Una vista infrarroja de la constelación Carina tomada por el telescopio WISE.
(Imagen: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Paul M. Sutter es astrofísico en La universidad de estado de Ohio, gran cantidad de "Pregúntale a un astronauta" y "Radio espacial, "y autor de"Tu lugar en el universo"Sutter contribuyó con este artículo a Las voces expertas de Space.com: Op-Ed & Insights.
Es un favorito de ciencia ficción perenne: otros mundos, otros universos, otras posibilidades, más allá de los límites del cosmos conocido o simplemente un movimiento de un dispositivo mágico. Tal vez los otros mundos son inquietantemente similares al propio, excepto por algún pequeño cambio peculiar en la historia. Tal vez son radicalmente diferentes, con nuevos y extraños y maravillosos tipos de vida. Tal vez son tan diferentes que las reglas básicas de la física ni siquiera se aplican allí.
Estoy hablando, por supuesto, sobre el multiverso, la posibilidad de que haya otros universos distintos en algún lugar.
¿Pero existen?
Haciendo burbujas
La idea del multiverso surge en algunas áreas diferentes de la ciencia, la filosofía e incluso la religión. Dentro de la física misma, la posibilidad de otros mundos aparece en la mecánica cuántica (especialmente a través de la interpretación de "muchos mundos", en la que cada resultado aleatorio en una interacción se ramifica en nuevos universos donde se realiza cada resultado) y la teoría de cuerdas (en la que diferentes arreglos de pequeñas dimensiones adicionales enrolladas conducen a diferentes físicas en sus propios universos).
Es divertido hablar de estas ideas, pero quizás la ruta más atractiva hacia el multiverso es a través de nuestra comprensión de los primeros momentos del universo mismo: el período de inflación.
Como mejor podemos decir, el universo extremadamente temprano experimentó un período de expansión increíblemente rápida: inflación. Los científicos teorizan que esta época fue impulsada por un campo cuántico exótico, una energía burbujeante y espumosa que se convirtió en el vacío del espacio-tiempo mismo, que causó que el universo casi se desgarrara con la intensidad de su expansión. Pero pronto, ese campo perdió su brío y se descompuso en el enjambre de partículas que ahora habitan en el universo actual.
Y fue en esta época de inflación que un multiverso tenía una posibilidad viable de aparecer. Imagine el universo temprano dominado por la inflación como una hogaza gigante de pan ascendente. La historia que acabo de contar supone que la inflación comienza y se detiene uniformemente en todo el cosmos; todo el pan deja de elevarse exactamente en el mismo momento.
Pero lo que impulsó la inflación fue un campo cuántico, lo que significa que no podemos asumir que las cosas son tan simples. Algunas partes del campo eran aleatoriamente más enérgicas que otras, mientras que otras manchas eran más tranquilas. Esa es solo la naturaleza aleatoria de la vida en un mundo cuántico.
Entonces nuestra barra de pan no es exactamente uniforme. Algunas partes pueden dejar de elevarse, pellizcarse y aislarse, mientras que el resto del pan continúa subiendo. Y dado que siempre habrá una parte de la barra que se eleva más rápido que el promedio, ahora puede imaginar una barra de pan que continúa creciendo por la eternidad, con pequeños trozos y bolsillos que capturan al azar una porción lenta y se pellizcan.
Cada uno de esos bits pellizcados es su propio universo único, solo una burbuja de muchos en el multiverso. Además, los detalles del fin de la inflación determinan un conjunto de propiedades físicas importantes, como la fuerza de las fuerzas de la naturaleza y las masas de las partículas (los detalles dependen del modelo particular de inflación). Estamos hablando de cosas como la masa del electrón y el número de especies de partículas. Cosas realmente importantes.
Y dado que cada uno de estos universos de burbujas pellizcados termina la inflación de una manera única y especial, cada uno de los universos de burbujas obtiene su propio conjunto único de física.
Intersección de respuestas
Dado que toda la barra de pan continúa aumentando (ya que siempre hay una parte de ella con una tasa de inflación más rápida que el promedio), muy rápidamente, obtienes una gran cantidad de universos que burbujean entre sí. Un multiverso Cada universo está esencialmente cerrado para siempre de los demás. Sin embargo, hay algunos casos en los que pueden cruzarse.
Si dos universos se pellizcan relativamente poco después uno del otro, y relativamente juntos, entonces podrían cruzarse brevemente antes de inflarse el uno al otro por el resto de la eternidad. Y si lo hacen, esa intersección podría dejar una huella en el fondo cósmico de microondas de esos universos, la capa de luz fósil sobrante de cuando el universo era un niño de 380,000 años.
Imagine dos burbujas de jabón frotándose una contra la otra; Esta impresión tomará la forma de un círculo de aspecto extraño en el cielo (donde la "rareza" depende de qué tipo de universo podríamos estar intersectando). Naturalmente, no hemos encontrado tales rastros de un multiverso.
Sin evidencia directa, es difícil juzgar la viabilidad de la idea del multiverso desde la inflación. Podría ser un resultado genérico de todas las teorías de inflación, de modo que si podemos encontrar evidencia más sólida de la inflación, también podríamos demostrar la existencia del multiverso. Pero en este momento, no entendemos completamente la mecánica de la inflación, por lo que no hay mucho para seguir.
Y aquí hay otra pregunta para reflexionar. Si cambiaste un poco la física de nuestro universo, entonces la vida tal como la conocemos sería imposible. ¿Por qué nos encontramos en un universo tan especial, donde nuestro tipo de vida puede sobrevivir? ¿Es quizás debido a todas las burbujas en el multiverso, por supuesto, nos encontraríamos en uno de los pocos capaces de provocar inteligencia? (O de lo contrario no nos daríamos cuenta). ¿O es algo mucho más profundo? ¿Es esta una pregunta para la ciencia?
Quizás otro universo tenga todas las respuestas.
Aprende más escuchando el episodio "¿Vivimos en el multiverso?" en el podcast "Ask a Spaceman", disponible eniTunes y en la web enhttp://www.askaspaceman.com. Gracias a @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. y Slinkerdeer por las preguntas que llevaron a esta pieza! Haga su propia pregunta en Twitter usando #AskASpaceman o siguiendo a Paul @PaulMattSutter y facebook.com/PaulMattSutter.
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