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Jan 08, 2024

La mente

Por Martin Rees, Universidad de Cambridge 19 de marzo de 2023 ¿Es nuestro universo uno de muchos? ¿Los universos surgen como burbujas de un multiverso? Es fácil imaginar otros universos, gobernados por ligeramente

Por Martin Rees, Universidad de Cambridge 19 de marzo de 2023

¿Es nuestro universo uno de muchos? ¿Los universos surgen como burbujas de un multiverso?

Es fácil imaginar otros universos, gobernados por leyes de la física ligeramente diferentes, en los que no podría surgir vida inteligente, ni tampoco ningún tipo de sistema complejo organizado. ¿Deberíamos, por tanto, sorprendernos de que exista un universo en el que pudimos emerger?

Ésa es una pregunta que los físicos, incluido yo, hemos intentado responder durante décadas. Pero está resultando difícil. Aunque podemos rastrear con confianza la historia cósmica hasta un segundo después del Big Bang, lo que sucedió antes es más difícil de medir. Nuestros aceleradores de partículas simplemente no pueden producir suficiente energía para replicar las condiciones extremas que prevalecieron en el primer nanosegundo.

Pero esperamos que sea en esa primera pequeña fracción de segundo que queden impresas las características clave de nuestro universo.

La teoría del Big Bang es la explicación científica más aceptada sobre los orígenes del universo. Propone que el universo comenzó como una singularidad, un punto infinitamente denso y caliente que se expandió rápidamente hace unos 13.800 millones de años y se ha ido enfriando y expandiendo desde entonces.

Las condiciones del universo se pueden describir a través de sus “constantes fundamentales”: cantidades fijas en la naturaleza, como la constante gravitacional (llamada G) o la velocidad de la luz (llamada C). Hay alrededor de 30 de ellos que representan los tamaños y la intensidad de parámetros como las masas de las partículas, las fuerzas o la expansión del universo. Pero nuestras teorías no explican qué valores deberían tener estas constantes. En lugar de ello, tenemos que medirlos e introducir sus valores en nuestras ecuaciones para describir con precisión la naturaleza.

Los valores de las constantes están en el rango que permite que evolucionen sistemas complejos como estrellas, planetas, carbono y, en última instancia, humanos. Los físicos han descubierto que si modificamos algunos de estos parámetros en sólo un pequeño porcentaje, nuestro universo quedaría sin vida. Por lo tanto, el hecho de que la vida exista requiere algunas explicaciones.

Algunos argumentan que es sólo una coincidencia afortunada. Sin embargo, una explicación alternativa es que vivimos en un multiverso que contiene dominios con diferentes leyes físicas y valores de constantes fundamentales. La mayoría de ellos podrían ser totalmente inadecuados para la vida. Pero algunos deberían, estadísticamente hablando, ser amigables con la vida.

¿Cuál es el alcance de la realidad física? Estamos seguros de que es más extenso que el dominio que los astrónomos jamás podrán observar, incluso en principio. Ese dominio es definitivamente finito. Esto se debe esencialmente a que, como en el océano, hay un horizonte que no podemos ver más allá. Y así como no creemos que el océano se detenga justo más allá de nuestro horizonte, esperamos galaxias más allá del límite de nuestro universo observable. En nuestro universo en aceleración, nuestros descendientes remotos tampoco podrán observarlos nunca.

La mayoría de los físicos estarían de acuerdo en que hay galaxias que nunca podremos ver y que superan en número a las que podemos observar. Si se extendieran lo suficiente, entonces todo lo que podríamos imaginar que sucedería podría repetirse una y otra vez. Mucho más allá del horizonte, todos podríamos tener avatares.

This vast (and mainly unobservable) domain would be the aftermath of “our” Big BangThe Big Bang is the leading cosmological model explaining how the universe as we know it began approximately 13.8 billion years ago." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Big Bang, y probablemente estaría regido por las mismas leyes físicas que prevalecen en las partes del universo que podemos observar. ¿Pero fue nuestro Big Bang el único?

La teoría de la inflación, que sugiere que el universo primitivo atravesó un período en el que duplicaba su tamaño cada billonésima de billonésima de billonésima de segundo, tiene un apoyo observacional genuino. Explica por qué el universo es tan grande y fluido, excepto por las fluctuaciones y ondulaciones que son las "semillas" de la formación de galaxias.

Pero físicos como Andrei Linde han demostrado que, bajo algunas suposiciones específicas pero plausibles sobre la física incierta en esta era antigua, habría una producción "eterna" de Big Bangs, cada uno de los cuales daría origen a un nuevo universo.

La teoría de cuerdas, que es un intento de unificar la gravedad con las leyes de la microfísica, conjetura que todo en el universo está formado por cuerdas diminutas y vibrantes. Pero supone que hay más dimensiones que las que experimentamos. Estas dimensiones adicionales, sugiere, están tan compactadas que no las notamos todas. Y cada tipo de compactificación podría crear un universo con una microfísica diferente, de modo que otros Big Bangs, cuando se enfríen, podrían regirse por leyes diferentes.

