Primer intento de poner a prueba la teoría del Multiverso.
Por loinexplicable
Miercoles, 31/08/2011
La idea de que existen más universos además del nuestro, el que conocemos, es una mina sin fin para la ciencia ficción, pero también un supuesto de trabajo en la cosmología, la física y la astronomía. Los defensores de esta teoría llamada «multiverso» sostienen que nuestro cosmos está contenido en una especie de burbuja y que, al mismo tiempo, existen múltiples universos alternativos dentro de sus propias burbujas.
Pero, ¿hay alguna señal de que una realidad paralela sea posible? Por primera vez, un equipo de científicos británicos y canadienses intenta poner a prueba esta hipótesis.
Muchas teorías modernas de la física fundamental predicen que nuestro universo se encuentra dentro de una burbuja. Además de nuestra burbuja, el multiverso puede contener otras, cada una de las cuales guarda a su vez su propio universo. Por si esto fuera poco asombroso, los otros universos no tienen por qué tener las mismas leyes básicas de la física ni las mismas constantes fundamentales.
Estructura del Multiverso: Teoria de Cuerdas / Teoría M
Imagen: Así serían los universos paralelos en la intepretación de Everett. Infinitos universos posibles al tirar los dados.
Hasta ahora, nadie ha sido capaz de encontrar una forma de buscar de manera eficiente señales de colisiones entre universos burbuja en la radiación del fondo cósmico de microondas, ya que estos patrones pueden situarse en cualquier lugar el cielo. Además, aunque se encontraran esas marcas, podrían ser simplemente ruido, algo aleatorio fruto del azar.
Imagen: En los tres casos vemos que el universo en definitiva, no es infinito si no todo lo contrario, es finito. Lo que es infinito es el espacio.
El equipo de científicos canadienses y británicos ha llevado a cabo simulaciones de qué aspecto tendría el cielo con y sin colisiones cósmicas y ha desarrollado un innovador algoritmo para determinar cuál encaja mejor con la gran cantidad de datos del fondo cósmico de microondas tomados por la sonda WMAP de la NASA.
[cit"El trabajo representa una oportunidad de poner a prueba una teoría que es realmente asombrosa: Que vivimos en un extenso multiverso, donde aparecen constantemente otros universos", dice Stephen Feeney, uno de los investigadores.[/cit]Uno de los muchos dilemas a los que se enfrentan los físicos es que los seres humanos tenemos una gran facilidad para encontrar patrones que en realidad no son más que una mera coincidencia, como por ejemplo la famosa «cara de Marte».
Por ese motivo, el algoritmo obedece a unas reglas muy estrictas, para que no haya equívocos. De momento, los científicos creen que los primeros resultados no son lo suficientemente concluyentes para descartar o aceptar la existencia de un multiverso. Sin embargo, confían en que los nuevos datos obtenidos por el satélite Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA) ayuden a resolver el misterio.
1 - El Multiverso (conjunto de universos múltiples) 2- Crecimiento infinito - siempre hay áreas en el multiverso donde se produciran grandes explosiones que crean nuevos mundos. Cada uno de los universos paralelos tiene una serie de historias posibles, que se puede repetir en cualquier otro. Así que puede haber millones de civilizaciones similares a la nuestra, o, por el contrario, no. 3 - Falso vacío (espacio en el que puede elevarse nuevos universos). 4 - Nuestra zona de Universo. 5 - Nuestro universo observable. 6 - Los habitantes del universo de las islas perciben su mundo como uno e infinito. Cada isla tiene un tiempo propio, a partir de su propio Big Bang. 7 - Universos islas.
¿Que es el Multiverso?
Multiverso es un término usado para definir los múltiples universos posibles, incluido nuestro propio universo. Comprende todo lo que existe físicamente: la totalidad del espacio y del tiempo, todas las formas de materia, energía y cantidad de movimiento, y las leyes físicas y constantes que las gobiernan.
La idea de que el universo que se puede observar es sólo una parte de la realidad física dio lugar al nacimiento del concepto de multiverso. Los diferentes universos dentro del multiverso son a veces llamados universos paralelos. La estructura del multiverso, la naturaleza de cada universo dentro de él, así como la relación entre los diversos universos constituyentes, dependen de la hipótesis de multiverso considerada.
