NeoFronteras

Polémica sobre el multiverso

Área: Espacio,Física — Domingo, 6 de abril de 2014

El resultado de BICEP2 resucita polémica sobre el multiverso, el principio antrópico y sobre la falsabilidad de ciertas teorías e hipótesis.

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El reciente anuncio de la detección de modos-B primordiales de polarización en el fondo cósmico de microondas ha levantado bastante revuelo en el mundillo académico. No es para menos, pues algunas hipótesis de trabajo se van a quedar obsoletas si todo esto se confirma.
El resultado parece confirmar algunos modelos de inflación cósmica primordial, modelos que predicen una realidad mucho mayor de la que vemos: una suerte de multiverso.
Según el modelo inflacionario, una fracción de segundo tras el Big Bag el espacio que conforma el Universo se expandió a una velocidad superlumínica de tal modo que cualquier volumen aumentó su tamaño de 20 a 90 órdenes de magnitud. Nosotros sólo podemos ver una pequeña región de toda la realidad: aquella que está a menos de 13.500 millones de años luz, pues a la luz no le ha dado tiempo de viajar más. Es lo que llamamos universo visible.
Es fácil asimilar que hay universo más allá de esa frontera causal, pero la inflación tiene más consecuencias. Una vez se introduce el concepto ya no hay manera de parar la inflación y esta prosigue de manera imparable. Los modelos de inflación parecen predecir de forma natural la inflación eterna. No habría nada especial acerca del evento que hemos denominado Big Bang, sería un evento que se puede dar una y otra vez.
En las regiones en donde se detiene se forma una burbuja estable, nosotros viviríamos en una pequeña región de una ellas. Cada burbuja sería lo que llamamos un universo, pero la inflación prosigue en otras regiones de la “realidad”. Las burbujas generan otras burbujas y así sucesivamente.
Ahora llega lo más interesante, cada una de esas burbujas tendría unas características distintas, de tal modo que la densidad materia, por ejemplo, no sería suficiente como para formar galaxias, estrellas y planetas. O, por el contrario, la densidad de materia es tan grande que todo termina colapsando en agujeros negros. Algo similar puede pasar con la constante cosmológica, cuyo valor altera profundamente el destino de cualquier universo.
Pero la situación puede ser aún mucho peor, pues puede que cada burbuja tenga incluso sus propias leyes físicas y que, por ejemplo, la carga del electrón que conocemos sea distinta en algunas de esas burbujas. Pero la vida tal y como la conocemos sólo es posible bajo pequeños cambios en los parámetros del universo y bajo cambios muy pequeños en las leyes físicas.
Esta situación de un multiverso en el que en sólo una pequeña fracción de universos es capaz de sustentar la vida se da de vez en cuando en diversos modelos y teorías. Así por ejemplo, se llevan la palma las ideas de cuerda (llamar teoría científica a estas ideas es excesivo), pues predicen un número elevadísimo de estados de vacío, es decir, un número ingente de posibilidades de crear un universo.
El primer problema sobre el multiverso es que no parece una idea científica, pues, por definición, todo lo que observable forma parte del Universo. Así que si lo observamos entonces pertenece al mismo y no es otro universo. Pero si no lo observamos y pertenece a otro universo entonces no podemos hacer ciencia. La idea básicamente no es testable, como dicen los anglosajones. Como podemos ver es un problema epistemológico grave.
Los intentos que ha habido de detectar huellas de otros universos en el fondo cósmico de microondas han sido infructuosos.
Los físicos favorables al multiverso suelen recurrir al principio antrópico, principio que no parece explicar nada. Según este principio, si los parámetros y leyes físicas de nuestro universo parecen ajustados finamente para la vida es porque nosotros estamos aquí, es natural que nos parezcan especiales. En los incontables universos sin vida no hay nadie para plantearse la mala suerte que han tenido. A veces se usa la analogía de los exoplanetas. La mayoría no contienen vida, pero unos cuantos planetas (o al menos uno: la Tierra) tienen las condiciones para mantener la vida y encima la misma se ha dado en ellos.
Abdrei Linde, Alan Guth y otros parecen estar cómodos con este principio antrópico. Según estos y otros físicos teóricos, si se comprueba que una teoría cosmológica es correcta a través de observaciones y esa teoría predice el multiverso entonces hay que admitir la existencia de ese multiverso aunque no lo podamos ver.
Pero filosóficamente la situación en la que se admite el principio antrópico como explicación a las leyes física es nefasta para otros físicos teóricos. Si toda ley física es posible entonces ¿cuál es la función del físico? Asumir el principio antrópico es rendirse en la búsqueda de una explicación de por qué las leyes son como son. Si nuestros antepasados hubieran pensado que el mundo es como es porque es como es entonces no hubiéramos desarrollado la ciencia y estaríamos en la cavernas relatando mitos a cual más absurdo que nos dijera por qué el mundo es como es y cómo hemos de vivir y actuar en el día a día.
¿Son las leyes físicas conocidas las únicas autoconsistentes posibles?, ¿hay restricciones en la conformación de leyes físicas?, ¿qué libertad hay a la hora de elegir posibles leyes físicas? No parece que el principio antrópico pueda contestar a ninguna de estas preguntas
Peter Woit (Columbia University) ha dicho que el multiverso funciona en este caso como una excusa multipropósito para no ser capaz de explicar nada acerca de ninguna física. “Considero que semejante visión es una rendición en la búsqueda de un verdadera explicación científica”, ha dicho Paul Steinhardt (Princeton University).
Estos y otros físicos acusan a las teorías inflacionarias, con sus cohortes de universos burbuja, de no ser falsables y sobre las que no se pueden hacer predicciones. Una idea que no sea testable no es científica por definición al no poderse diseñar experimentos u observaciones que permitan comprobar si son correctas o no. Linde se defiende diciendo que si se encuentran pruebas de la inflación necesariamente hay que admitir el multiverso y que los que así no lo ven es que no están prestando atención. Peter Coles (University of Sussex) se defiende de esta visión: “quizás hay una parte del multiverso en el que los resultados de BICEP2 proporcionan pruebas del multiverso, pero no creo que vivamos allí”.
En este asunto ya se propusieron ideas interesantes en el pasado. Así por ejemplo, Lee Smolin propuso que la generación de universos (a través de procesos distintos a la inflación) va generando otros universos bajos unas leyes similares a la selección natural. De este modo, aunque la vida no sea posible en un principio, los sucesivos universos son seleccionados según sus parámetros y leyes en virtud de su capacidad de generar vida. Esta idea, aunque muy especulativa, liquida el principio antrópico al proporcionar un mecanismo de ajuste. No hay una infinidad de universos sin vida, sino que, según avanza el tiempo (Smolin considera una especie de línea temporal exterior), se van generando más y más universos con vida. Incluso ha propuesto ciertos modos de confirmar experimentalmente su teoría.
Roger Penrose también ha hablado sobre los resultados de BICEP2 en una entrevista reciente en la PRI. Según él, los resultados medidos son correctos, pero su interpretación no. Los modos-B no se deberían a las ondas gravitatorias producidas por la inflación, sino que se deberían a la existencia de campos magnéticos de universos previos. Todo ello según su teoría de un universo cíclico conforme. A esos universos los denomina eones y se sucederían uno detrás de otro de manera interminable. No hay universos paralelos o un multiverso, sino un único universo que se genera una y otra y vez. Cada eon dejaría huellas de su existencia en los siguientes eones. Lo que llamamos la singularidad del Big Bang puede verse, según él, usando ciertos artefactos matemáticos, como el futuro distante de un eon previo.
A veces da la impresión de que no se avanza nada en Cosmología y que las mismas ideas incompatibles entre sí aparecen una y otra vez.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4403