Por lo tanto, las “leyes de la naturaleza” pueden, desde esta perspectiva aún más amplia, ser estatutos locales que gobiernan nuestra propia región cósmica.

El telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA ha producido la imagen infrarroja más profunda y nítida del Universo distante hasta la fecha. Conocida como el primer campo profundo de Webb, esta imagen del cúmulo de galaxias SMACS 0723 está repleta de detalles. Sin embargo, sólo podemos ver una fracción del universo. Crédito: NASA, ESA, CSA y STScI

Si la realidad física es así, entonces existe una motivación real para explorar universos “contrafácticos” (lugares con diferente gravedad, diferente física, etc.) para explorar qué rango o parámetros permitirían que emergiera la complejidad y cuáles conducirían a universos estériles o estériles. Cosmos “nacido muerto”. Curiosamente, esto continúa, y investigaciones recientes sugieren que se podrían imaginar universos que sean incluso más amigables para la vida que el nuestro. Sin embargo, la mayoría de los “ajustes” de las constantes físicas harían que un universo naciera muerto.

Dicho esto, a algunos no les gusta el concepto de multiverso. Les preocupa que la esperanza de una teoría fundamental que explique las constantes sea tan vana como la búsqueda numerológica de Kepler de relacionar las órbitas planetarias con los sólidos platónicos anidados.

Pero nuestras preferencias son irrelevantes para la forma en que realmente es la realidad física, por lo que seguramente deberíamos tener la mente abierta a la posibilidad de una inminente gran revolución cosmológica. Primero tuvimos la comprensión copernicana de que la Tierra no era el centro del Sistema Solar: gira alrededor del Sol. Luego nos dimos cuenta de que hay millones de sistemas planetarios en nuestra galaxia, y de que hay millones de galaxias en nuestro universo observable.

Entonces, ¿podría ser que nuestro dominio observable –de hecho, nuestro Big Bang– sea una pequeña parte de un conjunto mucho mayor y posiblemente diverso?

¿Cómo sabemos cuán atípico es nuestro universo? Para responder a eso necesitamos calcular las probabilidades de cada combinación de constantes. Y esa es una lata de gusanos que todavía no podemos abrir: habrá que esperar a grandes avances teóricos.

En última instancia, no sabemos si hay otros Big Bangs. Pero no son sólo metafísica. Es posible que algún día tengamos razones para creer que existen.

Específicamente, si tuviéramos una teoría que describiera la física bajo las condiciones extremas del Big Bang ultratemprano –y si esa teoría hubiera sido corroborada de otras maneras, por ejemplo derivando algunos parámetros inexplicables en el modelo estándar de física de partículas– entonces si predijo múltiples Big Bangs, deberíamos tomarlo en serio.

Los críticos a veces argumentan que el multiverso no es científico porque nunca podemos observar otros universos. Pero no estoy de acuerdo. No podemos observar el interior de los agujeros negros, pero creemos en lo que dice el físico Roger Penrose sobre lo que sucede allí: su teoría ha ganado credibilidad al concordar con muchas cosas que podemos observar.

Hace unos 15 años, estuve en un panel en Stanford donde nos preguntaron qué tan en serio tomábamos el concepto de multiverso: en la escala "¿apostarías tu pez dorado, tu perro o tu vida" a ello? Dije que estaba casi al nivel de un perro. Linde dijo que casi apostaría su vida. Más tarde, cuando le dijeron esto, el físico Steven Weinberg dijo que "apostaría felizmente la vida del perro de Martin Rees y de Andrei Linde".

Lamentablemente, sospecho que Linde, mi perro y yo estaremos muertos antes de que tengamos una respuesta.

De hecho, ni siquiera podemos estar seguros de entender la respuesta, del mismo modo que la teoría cuántica es demasiado difícil para los monos. Es concebible que la inteligencia artificial pueda explorar las complejidades geométricas de algunas teorías de cuerdas y arrojar, por ejemplo, algunas características genéricas del modelo estándar. Entonces tendríamos confianza en la teoría y tomaríamos en serio sus otras predicciones.

But we’d never have the “aha” insight moment that’s the greatest satisfaction for a theorist. Physical reality at its deepest level could be so profound that its elucidation would have to await posthuman speciesA species is a group of living organisms that share a set of common characteristics and are able to breed and produce fertile offspring. The concept of a species is important in biology as it is used to classify and organize the diversity of life. There are different ways to define a species, but the most widely accepted one is the biological species concept, which defines a species as a group of organisms that can interbreed and produce viable offspring in nature. This definition is widely used in evolutionary biology and ecology to identify and classify living organisms." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> especies, por deprimente o estimulante que sea, según el gusto. Pero no es motivo para descartar el multiverso por considerarlo poco científico.

Escrito por Martin Rees, Profesor Emérito de Cosmología y Astrofísica de la Universidad de Cambridge.

Este artículo se publicó por primera vez en The Conversation.