El concepto de multiverso ha sido supuesto en cosmología, física, astronomía, filosofía, psicología transpersonal y ficción, en particular dentro de la ciencia ficción y de la fantasía. El término fue acuñado en 1895 por el psicólogo William James.
En estos contextos, los universos paralelos también son llamados: «universos alternativos», «universos cuánticos», «dimensiones interpenetrantes», «mundos paralelos», «realidades alternativas» o «líneas de tiempo alternativas».
Hipótesis del multiverso en física
Clasificación de Tegmark El cosmólogo Max Tegmark ha proporcionado una taxonomía para los universos existentes más allá del universo observable. De acuerdo a la clasificación de Tegmark, los niveles definidos pueden ser entendidos como que abarcan y se expanden sobre niveles previos.
Imagen: Universos burbuja. Cada disco es un universo burbuja; los Universos 1 al 6 poseen distintas constantes físicas, correspondiendo nuestro universo a una de dichas burbujas.
Multiverso de Nivel I
Una predicción genérica de la inflación cósmica es un universo ergódico infinito, el cual, por su infinitud, debe contener volúmenes de Hubble que contemplen todas las condiciones iniciales.
Un universo infinito debería englobar un número infinito de volúmenes de Hubble, todos ellos con leyes y constantes físicas iguales a las nuestras. Sin embargo, casi todos ellos serán diferentes de nuestro volumen de Hubble en cuanto a configuraciones tales como la distribución de la materia en el volumen.
Según las teorías actuales, algunos procesos ocurridos tras el Big Bang repartieron la materia con cierto grado de aleatoriedad, dando lugar a todas las distintas configuraciones cuya probabilidad es distinta de cero. Nuestro universo, con una distribución casi uniforme de materia y fluctuaciones iniciales de densidad de 1/100.000, podría ser un representante típico -al menos entre los que contienen observadores-.
Siendo infinito el número de tales volúmenes, algunos de ellos son muy similares e incluso iguales al nuestro. Así, más allá de nuestro horizonte cosmológico, existirá un volumen de Hubble idéntico al nuestro. Tegmark estima que un volumen exactamente igual al nuestro estaría situado aproximadamente a una distancia de 10 a la (10-115)M -un número más grande que un googolplex-.
Multiverso de Nivel II
En la teoría de la inflación caótica eterna, una variante de la teoría de inflación cósmica, el multiverso en conjunto se estira y continuará haciéndolo para siempre; sin embargo, algunas regiones del espacio dejan de dilatarse, formándose burbujas diferenciadas, semejantes a las bolsas de gas que se forman en un pan que se está cociendo.
Existe un número infinito de estas burbujas, universos embrionarios de Nivel I de tamaño infinito llenos de materia depositada por la energía del campo que provocó la inflación. La distancia que nos separa de la burbuja más cercana es «infinita», en el sentido de que no se puede llegar a ella ni aún viajando a la velocidad de la luz; el espacio existente entre nuestra burbuja y las burbujas circundantes se expande más deprisa de lo que se puede viajar a través él. Sin embargo, se ha propuesto que universos adyacentes al nuestro podrían dejar una huella observable en la radiación de fondo de microondas, lo cual abriría la posibilidad de probar experimentalmente esta teoría.
A diferencia del multiverso de Nivel I, en el multiverso de Nivel II las distintas burbujas (universos) varían no sólo en sus condiciones iniciales sino en aspectos tan relevantes como las dimensiones del espaciotiempo, las cualidades de las partículas elementales y los valores que toman las constantes físicas.
Las diversas burbujas pueden experimentar diferentes rupturas espontáneas de la simetría, lo que se traduce en universos de propiedades dispares. En este sentido, cabe señalar que la teoría de cuerdas sugiere que en nuestro universo alguna vez coexistieron nueve dimensiones espaciales semejantes; sin embargo, en un momento dado, tres de ellas participaron en la expansión cósmica, siendo éstas las que reconocemos actualmente.
