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por Aurélien Barrau
ocho Diciembre 2007


del Lugar Web Tendencias21


Nuestro cosmos podría ser solamente un islote apartado dentro de un enorme “multiverso”. Muchos modelos actuales, así sean aceptados (como la relatividad general) o bien especulativos (como la teoría de cuerdas), conducen naturalmente a multiversos. Estos universos múltiples no son teorías, sino más bien consecuencias de teorías elaboradas para contestar a cuestiones concretas de la física de partículas o bien de la gravitación. Muchos inconvenientes centrales de la física teorética –complejidad y naturalidad- hallan de esta forma una explicación natural. Esta propuesta revolucionaria no está no obstante exenta de riesgos ideales y demanda una profunda reflexión epistemológica.


Aurélien Barrau


Aurélien Barrau, físico del Laboratorio de Física Subatómica y de Cosmología de Grenoble, fue en dos mil seis Premio Internacional Bogoliubov para jóvenes científicos por sus investigaciones sobre “los fenómenos cuánticos en las cercanías de los orificios negros”. El artículo que ahora reproducimis se publicó originalmente en el CERN Courier, Diciembre dos mil siete, págs. trece-dieciseis. Se reproduce con autorización del CERN Courier y de su autor.


Traducción del ingles: Yaiza Martínez.


¿Es nuestro cosmos en conjunto una pequeña isla contenida en un meta-planeta interminablemente amplio y diversificado?


Este hecho podría ser una de las más esenciales revoluciones en la historia de las cosmogonías o bien, al contrario, únicamente una falsa declaración que refleja nuestra incapacidad de entendimiento de la mayor parte de las leyes esenciales de la física.


La idea en sí no es nueva: desde Anaximandro hasta David Lewis, los pensadores han considerado a fondo este hecho dudoso. Lo que resulta en especial interesante actualmente es que surge, prácticamente de forma natural, desde ciertas de nuestras mejores –aunque a menuda más especulativas- teorías físicas. El multiverso no es un modelo, sino más bien una consecuencia de nuestros modelos. Ofrece una entendimiento obvia de la particularidad del estado físico de nuestro cosmos. La propuesta es atrayente y admisible, mas precisa de una profunda reconsideración de la física actual.


A primera vista, el multiverso semeja reposar fuera de la ciencia pues no puede ser observado. ¿De qué forma –siguiendo la prescripción de Karl Popper- puede una teoría ser refutada si no podemos revisar sus predicciones? Esta forma de meditar no es realmente adecuada en el caso del multiverso por múltiples razones. Primeramente, las predicciones pueden efectuarse en el multiverso: este nos conduce solo a resultados estadísticos, mas asimismo es verdad que cualquier teoría física de nuestro cosmos se debe tanto a las fluctuaciones cuánticas esenciales como a la medición de incertidumbres.


En segundo sitio, jamás ha sido preciso revisar todas y cada una de las predicciones de una teoría para considerarla a nivel científico lícita. La relatividad general, por servirnos de un ejemplo, ha sido verificada extensamente en el planeta perceptible y esto nos deja aplicarla a los orificios de verme, aun pese a que resulta imposible entrar en ellos para probarla.


Por último, el racionalismo crítico de Popper no representa la última palabra en la filosofía de la ciencia.


Sociólogos, estudiosos de la estética y epistemólogos han probado que hay otro criterio de definición que estimar. La historia nos recuerda que la definición de ciencia solo puede proceder de la praxis: ningún área en actividad de la creación intelectual puede ser rigurosamente acotada desde fuera. Si los científicos precisan alterar las fronteras de su campo de investigación, sería bastante difícil justificar una fórmula filosófica que los prevenga de hacerlo. Ocurre lo mismo en arte: prácticamente todas las innovaciones artísticas del siglo veinte han transgredido la propia definición de arte legada por la estética del siglo XIX.


Al igual que la ciencia y los científicos, el arte viene definido desde el interior, por los propios artistas.



Una posibilidad real


Por todas y cada una estas razones, se debe estimar con seriedad la posibilidad de que vivamos en un multiverso. Esto podría asistir a entender los inconvenientes de la dificultad y de la sencillez. El hecho de que las leyes y acuerdos de la física parezcan tan afinados para permitir la existencia de la vida en ingentes cantidades provenientes de valores exageradamente “improbables”, resulta obvio desde la suposición de que nuestro cosmos es solo una pequeña una parte de un amplio multiverso, en el que las distintas zonas presentan leyes diferentes.


Desde esta perspectiva, vivimos en una de las áreas “antrópicamente favorables”. (En cosmología el principio antrópico establece que cualquier teoría válida sobre el cosmos debe ser consistente con la existencia del humano. N. de la R.)


