por Ethan Siegel 
19 Octubre 2017

del Sitio Web Medium 

traducción de Adela Kaufmann
Versión original en ingles

 

 

 

 

Una ilustración de universos múltiples e independientes,

causalmente desconectados el uno del otro

en un océano cósmico en constante expansión,

Es una representación de la idea del Multiverso.

Crédito de la imagen: Ozytive / Public Domain.

 

 

 Si pensabas todo lo que podíamos ver.

es todo lo que hay ahí fuera,

prepárate para repensar

todo lo que sabías ...
 

 

"Es difícil construir modelos de inflación que no conduzcan a un multiverso. No es imposible, así que creo que todavía hay investigaciones que deben hacerse".

 

Pero la mayoría de los modelos de inflación llevan a un multiverso, y la evidencia de la inflación nos empujará en la dirección de tomarla en serio".

Alan Guth

Imagina que el Universo que observamos, de extremo a extremo, es solo una gota en el océano cósmico.

 

Más allá de lo que podemos ver, hay más espacio, más estrellas, más galaxias y más de todo, tal vez por miles de millones de años luz más allá de lo que jamás podremos acceder.

 

Y tan grande como es el Universo no observable que, de nuevo, hay innumerables más Universos iguales, algunos más grandes y más antiguos, otros más pequeños y más jóvenes, repartidos en un espacio-tiempo aún mayor.

 

Tan rápido e inevitablemente a medida que estos Universos se expanden, el espacio-tiempo que los contiene se expande aún más rápidamente, separándolos unos de otros, y asegurando que nunca se encontrarán dos Universos.

 

Suena como una imagen de fantasía:

La idea científica de un multiverso...

Pero si la ciencia que aceptamos hoy es correcta, no solo es una idea válida, es una consecuencia inevitable de nuestras leyes fundamentales.

 

 

Concepción a escala logarítmica del artista del universo observable. Tenga en cuenta que estamos limitados en cuanto a lo que podemos ver por la cantidad de tiempo que ha ocurrido desde el gran Big Bang: 13.8 mil millones de años, o (incluida la expansión del Universo) 46 mil millones de años luz.

Crédito de la imagen: usuario de Wikipedia Pablo Carlos Budassi.


La idea del Multiverso tiene sus raíces en la física, que es requerida para describir el Universo que vemos y habitamos hoy.

 

Por todas partes que miramos en el cielo, vemos estrellas y galaxias, agrupadas en una gran red cósmica. Pero cuanto más lejos en el espacio miramos, más atrás en el tiempo también miramos.

 

Las galaxias más distantes son más jóvenes y, por lo tanto, menos evolucionadas.

 

Sus estrellas tienen menos elementos pesados en ellas, parecen más pequeñas a medida que ocurren menos fusiones, hay más espirales y menos elípticas (que tardan en formarse a partir de las fusiones), y así sucesivamente.

 

Si vamos hasta los límites de lo que podemos ver, encontramos las estrellas más tempranas en el Universo, y luego una región de oscuridad más allá de eso, donde la única luz es el resplandor restante del Big Bang.

 

 

Mirando objetos cada vez más distantes en el Universo nos los revela cuando éstos se fueron retrocediendo en el tiempo, retrocediendo hasta antes de que hubiera átomos, hasta el Big Bang.

Crédito de la imagen: NASA, ESA y A. Feild (STScI).


Pero el Big Bang en sí, que se produjo en todas partes a la vez hace unos 13.8 mil millones de años, no fue el "comienzo" del espacio y el tiempo, sino el comienzo de nuestro universo observable.

 

 Antes de eso, hubo una época conocida como inflación cósmica, donde el espacio mismo se expandió exponencialmente, lleno de energía inherente al tejido del espacio-tiempo.

 

La inflación cósmica es en sí misma un ejemplo de una teoría que surgió y reemplazó a la que la precedió, en cuanto a que

  1. Fue consistente con todos los éxitos del Big Bang y abarcó toda la cosmología moderna.
     

  2. Explicó una serie de problemas que el Big Bang no pudo resolver, incluyendo por qué el Universo tenía la misma temperatura en todas partes, por qué era tan plano espacialmente y por qué no había reliquias de alta energía sobrantes como los monopolos magnéticos.
     

  3. E hizo muchas nuevas predicciones distintas que podrían probarse por observación, la mayoría de las cuales han sido confirmadas.

Sin embargo, también hay una consecuencia que la inflación predice, que no sabemos si podemos confirmar o no:

el multiverso...

 

 

La inflación hace que el espacio se expanda exponencialmente, lo que puede dar como resultado que cualquier espacio curvo preexistente se vea plano.

Crédito de la imagen: E. Siegel (L); Tutorial de cosmología de Ned Wright (R).


La forma en que funciona la inflación es haciendo que el espacio se expanda a una tasa exponencial.

 

Esto toma todo lo que existía antes del Big Bang caliente y lo hizo mucho, mucho más grande de lo que era anteriormente.

 

Hasta ahora tan bueno:

esto explica cómo conseguimos un Universo tan grande y uniforme.

Cuando termina la inflación, ese Universo se llena de materia y radiación, que es lo que vemos como el Big Bang caliente.

 

Pero aquí es donde se pone raro.

Para que termine la inflación, cualquiera que sea el campo cuántico es el responsable, tiene que desplazarse desde el estado inestable de alta energía que conduce a la inflación a un estado de equilibrio de baja energía.

Esa transición, y "rodar" hacia el valle, es lo que hace que la inflación llegue a su fin y cree la gran explosión del Big Bang.