Las otras seis no son observables, bien por su tamaño microscópico, o bien porque toda la materia está confinada en una superficie tridimensional denominada «brana» -véase la teoría M- dentro de un espacio de más dimensiones. Se piensa que la simetría original entre dimensiones se rompió, pudiendo otras burbujas (otros universos) haber experimentado rupturas de simetría distintas.
Otra manera de llegar a un multiverso de Nivel II es a través de un ciclo de nacimiento y muerte de universos. Esta idea, propuesta por Richard Tolman en la década de 1930, implica la existencia de una segunda «brana» tridimensional paralela desplazada a una dimensión superior. En este sentido, no cabe hablar de un universo separado del nuestro, ya que ambos universos interaccionarían entre sí. Este nivel también incluye la teoría del universo oscilante de John Archibald Wheeler así como la teoría de universos fecundos de Lee Smolin.
Multiverso de Nivel III
La teoría de universos múltiples de Hugh Everett (IMM) es una de las varias interpretaciones dominantes en la mecánica cuántica. La mecánica cuántica afirma que ciertas observaciones no pueden ser predichas de forma absoluta; en cambio, hay una variedad de posibles observaciones, cada una de ellas con una probabilidad diferente.
Según la IMM, cada una de estas observaciones posibles equivale a un universo diferente; los procesos aleatorios cuánticos provocan la ramificación del universo en múltiples copias, una para cada posible universo. Esta interpretación concibe un enorme número de universos paralelos; dichos universos se encuentran «en otra parte» distinta del espacio ordinario. No obstante, estos «mundos paralelos» hacen notar su presencia en ciertos experimentos de laboratorio tales como la interferencia de ondas y los de computación cuántica. Supongamos que lanzamos un dado y se obtiene un resultado al azar; la mecánica cuántica determina que salen todos los valores a la vez, pudiéndose decir que todos los valores posibles aparecen en los diferentes universos. Nosotros, al estar situados en uno de estos universos, sólo podemos percibir una fracción de la realidad cuántica completa.
Tegmark sostiene que, para un volumen de Hubble, un multiverso del Nivel III no contiene más posibilidades que un multiverso de Nivel I-II. Todos los mundos diferentes con las mismas constantes físicas creados por ramificaciones en un multiverso de Nivel III pueden ser encontrados en algún volumen de Hubble en un multiverso de Nivel I.
Por otra parte, una consecuencia interesante de un multiverso de Nivel III es como afecta éste a la naturaleza del tiempo. Mientras que tradicionalmente se considera que el tiempo es una manera de describir los cambios, la existencia de mundos paralelos que abarcan todas las posibles configuraciones de la materia, permite redefinir el tiempo como una manera de secuenciar estos diversos universos. Los universos en sí son estáticos, siendo el cambio una mera ilusión.
La interpretación de historias múltiples de Richard Feynman y la interpretación de muchas mentes de H. Dieter Zeh están relacionadas con la idea de «muchos mundos».
Multiverso de Nivel IV
El multiverso de Nivel IV considera que todas las estructuras matemáticas también existen físicamente. Esta hipótesis puede vincularse a una forma radical de platonismo que afirma que las estructuras matemáticas del mundo de las ideas de Platón tienen su correspondencia en el mundo físico.
Considerando que nuestro universo es en sí matemático, cabe preguntarse porqué sólo ha de existir una única estructura matemática para describir un universo. En consecuencia, este nivel postula la existencia de todos los universos que pueden ser definidos por estructuras matemáticas. Residiendo fuera del espacio y del tiempo, la mayoría de ellos se encuentran vacíos de observadores. De esta manera, mientras en los multiversos de Nivel I, Nivel II y Nivel III las condicionales iniciales y constantes físicas varían permaneciendo invariables las leyes fundamentales, en el multiverso de Nivel IV éstas últimas también cambian.
De acuerdo a Tegmark, "las matemáticas abstractas son tan generales que cualquier teoría del todo que pueda ser definida en términos puramente formales, también es una estructura matemática".
Argumenta que "cualquier universo imaginable puede ser descrito en el Nivel IV, cerrando la jerarquía de multiversos, por lo que no puede haber un multiverso de Nivel V".
