El multiverso: es sospechosamente improbable que nuestro universo exista, a menos que sea uno de muchos

Reeditado por Platón

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Es fácil imaginar otros universos, gobernados por leyes de la física 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 para los físicos, incluyéndome a mí. he tratado de responder por 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 simplemente no pueden producir suficiente energía para replicar las condiciones extremas que prevalecieron en el primer nanosegundo.

Pero esperamos que sea en esa primera fracción de segundo cuando se imprimieron las características clave de nuestro universo.

Las condiciones del universo se pueden describir a través de su “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 estos que representan los tamaños y las fuerzas de parámetros como las masas de partículas, las fuerzas o la expansión del universo. Pero nuestras teorías no explican qué valores deberían tener estas constantes. En cambio, tenemos que medirlos y conectar sus valores en 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. físicos haber descubierto que si ajustamos algunos de estos parámetros en solo un pequeño porcentaje, dejaría nuestro universo sin vida. El hecho de que la vida exista, por lo tanto, requiere 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 podría ser totalmente inadecuado para la vida. Pero unos pocos deberían, estadísticamente hablando, ser favorables a la vida.

¿Revolución inminente?

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

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

Este dominio vasto (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, lo que sugiere que el universo primitivo atravesó un período en el que duplicó su tamaño cada billonésima de una billonésima de una billonésima de segundo tiene una verdadera apoyo observacional. 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, incluidos 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 lugar a un nuevo universo.

Teoria de las 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 que las que experimentamos. Estas dimensiones adicionales, sugiere, están tan compactadas que no las notamos todas. Y cada tipo de compactación 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.

Imagen de galaxias. — Solo podemos ver una fracción del universo. Crédito de la imagen: NASA/Telescopio espacial James Webb

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 de parámetros permitiría que emerja la complejidad y cuál conduciría a un universo estéril o ". cosmos nacido muerto. Emocionantemente, esto está en curso, con la investigación reciente sugiriendo que podrías imaginar universos que son incluso más amigables con la vida que el nuestro. Sin embargo, la mayoría de los "ajustes" de las constantes físicas harían que un universo naciera muerto.

Dicho eso, algunos no me 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 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 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?

¿Física o Metafísica?

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

En última instancia, no sabemos si hay otros Big Bangs. Pero no son 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 si predijo múltiples Big Bangs, debemos 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 lo que el físico Roger Penrose dice sobre lo que sucede allí—su teoría ha ganado credibilidad al estar de acuerdo con muchas cosas que podemos observar.

Hace unos 15 años, estaba en un panel en Stanford donde se nos pidió con qué seriedad nos tomamos el concepto del multiverso, en la escala "¿apostarías tu pez dorado, tu perro o tu vida" en él? Dije que estaba casi al nivel de un perro. Linde dijo que casi apostaría su vida. Más tarde, al ser dicho 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 "ajá" 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 las especies posthumanas, por más deprimentes o estimulantes que sean, según el gusto. Pero no es razón para descartar el multiverso como poco científico.

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

Crédito de la imagen: Lanju Fotografía / Unsplash