Astrofísico de Cambrigde: “Estamos ante revolución cosmológica inminente”
Es altamente improbable que exista nuestro universo,
a no ser que existan múltiples universos. Los aceleradores de partículas no
pueden producir suficiente energía para replicar las condiciones que
prevalecieron en el primer nanosegundo y descubrir si hubo más de un Big Bang
que dio lugar a otros universos diferentes con avatares nuestros. Solo una
especie posthumana podrá descubrirlos.
Es fácil imaginar otros universos, gobernados por
leyes físicas ligeramente diferentes, en los que no podría surgir vida
inteligente ni ningún tipo de sistema complejo organizado. ¿Deberíamos, por
tanto, sorprendernos de que exista un universo en el que pudimos emerger?
Esa es una pregunta que los físicos, incluyéndome a
mí, hemos tratado de responder durante décadas. Pero la respuesta 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 no pueden producir suficiente energía para replicar las
condiciones extremas que prevalecieron en el primer nanosegundo.
Pero pensamos que fue en esa primera fracción de
segundo cuando se imprimieron las características clave de nuestro universo.
Las condiciones de nuestro universo se pueden
describir a través de sus "constantes fundamentales": cantidades
fijas en la naturaleza, como la constante gravitatoria (llamada G) o la velocidad
de la luz (llamada C).
Hay alrededor de 30 de estas constantes que
representan los tamaños y la fuerza de parámetros como las masas de las
partículas, las fuerzas naturales o la expansión del universo. Pero nuestras
teorías no explican qué valores deberían tener estas constantes. En cambio,
tenemos que medirlas y conectar sus valores con nuestras ecuaciones para
describir con precisión la naturaleza.
Los valores de las constantes están en el rango que
permite la evolución de sistemas complejos como estrellas, planetas, carbono y,
en última instancia, humanos. Los físicos han descubierto que, si modificamos
algunos de estos parámetros en un pequeño porcentaje, dejaríamos a nuestro
universo sin vida. Por lo tanto, el hecho de que la vida exista tiene que tener
alguna explicación.
Algunos argumentan que es solo una coincidencia
afortunada. Una explicación alternativa, sin embargo, es que vivimos en un
multiverso, que contiene dominios con diferentes leyes físicas y valores de
constantes fundamentales. La mayoría de ellos podría ser totalmente inadecuado
para la vida. Pero unos pocos universos deberían, estadísticamente hablando,
ser favorables para la vida.
Pero ¿cuál es el límite de la realidad física?
Estamos seguros de que el universo es más extenso de lo que los astrónomos
pueden observar, e incluso de que es definitivamente finito. Eso es así,
esencialmente, porque, como en el océano, hay un horizonte a partir del cual no
podemos ver más allá.
Y así como no creemos que el océano termine más allá
de nuestro horizonte, suponemos que existen galaxias situadas más allá del
límite de nuestro universo observable. En nuestro universo acelerado, nuestros
descendientes remotos tampoco podrán observarlas 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 nuestros límites de observación, todo
lo que pudiéramos imaginar que sucediera podría repetirse una y otra vez. Más
allá de ese horizonte, todos podríamos tener avatares.
Este vasto dominio (y principalmente inobservable)
sería la consecuencia de "nuestro" Big Bang, y probablemente estaría
gobernado 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 su tamaño se duplicó cada
billonésima de billonésima de billonésima de segundo, tiene un apoyo
observacional genuino. Explica por qué el universo es tan grande y suave, a
excepción de las fluctuaciones y ondas que son las "semillas" para la
formación de galaxias.
Pero los físicos, incluido Andrei Linde, han
demostrado que, bajo algunos supuestos específicos pero plausibles sobre la
física incierta en esta era antigua, habría una producción "eterna"
de Big Bangs, cada uno de los cuales daría lugar 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 que vibran. Pero asume que hay más
dimensiones de las que experimentamos. Estas dimensiones adicionales, sugiere,
están tan compactadas que no las notamos todas. Y que cada tipo de compactación
de esas cuerdas podría crear un universo con una microfísica diferente, por lo
que otros Big Bangs, cuando se enfríen, podrían regirse por leyes diferentes.
Las “leyes de la naturaleza” pueden, por lo tanto,
en esta perspectiva aún más amplia, ser estatutos locales que gobiernan nuestro
propio parche cósmico.
Si la realidad física es así, entonces hay una
motivación real para explorar universos "contrafactuales" (lugares
con gravedad diferente, física diferente, etc.) para explorar qué rango o
parámetros permitirían que emergiera la complejidad, y cuáles conducirían a un
cosmos nacido muerto.
Emocionantemente, esto está en curso, con
investigaciones recientes que sugieren que podrías imaginar universos que son
incluso más amigables con la vida que el nuestro. Sin embargo, algún
"ajuste" de las constantes físicas harían que ese universo naciera
muerto.
Dicho esto, a algunos no les gusta el concepto del
multiverso. Les preocupa que la esperanza de una teoría fundamental para
explicar las constantes sea tan vana como la búsqueda numerológica de Kepler
para 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 gran revolución cosmológica
inminente.
Primero tuvimos la comprensión copernicana de que la
Tierra no era el centro del Sistema Solar: gira alrededor del Sol. Entonces 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 más grande 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 caja de gusanos que aún no podemos abrir: tendremos
que esperar grandes avances teóricos.
En última instancia, no sabemos si hay otros Big
Bangs. Pero no serían sólo metafísica. Algún día podríamos tener razones para
creer que existen.
Específicamente, si tuviéramos una teoría que
describiera la física bajo las condiciones extremas del Big Bang ultra
temprano, y si esa teoría hubiera sido corroborada de otras maneras, por
ejemplo, derivando algunos parámetros no explicados en el Modelo Estándar de
física de partículas: Entonces la predicción de múltiples Big Bangs deberíamos
tomarla 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
lo que dice el físico Roger Penrose sobre lo que sucede allí: su teoría ha
ganado credibilidad al estar de acuerdo con muchas cosas que podemos observar.
Hace unos 15 años, participé en un panel en Stanford
en el que nos preguntaron qué tan en serio nos tomábamos el concepto del
multiverso: en la escala "¿apostarías tu pez dorado, tu perro o tu
vida?". Dije que estaba casi al nivel de un perro. Linde dijo que casi
apostaría su vida. Más tarde, al escuchar esto, el físico Steven Weinberg dijo
que “felizmente apostaría 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, al igual 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.
Pero nunca tendríamos el momento de intuición
"ajajá", que es la mayor satisfacción para un teórico. La realidad
física en su nivel más profundo podría ser tan profunda que su elucidación
tendría que esperar a la especie posthumana, por deprimente o estimulante que
sea, según el gusto. Pero no es razón para descartar el multiverso como poco
científico.
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