Jerarquía de niveles
Las teorías científicas de los universos paralelos constituyen una jerarquía de cuatro niveles. Conforme aumenta el nivel, los distintos universos difieren más del nuestro. Así, en el multiverso de Nivel I los distintos universos sólo se diferencian en las condiciones iniciales mientras que en el multiverso de Nivel IV incluso las leyes físicas son distintas.
En la próxima década, mediciones más precisas de la radiación de fondo de microondas y de la distribución de la materia a gran escala corroborarán -o no- el multiverso de Nivel I ya que determinarán la topología y curvatura del espacio. A su vez, también indagarán el Nivel II poniendo a prueba la teoría de la inflación caótica eterna.
En cuanto a la exploración del multiverso de Nivel III, la posible construcción en el futuro de ordenadores cuánticos puede jugar un papel crucial al respecto. Por último, el éxito o fracaso de la teoría del todo -que agruparía todos los fenómenos físicos conocidos en una sola teoría- permitirá tomar o no partido por el Nivel IV.
Multiverso en la ciencia ficción
Dentro de la ciencia ficción, el concepto de multiverso ha sido empleado exhaustivamente. Se pueden reseñar los ejemplos siguientes:
> La serie de novelas El campeón eterno, del escritor Michael Moorcock, en que se utiliza el concepto de multiverso.
> Flatland o planilandia de Edwin A. Abott, que trata de un universo de solo dos dimensiones y la visita de un ser de un universo tridimensional.
> La novela Rescate en el tiempo, del escritor Michael Crichton, en que utiliza el multiverso como una manera de viajar al pasado.
> Todas las novelas del Mundodisco de Terry Pratchett se sitúan en ese mágico planeta que viaja a lomos de una tortuga por, según el autor en algunas de sus obras, el Multiverso.
> El Multiverso (DC Comics) para explicar y crear la existencia de una continuidad entre las historias de la DC Comics, en la que múltiples versiones ficticias del Universo DC existían en el mismo espacio.
> El Multiverso de Marvel Comics donde la zona negativa es el punto de origen de los demás universos a su alrededor cual eje todos los otros niversos están a la par de los otros como capas.
> La película El único, donde el criminal Gabriel Yu-Law, interpretado por Jet Li, busca y elimina versiones de sí mismo que existen en universos alternativos, incrementando de esta forma su poder.
> Otras series de cómics o ficción como Las tortugas ninja (donde se celebra un torneo de artes marciales llamado Battle Nexus en el que combaten criaturas de cualquier dimensión o planeta) o la serie de aventuras espaciales Farscape.
> El juego de rol Dungeons & Dragons, donde algunos de sus escenarios de campaña están unidos entre sí, por lo cual es posible viajar entre ellos (por ejemplo, entre el mundo de Dragonlance y los Reinos Olvidados).
> En la novela Multiverso Armantia y su segunda parte Multiverso Gemini, del autor Moisés Cabello Alemán, la protagonista Marla Enea se dedica a explotar en secreto el viaje por múltiples universos, quedando extraviada en uno de los multiversos.
> En el juego de cartas intercambiables Magic: El encuentro, el multiverso es donde existen todas las dimensiones donde se desarrolla la historia de los personajes del juego que tienen la habilidad de viajar de una dimensión a otra del mismo, conocidos como caminantes de planos.
> En la película Indiana Jones y el Reino de la Calavera de Cristal, la calavera de cristal resulta ser el cráneo de un ser interdimensional venido de otro universo, y que se supone que junto a otros como él viajan en un OVNI por todos los universos.
> En la serie Sliders, en la cual el protagonista junto con sus compañeros viajaban en universos paralelos, siempre en la Tierra pero con algunos profundos cambios en ésta.
> En el videojuego Super Paper Mario, Mario y compañía viajan a otros universos a través de los universos centrales lado cara y lado cruz.
> En el videojuego Pokemon Platino, en donde el personaje principal viaja al "Distortion World", un mundo creado por el pokemon Giratina donde no fluye el tiempo y el espacio es inestable.
