Multiverso: ¿existen
otros universos?
El filo de la eternidad.
Hay una idea extraña, atrayente, evocativa,
una de las conjeturas más exquisitas de la ciencia o
de la religión.
Es una idea totalmente indemostrada; quizás no llegue a
demostrarse nunca.
Pero excita enormemente.
Se nos dice que existe una jerarquía infinita de
universos.
Carl Sagan, Cosmos,
1980.
¿Existen
otros universos? Si
la palabra “universo” significa necesariamente todo lo que existe,
entonces por definición no puede haber más de uno. Pero en la frontera de la
física actual, por varias direcciones hemos llegado a sospechar que la realidad
pudiera ser mucho más amplia que lo que hasta ahora habíamos concebido como
nuestro universo. Al menos para algunos físicos, se vuelve entonces útil hablar
de muchos universos paralelos, y emplear el término “multiverso” para describir
todo lo que existe.
Cuando estudiamos el
universo a escalas astronómicas, la gravedad es la influencia dominante.
Gracias a la Relatividad General, sabemos que la gravedad se produce porque el
espacio y el tiempo se distorsionan en respuesta a los objetos que se ubican
sobre ellos, tal como si fueran un inmenso trampolín. Las mediciones nos
revelan que, contemplada a gran escala, la forma del espacio que habitamos es
análoga no a la superficie de una pelota o de una silla de montar, sino a la de
una gigantesca hoja de papel (sin que imaginemos que existe algo fuera de esa
hoja). Durante toda la historia conocida,
este espacio “plano” se ha ido estirando, de tal forma que la distancia entre
las galaxias crece cada segundo. Corriendo la película hacia atrás, llegamos a
la época que llamamos el Big Bang, hace 13,800 millones de años, cuando el
universo era increíblemente denso y caliente. Tenemos mucha evidencia de que
esa época en verdad ocurrió, incluyendo un baño de luz tenue que recibimos
constantemente del espacio, conocido como fondo cósmico de microondas. Esta luz
invisible nos llueve de forma casi idéntica desde todas las direcciones, y nos
trae noticias de las condiciones del universo cuando era bebé, apenas 380,000
años después del Big Bang.
Un hecho muy hermoso es
que, en nuestro afán por entender el cosmos a distancias gigantescas, hacemos
contacto también con lo que ocurre a distancias minúsculas. En los primeros
minutos después del Big Bang, es indispensable echar mano de nuestros
conocimientos sobre las partículas elementales que conforman la materia. Todo
lo que tenemos bien entendido sobre este tema se resume en la teoría que
llamamos el Modelo Estándar, que explica en exquisito detalle de qué estamos
hechos nosotros y todos los objetos que vemos, incluyendo las estrellas más
lejanas. Pero desde hace más de dos décadas sabemos que el contenido del universo
involucra mayoritariamente sustancias que no vemos: un 68% que llamamos
“energía oscura”, responsable de que la expansión del universo se esté
acelerando en lugar de frenarse, y un 27% de “materia oscura”, indispensable
para explicar la estructura, distribución y formación de las galaxias. El
Modelo Estándar describe solo a la materia ordinaria, que constituye el 5%
restante.
Es muchísimo lo que
podemos explicar con éxito al conjuntar a la Relatividad General con el Modelo
Estándar y los conceptos de materia y energía oscuras. Existen, sin embargo,
varias interrogantes pendientes. Por ejemplo, no tenemos claro todavía cuál es
el origen de la gravedad a nivel microscópico, reto que en esencia equivale a
preguntarnos de qué están hechos el espacio y el tiempo. También nos falta
identificar la composición precisa de la materia oscura y la energía oscura. En
nuestros intentos por avanzar más en estas y otras preguntas, nos hemos topado
con varios sentidos en los que podrían existir universos paralelos, todos ellos
especulativos y no mutuamente excluyentes:
1) La región del universo
que alcanzamos a observar tiene actualmente un diámetro de poco más de 90 mil
millones de años luz. Este es un tamaño enorme, pero finito. Está acotado por
lo que llamamos nuestro “horizonte” (en analogía directa con el horizonte en la
Tierra), que delimita la región de la cual no ha habido tiempo todavía para que
recibamos señal alguna. Conforme pasa el tiempo alcanzamos a ver más lejos,
pero al encontrarnos en una época de expansión cósmica acelerada, hay una
distancia más allá de la cual nunca podremos observar. A pesar de ello,
creemos que existen regiones mucho más distantes, así que el primer sentido en
el cual podemos hablar de universos paralelos es simplemente como estas
regiones mutuamente inobservables entre sí.