Esta selección antrópica tiene dimensión rigurosamente teleológica y no teológica, sin relación con cualquier clase de “diseño inteligente”. No sería otra cosa que la generalización evidente del efecto de selección que ha de ser considerado en nuestro cosmos. Cuando se maneja cualquier muestra, resulta imposible no preguntarse si es representativa del conjunto entero, y esta cuestión como es natural debe extenderse cuando se considera nuestro cosmos en el multiverso.


El multiverso no es una teoría. Aparece a consecuencia de ciertas teorías, que además de esto tienen otras predicciones que pueden probarse en nuestro cosmos.


Existen muchos tipos diferentes de multiversos posibles, en dependencia de las teorías particulares, estando ciertas de ellas aun probablemente entretejidas.



El multiverso más elemental


El multiverso más elemental es sencillamente el espacio infinito pronosticado por la relatividad general –al menos para las geometrías plana y también hiperbólica-.Un número infinito de volúmenes de Hubble (o bien cosmos perceptible, N. de la R.) debería ocupar este meta-planeta. En una situación de este modo, cualquier cosa posible (por poner un ejemplo, compatible con las leyes de la física como las conocemos) podría acontecer. Esto es auténtico por el hecho de que un evento con una probabilidad no desvanecida debe darse en algún sitio, si el espacio es infinito.


La estructura de las leyes de la física y de los valores de los factores esenciales no puede ser explicada por este multiverso, mas numerosas circunstancias concretas sí pueden entenderse desde las escojas antrópicas. Ciertos lugares son, por servirnos de un ejemplo, menos homogéneos que nuestro volumen de Hubble, conque no podríamos vivir en ellos pues son menos propicios para la vida que nuestro cosmos, en el que las fluctuaciones principales están de forma perfecta adaptadas para dar sitio a la capacitación de estructuras.


La relatividad general asimismo se encara al tema del multiverso cuando trata los orificios negros. La máxima extensión analítica de la geometría de Karl Schwarzschild, como se expone de conformidad con los diagramas de Penrose-Carter, muestra que podría observarse otro cosmos desde el interior de un orificio negro. Se sabe de forma segura que esta interesante característica desaparece cuando el colapso se considera dinámicamente.


La situación se vuelve no obstante todavía más interesante en los orificios negros, cargados eléctricamente y rotantes, en los que un conjunto infinito de universos con gravedad atrayente o bien repugnante aparecen en el diagrama. Los orificios de verme que seguramente conectan estos universos son exageradamente inestables, mas eso no altera el hecho de que esta solución revela en sí otros universos (o bien otras unas partes de nuestro cosmos, conforme la topología), alcanzables o bien no. Este multiverso es, pero, muy especulativo, y podría ser solo una entelequia matemática.


Aún más, nada nos deja entender de forma explícita como se ha formado.



Pluriverso y orificios negros


Un pluriverso considerablemente más interesante está asociado con el interior de los orificios negros cuando se tienen presente las correcciones cuánticas a la relatividad general. Los saltos deberían reemplazar a las peculiaridades en la mayor parte de las aproximaciones a la gravedad cuántica, y esto conduce a una zona del espacio-tiempo en expansión dentro del orificio negro, que puede ser considerada como un cosmos.


En este modelo, nuestro cosmos podría haber sido creado por un proceso de este género, y podría tener asimismo un elevado número de universos descendientes, merced a sus abundantes orificios negros estelares y supermasivos.


Este hecho podría conducir a una suerte de selección natural cosmológica en la que las leyes de la física tendiesen a aumentar al máximo el número de orificios negros (por el hecho de que esta clase de universos producen más universos del mismo tipo).


Por otro lado, asimismo dejaría diferentes pruebas posibles de observación que podrían rebatir la teoría y que no se consolidarían en el empleo de ningún razonamiento antrópico.


Sin embargo, no está claro de qué forma las incesantes de la física podrían ser heredadas de un cosmos progenitor por los universos descendientes con solo pequeñas alteraciones arbitrarias, y el modelo detallado relacionado con este escenario todavía no existe.



Multiverso y Teoría de Cuerdas


Uno de los multiversos más ricos es el asociado con el descubrimiento alucinante de la cosmología inflacionaria y la teoría de cuerdas. Por una parte, la inflación eterna puede ser comprendida considerando un campo escalar masivo que tendría fluctuaciones cuánticas que, en medio de las zonas, acrecentarían su valor. En la otra mitad, las fluctuaciones reducirían el valor del campo.


En la mitad en que los campos aumentan, la cantidad extra de densidad de energía produciría una expansión del cosmos más veloz que en la otra mitad, en la que los campos reducen.