> En el libro Alicia y los universos alternativos de Juan de Urraza, se desarrolla la teoría de los universos alternativos a través de relatos interconectados mostrando paralelismos o alternativas al propio, donde una diosa tiene el poder de circular entre ellos a través de "anclas".
> En la saga La materia oscura de Philip Pullman, los multiversos son una parte central de la trama.
En el anime Bokurano, de estudio Gonzo, se explica el concepto de multiverso y la necesidad de ir eliminando todas las posibles Tierras futuras.
> En el programa de televisión Stargate Atlantis se muestra cómo el Dr.Mackay crea un dispositivo capaz de poderse trasladar a distintos universos paralelos en donde se encuentra con versiones de sí mismo y su equipo. Asimismo en la serie Stargate SG-1 en varias oportunidades se muestra un dispositivo extraterrestre que transporta a quien lo toca a un universo paralelo aleatorio, donde también existen versiones distintas de la realidad.
> En la serie Futurama, de Matt Groening, en el capítulo 15 de la cuarta temporada ("La paracaja de Fansworth" en América Latina y "La caja paradójica de Fansworth" en España) Fry, Bender, Leela y compañía viajan a universos paralelos, en los que se encuentran con versiones diferentes de ellos mismos, a través de una caja fabricada por el profesor Fansworth.
> En Doctor Who, en varias sagas, como la era del acero, donde en una tierra alterna los cyberman son construidos en Inglaterra y ésta tiene presidente en lugar de Primer Ministro.
> Viaje a las estrellas, en todas las sagas hay contactos o inter-relaciones con otros universos en especial un en el que en vez de Federación existía el Imperio Terrano, es decir régimen humano, pues ellos esclavizaron civilizaciones enteras.
> En Padre de familia, Brian y Stewie Griffin protagonizan un capítulo llamado Viaje al multiverso (Road to multiverse), donde visitan un montón de universos alternativos con una máquina que ha creado Stewie.
> La novela Crónicas del multiverso (ganadora del prestigioso Premio Minotauro en la edición de 2010), del escritor español Víctor Conde, retoma su primera visita al multiverso que ya hiciera seis años antes en Mystes (finalista del mismo premio).
> En la serie de televisión Fringe, sobre todo a partir de la segunda temporada, la trama principal trata sobre la existencia de dos universos paralelos, siendo posible la comunicación y el viaje entre estos universos.
> En la película The Mist, unos científicos abren sin querer una puerta hacia otro universo.
> En la saga de libros de La Torre Oscura se menciona al multiverso (llamándolo "macrocosmos") como el conjunto de todas las realidades posibles, así mismo, todos los mundos giran al rededor del dios Gan y se pueden crear portales que conecten épocas y universos mediante la magia y la tecnología.
> En Battle Force 5 el ambiente se basa en la Tierra y un universo paralelo.
> En la novela Los Propios Dioses de Isaac Asimov se especula la posibilidad de establecer una comunicación y transferencia energética mediante un procedimiento de física cuántica entre dos mundos situados en distintos universos.
> En la serie Doctor Who, que trata de todo esto, se explica en muchos episodios los universos paralelos, las catástrofes que ocurren al alterarlos y las diferentes formas de vida.
> Todas las series, videojuegos y mangas de Digimon, ocurren en un universo paralelo de entre estas mismas. Por ejemplo: Digimon Adventure y Digimon Tamers ocurren en diferentes realidades. En el último videojuego de Ryo Akiyama este viaja por distintos universos paralelos para recobrar su memoria.
Según los físicos, multiverso = muchos mundos.
Dos de las ideas más extravagantes de la física moderna son distintas caras de la misma moneda, dicen los teóricos de cuerdas. La interpretación de muchos mundos de la mecánica cuántica es la idea de que todas las posibles historias alternativas del universo existen en realidad. En cada punto del tiempo, el universo se divide en una multitud de existencias en la cual cada posible salida de un proceso cuántico sucede en realidad.
Por lo que en este universo estás sentado frente a tu ordenador leyendo este artículo, en otro estás leyendo un artículo diferente, y en otro estás a punto de ser atropellado por un camión. En muchos, ni siquiera existes.