2) Nuestras mediciones
muestran que el espacio a gran escala es extremadamente plano, y el
fondo cósmico de microondas es extremadamente uniforme. Estas
características podrían ser simplemente accidentales, pero nos parecen poco
naturales. La mayor parte de los cosmólogos piensa que se deben a que, en sus
primeros instantes, nuestro universo experimentó lo que llamamos “inflación”:
una época de expansión brutalmente acelerada, que hizo que en menos de una
quintillonésima de segundo su tamaño creciera más de cien cuatrillones de
veces. Esta idea tiene cierto respaldo de las mediciones cosmológicas. La
inflación provoca que el espacio completo sea muchísimo más grande que el
universo observable, reforzando lo que mencionamos en el punto anterior. Pero
otra consecuencia es aún más notable. Si bien hay muchas maneras distintas de
implementar la fase de expansión acelerada en un modelo concreto, en la mayor
parte de ellas se encuentra que, una vez que la inflación ha comenzado, ¡nunca
termina! En todos los modelos que tienen “inflación eterna”, nuestro universo
(incluso tomando en cuenta mucho más que la parte que podemos observar) sería
apenas una entre muchísimas “burbujas” donde la inflación ya se detuvo,
inmersas en un espacio más amplio que se sigue estirando aceleradamente, dando
lugar constantemente a nuevas burbujas, cuyos posibles habitantes considerarían
universos por derecho propio.
3) Es posible que algunos
de los números que determinan las propiedades más básicas de nuestro universo,
como la cantidad de energía oscura, o la masa o carga del electrón, o la intensidad
de las cuatro fuerzas fundamentales, no sean en realidad números con un valor
fijo, sino que sean consecuencia de las condiciones del entorno. Podrían variar
entonces de una región a otra, tal como la temperatura y la presión varían en
los distintos rincones de la superficie terrestre. Esta posibilidad es sugerida
naturalmente por la Teoría de Cuerdas, considerada por muchos físicos como el
camino más prometedor para obtener una explicación del origen microscópico de
la gravedad. Esta teoría propone que todos los distintos tipos de partículas
conocidas son en realidad diminutas cuerdas vibrantes, todas idénticas. Conduce
a implicaciones atractivas desde el punto de vista de la física teórica, pero
todavía no tiene evidencia experimental alguna a su favor. Independientemente
de la Teoría de Cuerdas, si acaso es verdad que los números básicos del
universo pueden variar, entonces en los distintos “universos burbuja”
mencionados en el punto anterior esperaríamos distintos valores para ellos, de
tal modo que tendría aún más sentido considerar a cada burbuja como un universo
distinto.
Imagen de burbujas,
sugerente de un multiverso, en las variantes 2 o 3 descritas en el texto.
(Crédito: Fotografía de Karen46 en FreeImages https://es.freeimages.com/photo/disco-bubbles-1144841)
4) La Teoría de Cuerdas
requiere que el espacio tenga seis o siete dimensiones adicionales a las tres
que nos son obvias. Por separado de esta teoría, otras propuestas recientes
contemplan también la posible existencia de dimensiones adicionales. El método
más tradicional de esconder las dimensiones extra es hacerlas pequeñísimas.