 

 

Si la inflación fuera un campo clásico, obtendría la inflación mientras el valor del campo permaneciera grande, pero a medida que se redujera, digamos, al rodar por el valle, la inflación llegaría a su fin y recalentaría el Universo.

Crédito de la imagen: E. Siegel / Beyond the Galaxy.

 

Pero cualquier campo que sea responsable de la inflación, como todos los demás campos que obedecen las leyes de la física, debe ser un campo cuánticamente inherente en la naturaleza.

 

Como todos los campos cuánticos, se describe mediante una función de onda, con la probabilidad de que esa onda se extienda a lo largo del tiempo.

 

Si el valor del campo se desplaza lentamente, lo suficiente cuesta abajo, entonces la dispersión cuántica de la función de onda será más rápida que la tirada, lo que significa que es posible, incluso probable, que la inflación termine más lejos de terminar y dar. subir a un Big Bang al pasar el tiempo.

 

 

Si la inflación es un campo cuántico, entonces el valor del campo se extiende a lo largo del tiempo, con diferentes regiones del espacio que toman diferentes realizaciones del valor del campo. En muchas regiones, el valor de campo terminará en el fondo del valle, terminando con la inflación, pero en muchas más, la inflación continuará, arbitrariamente en el futuro.

Crédito de la imagen: E. Siegel / Beyond The Galaxy.


Debido a que el espacio se está expandiendo a una tasa exponencial durante la inflación, esto significa que se van creando más regiones del espacio de manera exponencial a medida que pasa el tiempo

 

En unas pocas regiones, la inflación llegará a su fin:

donde el campo rueda hacia el valle.

Pero en otros, la inflación continuará, dando lugar a más y más espacio alrededor de cada región donde termina la inflación.

 

La tasa de inflación es mucho más rápida que incluso la tasa máxima de expansión de un Universo lleno de materia y energía, por lo que en muy poco tiempo, las partes infladas se hacen cargo de todo.

 

De acuerdo con los mecanismos viables que nos dan suficiente inflación para producir el Universo que vemos, hay muchas más regiones del espacio que rodean el nuestro, donde la inflación terminó, donde la inflación no termina de inmediato.

 

 

Dondequiera que se produzca la inflación (cubos azules), se generan exponencialmente más regiones del espacio con cada paso adelante en el tiempo. Incluso si hay muchos cubos donde termina la inflación (X rojas), hay muchas más regiones donde la inflación continuará en el futuro. El hecho de que esto nunca llegue a su fin es lo que hace que la inflación sea "eterna" una vez que comienza.

Crédito de la imagen: E. Siegel / Beyond the Galaxy.

 

De aquí es de donde viene el fenómeno conocido como inflación eterna.

 

Donde termina la inflación, obtenemos un gran Big Bang y un Universo, del cual podemos observar parte del que nos encontramos, muy parecido al nuestro. (Denotado por la "X" roja arriba).

 

Pero donde la inflación no termina, eso produce más espacio de inflado, lo que da lugar a algunas regiones que tendrán grandes explosiones causales desconectadas de la nuestra, y otras regiones que continuarán inflando.

 

Y así continuamente...

 


Tan vasto como es nuestro Universo observable y todo lo que podemos ver, es solo una pequeña fracción de lo que debe estar ahí fuera.

Crédito de la imagen: NASA, ESA, R. Windhorst, S. Cohen y M. Mechtley (ASU), R. O'Connell (UVa), P. McCarthy (Carnegie Obs), N. Hathi (UC Riverside), R. Ryan (UC Davis), y H. Yan (tOSU).

 

De esto se trata el Multiverso, de grandes Universos, mucho más grande que la escasa parte que nos es observable, que se crea constantemente en este espacio de inflado exponencial.

 

Es importante reconocer que el Multiverso no es una teoría científica en sí misma. No hace predicciones para ningún fenómeno observable al que podamos acceder desde nuestro propio bolsillo de existencia.

 

Más bien, el Multiverso es una predicción teórica que surge de las leyes de la física tal como se comprenden mejor hoy.

 

Es quizás incluso una consecuencia inevitable de esas leyes:

Si tienes un Universo inflacionario gobernado por la física cuántica, esto es algo que estás destinado a terminar. 

 

Si bien se predice que muchos Universos independientes se crearán en un espacio-tiempo inflado, la inflación nunca termina en todas partes a la vez, sino solo en áreas distintas e independientes separadas por el espacio que continúa inflando. De aquí proviene la motivación científica para un Multiverso.

Crédito de la imagen: Karen46 / FreeImages.


Es posible que nuestra comprensión del estado antes del Big Bang caliente sea incorrecta, y que nuestras ideas sobre la inflación sean completamente erróneas para esta aplicación.

 

Si ese es el caso, entonces la existencia de un Multiverso no es una conclusión inevitable, sino la predicción de un estado eternamente inflado, donde un número incontable de Universos de bolsillo nacen y se alejan entre sí, es una consecuencia directa. De nuestras mejores teorías actuales, si son correctas. 

¿Qué es el Multiverso, entonces...?

 

Puede ir más allá de la física y ser la primera "metafísica" motivada físicamente que hayamos encontrado.

 

Por primera vez, comprendemos los límites de lo que nuestro Universo puede enseñarnos. Hay información que necesitamos, pero que nunca obtendremos, para elevarla al ámbito de la ciencia comprobable.

 

Hasta entonces, podemos predecir, pero ni verificar ni refutar, el hecho de que nuestro Universo es solo una pequeña parte de un reino mucho más grande:

el multiverso…