Tras un tiempo, más de la mitad de las zonas tendrían un valor mayor que el del campo, sencillamente por el hecho de que se expanden más veloz que en las zonas de campo enclenque. La media del valor del volumen del campo se elevaría entonces, y siempre y en todo momento habría zonas en las que el campo es alto: la inflación se transformaría en eterna.


Las zonas en las que el campo escalar oscilaría a la baja se desgajarían del árbol de inflación eterna y saldrían de la inflación.



Tercer cambio de paradigma


Por otro lado, la teoría de cuerdas ha afrontado últimamente un tercer cambio de paradigma. Tras las revoluciones de la supersimetría y de la dualidad, ahora tenemos el “paisaje”. Esta metáfora hace referencia a un enorme número (quizás diez elevado a quinientos) de posibles falsos vacíos de la teoría. Las leyes de la física conocidas podrían sencillamente corresponder a una isla concreta entre otras. El elevado número de posibilidades brota desde diferentes elecciones de variedades de Calabi-Yauh y de diferentes valores de flujos imantados extendidos sobre diferentes ciclos de homología.


Entre otros misterios, el impresionantemente extraño valor de la incesante cosmológica (¿por qué razón están los ciento diecinueve primeros decimales del valor “natural” precisamente compensados por ciertos fenómenos enigmáticos, mas no los ciento veinte primeros?) podría aparecer sencillamente con un efecto de selección antrópica, en un multiverso donde prácticamente cada valor posible está concretado en algún sitio.


En esta etapa, cada cosmos-burbuja está asociado con una realización de las leyes de la física y contiene en sí un espacio infinito en el que todos y cada uno de los fenómenos contingentes ocurren en algún sitio. Puesto que todas y cada una de las burbujas se hallan desconectadas causalmente por siempre (debido a la veloz “creación espacial” por la inflación), no sería posible viajar y descubrir nuevas leyes físicas.


Este multiverso –si fuera auténtico- supondría un cambio radical en nuestra profunda entendimiento de la física. Las leyes resurgirían como géneros de fenómenos; el precepto ontológico de nuestro cosmos habría de ser descuidado. En otros lugares del multiverso existirían otras leyes, otras incesantes, otra cantidad de dimensiones; y nuestro planeta sería solo una pequeña muestra.


Esto podría suponer la cuarta herida narcicista, tras las producidas por Copérnico, Darwin y Freud.


Multiverso y mecánica cuántica


La mecánica cuántica se halla seguramente entre las primeras ramas de la física que han conducido a la idea del multiverso. En ciertas situaciones, pronostica de forma ineludible la superposición.


Para evadir la existencia de los gatos de Schrödinger macroscópicos, simultáneamente fallecidos y vivos, Bohr introdujo un postulado de reducción que presenta 2 desventajas considerables: la primera, que lleva a una interpretación filosófica exageradamente complicada en la que la correspondencia entre las matemáticas latentes de la teoría física y el planeta real dejaría de ser isomórfica (cuando menos no lo sería en todos y cada uno de los tiempos) y, seguidamente, viola la unitariedad (una propiedad matemática de las ecuaciones, N. de la R.). Ningún fenómeno físico conocido – ni todavía la evaporación de los orificios negros en las descripciones modernas- hace esto.


Existen buenas razones para estimar con seriedad la interpretación de muchos mundos de Hugh Everett. Cada resultado posible de cada evento puede definirse o bien existir en su historia o bien cosmos, por medio de la decoherencia cuántica, contra el colapso de la función de onda.


En otras palabras, hay un planeta donde el gato ha muerto y otro en el que prosigue vivo. Esto es, sencillamente, una forma de ajustarse rigurosamente a las ecuaciones esenciales de la mecánica cuántica. Los mundos no se hallan separados espacialmente, sino existirían más como universos “paralelos”.


Esta interpretación sorprendente soluciona ciertas paradojas de la mecánica cuántica, mas resulta vaga en lo concerniente a la determinación del instante en que los universos se concretan.


Este multiverso es complejo y, en dependencia de la naturaleza cuántica de los fenómenos de otros géneros de multiversos, podría producir niveles aproximadamente altos de diversidad.



El Multiverso, una consecuencia

También, pueden imaginarse multiversos más especulativos, relacionados con un género de democracia matemática platónica o bien con el relativismo nominalista. En todos y cada caso, resulta esencial resaltar que el multiverso no es una hipótesis inventada para responder a una cuestión concreta. Sencillamente, es una consecuencia de una teoría generalmente construida con otro propósito.


Lo curioso es que esta consecuencia asimismo soluciona muchos inconvenientes complejos y naturales. En la mayor parte de los casos, aun semeja que la existencia de muchos mundos se aproxima al comienzo de economía de Ockham, que determina que la asunciones ad hoc deberían añadirse a los modelos para evitar la existencia de otros universos.