Pero también pudieran resultar ser tan grandes como una décima de milímetro, o
quizás incluso infinitas, si están distorsionadas de cierta manera particular. En
este escenario, no las habríamos detectado si las partículas de las que estamos
hechos, y todas aquellas que son descritas por el Modelo Estándar, estuvieran
atrapadas dentro de un objeto extendido en tres dimensiones, una “brana”, que
flota en un espacio con más dimensiones, como una sábana que flota en una
habitación. Si esto resulta ser cierto, entonces es natural considerar la
posibilidad de que existan otras branas flotando por ahí, que serían
literalmente universos paralelos al nuestro. Si en verdad vivimos en una brana,
en los próximos años el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) podría quizás darnos
las primeras evidencias de ello.
5) El Modelo Estándar
incorpora las peculiares reglas de la física cuántica, que les permiten a los
habitantes del mundo subatómico estar de cierta forma ‘indecisos’ respecto a su
posición u otras propiedades. Un electrón dentro de un átomo, por ejemplo, típicamente
se encuentra en muchos sitios a la vez. Dado que los objetos de la vida
cotidiana no son otra cosa que colecciones de un número enorme de partículas
subatómicas, las reglas cuánticas les permitirían también estar ‘indecisos’,
cosa que por supuesto nunca vemos. Esta aparente contradicción fue ilustrada
vívidamente por Schrödinger, quien nos invitó a imaginar a un gato en
circunstancias que, según la física cuántica, ocasionarían que se encuentre
‘indeciso’ entre estar vivo o muerto. Se han planteado esencialmente tres
propuestas distintas para resolver este problema, todas ellas con defectos. Una
afirma que los gatos y demás objetos macroscópicos nunca pierden su
indeterminación cuántica, nunca se ‘deciden’, solo parecen hacerlo por
la interacción con su entorno. Este escenario implicaría la existencia de
universos paralelos presentes siempre a nuestro alrededor, que involucran las
diversas alternativas entre las cuales estarían en general ‘indecisos’ los electrones,
las personas y los planetas. Por esta razón, la propuesta se conoce como la
“interpretación de muchos mundos”. Su mayor defecto es que, dado que todos los
resultados posibles ocurren simultáneamente, es difícil definir una noción de
probabilidad adecuada, para explicar el éxito que tiene la cuántica al predecir
probabilidades para nuestras mediciones.
Las
cinco variantes de multiverso aquí descritas son especulaciones científicas, cuya
veracidad solo podrá ser establecida por corroboración experimental. Esta podría
ser mucho más accesible en unas variantes que en otras. Como quiera, no deja de
ser interesante que hemos sido llevados a considerar estas exóticas
posibilidades por algunas de las mejores teorías actualmente en construcción en
la frontera de la física. Tal como antes nos sorprendió descubrir que la Tierra
no es el centro del Sistema Solar, que el Sistema Solar es apenas una parte
minúscula de la Vía Láctea, y que la Vía Láctea es solo una entre cientos de
miles de millones de galaxias en el universo observable, quizás estemos
actualmente al borde de descubrir que nuestro universo es apenas un pequeñísimo
rincón del multiverso.
Bibliografía adicional:
(1) B. Greene, 2016, La Realidad Oculta, Barcelona, Ed.
Crítica.
(2) L. Susskind, 2010, El Paisaje Cósmico, Barcelona, Ed.
Crítica, Drakontos.
Alberto Güijosa
Hidalgo.
Doctor
(Ph.D.) en Física.
Investigador
Titular, Instituto de Ciencias Nucleares,
Universidad Nacional
Autónoma de México (ICN-UNAM), Ciudad de México.
Y ¿sería posible viajar entre esos multiversos, en "algo" parecido a los "agujeros de gusano" de este universo pero entre los multiversos. Y ¿después de los multiversos... ¿qué?
ResponderEliminarEstupendas palabras. Gracias
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