Fuentes y referencias:
Hallan modos-B en el fondo cósmico.
Sobre el significado del resultado de BICEP2.
Ilustración: Shutterstock/Victor Habbick.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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103 Comentarios

  1. tomás:

    Querido y pacienzudo Neo:
    Pero yo no me estoy imaginando el universo desde el exterior.
    En uno de los artículos de la recomendación de Pocosé, el titulado “Modelos simples de creación”, comienza diciendo que “Todo nuestro universo observable, con unos 90 mil millones de años luz de diámetro…”, (aunque he podido leer en algún otro lugar algo más de 40 x 10^9 años luz, y supongo que la diferencia está en cual sea el “orden de magnitud” que se tome entre 20 y 90 a que se refiere nuestro artículo y mi comentario 25).
    Esto lo puedo admitir porque, como en algún comentario dices, nuestro universo observable no puede superar los -más o menos- 13500 o 13800 Mal por no haber tenido tiempo la luz de las formaciones lejanas de alcanzarnos, o porque a esa distancia -los 90 o 40- la expansión es ya más rápida que la radiación.
    El caso es que, en un momento dado de la gran inflación, puedo tomar como lugar de origen de nuestra Tierra y, por tanto, del observador un punto interior cualquiera e imaginar cómo sigue expandiéndose. En un Big Bang de origen puntual, si durante esa expansión estoy en el borde, tendré problemas pues, más tarde, mi esfera de universo observable puede estar bañada por un FCM con una clara direccionalidad. Sin embargo esto no ocurriría si el Big Bang se hubiese dado en extenso infinito.
    Sin embargo en cualquier otro lugar en el que el origen de nuestro Sistema Solar -por ejemplo- estuviese algo alejado del límite, al estar sujetos a esos 13 mil y pico Mal, la radiación, también vendría uniforme, tal como sucede.
    Resumiendo: O el Big Bang se inició en un extenso infinito -que no descarta el que cada punto fuera capaz de la gran expansión- o nuestra posición no estuvo muy próxima al límite.
    Y para esto, te aseguro que no preciso ver el universo desde fuera. Puedo perfectamente pensarme dentro de él en todo momento desde un instante casi inicial de la gran inflación.
    Un fuerte abrazo.

  2. Pocosé:

    Estimado Tomás:
    Hay zonas del conocimiento a las que la imaginación de momento no es capaz de llegar (al menos la mía). En la en analogía del globo que se hincha hay que tener en cuenta que el Universo esta limitado la superficie (bidimensional) exterior de la goma del globo, no existe nada ni en el interior del globo, ni en el exterior de él. Pero el Universo es tridimensional e ilimitado y es en esta conversión donde mi imaginación no alcanza.
    Un fuerte abrazo.

  3. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Eso ya lo hemos discutido. El universo visible se ve como si tuviera 13.800 millones de años luz de radio porque la luz que vemos se emitió en esa época. Las galaxias que la emitieron ya están mucho más lejos, así que el universo visible ya debe ser mucho más grande, cuánto depende del cálculo.

    Por lo de más:

    El universo es ilimitado y posiblemente infinito en su totalidad.

    Probablemente el Universo no tiene un origen puntual. La situaciones de singularidad dan problemas, así que la premisa posiblemente sea falsa.

    No hay una clara direccionalidad, de hecho no hay direccionalidad hasta lo que se ha medido con cierta precisión.

    Efectivamente, los habitantes de Andrémeda ven un universo visible ligeramente distinto al nuestro pero casi igual, incluyendo el FCM.

    No estamos en un punto privilegiado.

    No se sabe todo sobre el Big Bang, ni mucho menos.

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