Con un modelo dado, por poner un ejemplo, el paradigma de la inflación de las cuerdas, ¿es posible hacer predicciones en el multiverso? De entrada, sí, por lo menos en una aproximación de Bayes.


La probabilidad de observar el vacío i (y las leyes físicas asociadas) es sencillamente Pi = Piprior fi, donde Piprior viene determinado por la geografía del paisaje de la teoría de cuerdas y las activas de la inflación eterna, y el factor fi de selección caracterizaría los cambios para un observador para evolucionar en el vacío i.


Esta distribución otorga la probabilidad a un observador elegido de forma aleatoria para estar en un vacío dado. Meridianamente, las predicciones solo pueden hacerse por probabilidades, mas esto ya sucede en la física estándar.


El hecho de que podamos observar solo una muestra (nuestro cosmos) no cambia el procedimiento cualitativamente y todavía deja la refutación de modelos a determinados niveles dados de confiabilidad.


Las claves acá son las particularidades muy conocidas de la cosmología, aun en un universo:


Atajos técnicos


Sin embargo, esta aproximación estadística para testear el multiverso padece severos atajos técnicos. Primero, mientras que semeja natural identificar la probabilidad anterior con la fracción de volumen ocupada por un vacío dado, el resultado depende sensiblemente de la elección de una hiper-superficie afín al espacio en la que la distribución ha de ser evaluada. Este es el llamado “problema de medida” en el multiverso.


Segundo, es imposible administrar cualquier sensible estimación de fi. Esto requeriría de una entendimiento sobre lo que es la vida –e aun sobre lo que es la conciencia- y sencillamente queda fuera del alcance de momento. Excluyendo ciertos casos convenientes –como, por servirnos de un ejemplo, cuando todos y cada uno de los universos del multiverso presentan una característica dada que resulta incompatible con nuestro cosmos- es bastante difícil rebatir explícitamente un modelo en el multiverso. Mas la complejidad práctica no quiere decir que esto sea intrínsicamente imposible. El multiverso continúa en el campo de la ciencia popperiana.


Cualitativamente no difiere de otras propuestas relacionadas con las formas comunes de hacer física. Meridianamente, se precisan nuevas herramientas matemáticas y predicciones más ceñidas al paisaje (que esencialmente es absolutamente ignoto) a fin de que la falsabilidad sea algo más que un principio abstracto en este contexto.


Además, la falsabilidad es solo un criterio entre otros muchos posibles y seguramente no habría de ser sobredeterminado.



2 posibles hipótesis


Cuando encaramos la cuestión del increíble ajuste requerido por los factores esenciales de la física para permitir la urgencia de la dificultad, existen múltiples vías posibles de pensamiento.Si no se quiere usar a Dios o bien a un increíble azar que hayan provocado unas condiciones iniciales exageradamente precisas, quedan 2 hipótesis posibles.


La primera sería estimar que puesto que la dificultad –y, particularmente, la vida- es un proceso adaptativo, podría haber emergido en prácticamente cada género de cosmos. Esta es una contestación seductora, mas nuestro cosmos nos ha probado que la vida precisa de condiciones muy concretas para existir. Resulta bastante difícil imaginar la vida en un cosmos sin química o bien con otro número de dimensiones.


La segunda idea es admitir la existencia de muchos universos con diferentes leyes, y que estaríamos en uno de ellos, compatible con la dificultad. El multiverso no se imaginó para responder esta cuestión concreta, mas “espontáneamente” aparece en teorías físicas serias, con lo que puede ser considerado como la explicación más simple a la enigmática cuestión de la naturalidad.


Esto lógicamente no prueba que el modelo sea adecuado, mas se debe destacar que no hay en lo más mínimo un antropocentrismo “pre-copernicano” en este proceso de pensamiento.



¿Idea ilusoria?


Bien podría ser que la idea entera de múltiples universos sea ilusoria. Asimismo que el descubrimiento de las leyes más esenciales de la física vuelvan obsoletos los mundos paralelos en varios años o bien que con el multiverso la ciencia esté entrando en un camino sin retorno.


La prudencia es una máxima cuando la física nos habla de los espacios invisibles. Mas asimismo podríamos toparnos frente a un profundo cambio de paradigma que revolucionaría nuestra entendimiento de la naturaleza y que abriría nuevos campos de posibles pensamientos científicos.


Dado que descansa en la frontera de la ciencia, estos modelos son peligrosos, mas ofrecen una excepcional posibilidad para la correspondencia edificante con otras ramas del conocimiento humano.


El multiverso es una idea peligrosa mas, nuevamente, no debemos olvidar que el descubrimiento de nuevos mundos siempre y en toda circunstancia resulta peligroso.


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