El universo en el que vivimos es enorme, lleno de materia y energía, y se está expandiendo cada vez más rápido. Mirando a miles de millones de años luz de distancia, podemos ver miles de millones de años de nuestro pasado antiguo, ver la formación de planetas, estrellas y galaxias. Miramos hasta ahora, encontramos nubes de gas que no habían dado a luz a una sola estrella y galaxias que se formaron cuando nuestro universo era un 97% más joven. Lo que es especialmente curioso es que podemos observar el resplandor del Big Bang, que permanece desde la época en que el universo tenía unos 380.000 años. Pero con todo este esplendor cósmico, nunca hemos encontrado evidencia de que nuestro universo colisionara con otro universo en un vasto universo múltiple. ¿Por qué?
De hecho, si la teoría de los universos múltiples es correcta, nuestro universo en expansión debe haber chocado con otro universo. ¿No es así? Después de todo, nuestro universo es ahora tan grande que algunos lo describen como de tamaño infinito.
Y así no solo afirma la lógica, sino también la reconocida autoridad Roger Penrose. Tanto Penrose como la sabiduría convencional están equivocados aquí. Nuestro universo está y debe estar aislado y solo en el multiverso.
Aunque este tema es demasiado popular y controvertido, fuertes hipótesis físicas apoyan la existencia de múltiples universos. Si combinamos nuestras dos principales escuelas de pensamiento sobre cómo funciona el universo, la inflación cósmica y la física cuántica, inevitablemente terminamos con nuestro universo en un universo múltiple. Hay otra conclusión: cada universo que se crea, y cada Big Bang que lo precede, estará inmediatamente y para siempre separado de los demás por causa. ¿Por qué? El físico Ethan Siegel se desmontará.
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La inflación cósmica llegó como un complemento de la teoría del Big Bang, proporcionando un mecanismo para explicar por qué el universo comenzó con ciertas condiciones. En particular, la inflación dio respuesta a preguntas sobre …
- por qué el universo tenía en todas partes la misma temperatura;
- por qué era espacialmente plano;
- por qué no quedan reliquias de alta energía como los monopolos magnéticos.
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… Sin dejar de dejar nuevos pronósticos por verificar. Estas predicciones incluyen el espectro específico de fluctuaciones de densidad con el que nació el universo; la temperatura máxima alcanzada por el Universo en las primeras etapas del Big Bang; la existencia de fluctuaciones en escalas que exceden el horizonte cósmico, y un cierto espectro de fluctuaciones de ondas gravitacionales. Todo esto, excepto el último, ha sido confirmado desde entonces por observaciones.
La inflación cósmica, para ser precisos, es el período anterior al Big Bang, cuando la energía inherente al espacio mismo prevalecía en el Universo. Ahora la cantidad de energía oscura es demasiado pequeña, pero durante la inflación fue incomparablemente más alta: mucha más densidad de energía cuando el Universo estaba lleno de materia y radiación durante las primeras etapas calientes del Big Bang.
Dado que la expansión del universo es impulsada por la energía inherente al espacio mismo, durante el período de inflación, la expansión fue exponencial, se creó un nuevo espacio. Si el Universo duplicó su tamaño en el tiempo n, luego de 10 períodos de este tiempo ya era 210 o incluso 21000 veces mayor en tamaño. En un corto período de tiempo, cualquier región del espacio que no sea plana y que contenga materia se volvió indistinguible de la plana, y todas las partículas de materia se hincharon tanto que las dos partículas nunca se volverían a encontrar.
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Sin embargo, la inflación no puede durar para siempre. La energía inherente al espacio no puede permanecer para siempre, de lo contrario el Big Bang no habría ocurrido y el Universo no habría nacido. En consecuencia, la energía debe transferirse del tejido del espacio a la materia y la radiación. Para ver la inflación como un campo, imagine una pelota en la cima de una colina. Mientras la bola permanezca en la parte superior, la inflación y la expansión exponencial continúan. Pero para que la inflación termine, sea cual sea el campo cuántico responsable de ella, debe pasar de un estado inestable de alta energía a un estado de equilibrio de baja energía. Esta transición, "hacer rodar" la pelota cuesta abajo, pone fin a la inflación y da lugar al Big Bang.
Sin embargo, hay un pero: lo que se describe arriba funciona como un campo clásico, pero la inflación debería, como todos los campos físicos, ser de naturaleza cuántica. Como todos los campos cuánticos, esto se describe mediante una función de onda y la probabilidad de que la onda se propague con el tiempo. Si el valor de campo se desplaza lo suficientemente lento cuesta abajo, la propagación cuántica de la función de onda será más rápida que la caída, haciendo posible, incluso probable, el Big Bang y el fin de la inflación.
Dado que el espacio se expande a un ritmo exponencial durante la inflación, esto significa que con el tiempo surgirán cantidades exponencialmente grandes de regiones del espacio. El punto es que la inflación no terminará en todas partes de la noche a la mañana; diferentes regiones recibirán diferentes valores de campos cuánticos y diferentes direcciones. En algunas regiones, la inflación terminará y el campo se deslizará hacia el valle. En otros, la inflación seguirá dando vida a nuevos espacios.
De aquí surge el fenómeno de la inflación eterna y la idea de múltiples universos. Donde termina la inflación, tenemos el Big Bang y el Universo, una parte del cual podemos observar. Pero alrededor de las regiones donde terminó la inflación y ocurrió el Big Bang, también habrá regiones donde la inflación no ha terminado y la expansión exponencial continúa. En estas regiones nace más espacio en expansión, haciendo retroceder las áreas donde la inflación ha terminado más rápido de lo que pueden expandirse. Cada una de las nuevas regiones en las que se producirá el Big Bang estará causalmente separada de nuestra región, por completo y para siempre.
Si piensa en el universo múltiple como un gran océano, puede dibujar los universos individuales en los que ocurrió el Big Bang como pequeñas burbujas en el océano. Estas burbujas, como burbujas reales que nacen en el fondo del océano, se expandirán con el tiempo a medida que nuestro universo se expande. Pero, a diferencia del agua líquida en el océano, el "océano" del espacio-tiempo inflacionario se está expandiendo más rápido de lo que las burbujas mismas pueden expandirse. Y como el espacio entre ellos crece y siempre crecerá, las dos burbujas nunca se tocarán.
Sería una gran sorpresa, contrariamente a las predicciones inflacionarias y de la teoría cuántica, si los dos universos chocaran alguna vez. Aunque la colisión de tales burbujas dejaría un hematoma en nuestro universo, que detectaríamos de forma fiable en el resplandor del Big Bang, no hay evidencia de tal hematoma. Como predijeron nuestras mejores teorías.
Ilya Khel