Esto implica que hay un número infinito de universos, o al menos un número muy grande de ellos.
Esto es extraño, pero es un pequeño precio a pagar, dicen los físicos cuánticos, por la cordura que la interpretación de muchos mundos tiene sobre otras alocadas nociones de la mecánica cuántica. La razón de que a muchos físicos les guste la idea de muchos mundos es que explica todas las extrañas paradojas de la mecánica cuántica.
Por ejemplo, la paradoja del gato de Schrödinger atrapado en una caja en la cual un proceso cuántico puede o no haberlo matado es que un observador sólo puede decir si el gato está vivo o muerto abriendo la caja.
Pero antes de esto, el proceso cuántico que puede haberlo matado o no está en una superposición de estados, por lo que el gato también debe estar en una superposición: Vivo y muerto al mismo tiempo. Esto es a todas luces algo extravagante, pero en la interpretación de muchos mundos, la paradoja desaparece: El gato muere en un universo y vive en otro.
Dejemos aparte la interpretación de muchos mundos por un momento y observemos otra extraña idea de la física moderna. Es la idea de que nuestro universo nació junto con un gran, y posiblemente infinito, número de otros universos. Por lo que nuestro cosmos es sólo un diminuto rincón de un multiverso mucho mayor. Hoy, Leonard Susskind de la Universidad de Stanford en Palo Alto y Raphael Bousso de la Universidad de California en Berkeley, proponen la idea de que el multiverso y muchas de las interpretaciones de muchos mundos de la mecánica cuántica son formalmente equivalentes.
Pero hay un problema. La equivalencia sólo se mantiene si tanto la mecánica cuántica como el multiverso toman formas especiales. Vamos a empezar con la mecánica cuántica. Susskind y Bousso proponen que es posible verificar las predicciones de la mecánica cuántica con exactitud.
En una época, tal idea se habría considerado una herejía. Pero en teoría, podría hacerse si un observador pudiese realizar un número infinito de experimentos y observar la salida de todos. Pero esto es imposible, ¿no? Nadie puede realizar un número infinito de experimentos. La relatividad coloca un importante límite práctico sobre esto, debido a que algunos experimentos caerían fuera de los horizontes causales de otros. Y eso significaría que no podrían observarse.
Pero Susskind y Bousso dicen que hay una formulación especial del universo en la cual esto es posible. Se conoce como multiverso Supersimétrico con constante cosmológica evanescente. Si el universo toma esta forma, entonces es posible llevar a cabo un número infinito de experimentos dentro del horizonte causal de otro.
Ahora, aquí tenemos el punto clave: Esto es exactamente lo que pasa en la interpretación de muchos mundos. En cada instante del tiempo, un número infinito (o muy grande) de experimentos tienen lugar dentro del horizonte causal de otros. Como observadores, somos capaces de ver la salida de cada uno de esos experimentos, pero en realidad sólo seguimos uno.
Bousso y Susskind defienden que dado que es posible la interpretación de muchos mundos en su multiverso supersimétrico, deben ser equivalentes.
Defendemos que el multiverso global es una representación de los muchos mundos en una geometría única, dicen.
Llaman a esta nueva idea la interpretación del multiverso de la mecánica cuántica. Esto es algo que merece la pena evaluar durante un momento. Bousso y Susskind son dos de los teóricos de cuerdas más importantes del mundo (Susskind está reconocido como el padre del campo), por lo que sus ideas tienen un pedigrí impecable.
Pero de lo que carece esta idea es de una predicción comprobable que ayude a los físicos a distinguirla experimentalmente de otras teorías del universo. Y sin este elemento crucial, la interpretación del multiverso de la mecánica cuántica es poco más que filosofía.
Esto puede que no sea algo que preocupe a muchos físicos, dado que pocas interpretaciones alternativas de la mecánica cuántica tienen predicciones comprobables (por esto es por lo que se conocen como interpretaciones). Aun así, lo que tiene esta nueva aproximación es una simplicidad satisfactoria.
Es claro y elegante que muchos mundos y multiverso son equivalentes. Guillermo de Ockham ciertamente quedaría satisfecho y sin dudas, muchos físicos modernos también.