo. En muchas regiones, el valor del campo caerá al fondo del valle, poniendo fin a la inflación, pero en muchas otras, la inflación continuará todo el tiempo que desee en el futuro.
Dado que el espacio se expande a una tasa exponencial durante la inflación, esto significa que se crean exponencialmente más regiones de espacio con el tiempo. En algunas áreas, la inflación terminará: donde el campo se desliza hacia un valle. Pero en otros, la inflación continuará, creando más y más espacio alrededor de cada área donde termina la inflación. La tasa de inflación es mucho más rápida incluso que la tasa de expansión máxima del Universo lleno de materia y energía, por lo tanto, en el menor tiempo posible, las áreas de inflación cubren todo. Según los mecanismos que nos proporcionan suficiente inflación para crear el universo que vemos, nuestra región del espacio donde la inflación ha terminado está rodeada por muchas más regiones, donde la inflación continúa o no termina de inmediato.
La inflación continúa indefinidamente, a pesar de las áreas donde terminó
Aquí es donde ocurre el fenómeno conocido como inflación eterna. Donde termina la inflación, nace el Big Bang y el universo, como el que vemos, es similar al nuestro. Pero donde la inflación no termina, nace más espacio inflacionario, lo que da lugar a otras regiones en las que habrá big bangs, separados de la nuestra, y otras regiones en las que comienza la inflación.
Qué tan grande es nuestro universo, esto es solo una pequeña fracción de todo lo que realmente es
Esta imagen de vastos universos, mucho más grande que la parte exigua que podemos observar, creada constantemente por el espacio en expansión, es el multiverso. Es importante comprender que el multiverso no es una teoría científica en sí mismo. No hace predicciones y fenómenos observables que podamos alcanzar. No, el multiverso en sí es una predicción teórica que se desprende de las leyes de la física que hemos deducido hasta la fecha. Quizás esto sea incluso una consecuencia inevitable de estas leyes: si se toma un universo inflacionario gobernado por la física cuántica, se obtiene esto.
Quizás nuestra comprensión de este estado antes del Big Bang sea incorrecta, y nuestra comprensión de la inflación sea completamente incorrecta. En tal caso, la existencia de múltiples universos no será la consecuencia última. Pero la predicción de la inflación eterna, que contiene innumerables universos de bolsillo, es una consecuencia directa de nuestras mejores teorías, si es correcta.
Entonces, ¿qué es el multiverso? Puede ir más allá de la física y convertirse en la primera "metafísica" motivada físicamente que hemos encontrado. Por primera vez, comprendemos los límites de lo que nuestro universo puede enseñarnos. Hasta entonces, podemos predecir, pero no podemos confirmar ni negar el hecho de que nuestro universo es solo una pequeña parte de un reino más grande: el multiverso.
Ilya Khel
