Hablemos sobre el Multiverso

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Hablar del multiverso, normalmente es referirse a eternas crisis de continuidad en el mundo de los comics, o a películas o libros más próximos a la fantasía que a la ciencia ficción, sin embargo, la idea de la existencia de múltiples universos, similares o contrastantes con el nuestro, es una de las hipótesis sobre las que más se especula en el campo de la física teórica, muchas veces poniendo en discusión la frontera entre la ciencia y la filosofía, entre la física y la metafísica.

¿Qué es el universo y qué es el multiverso?

Llamamos universo a todo lo que existe, fundamentalmente está conformado por espacio vacío en el que se distribuye de forma más o menos homogénea tres componentes, un 4% de materia bariónica, 24% de materia oscura y 72% de energía oscura, en el caso de la materia bariónica y la materia oscura, formando estructuras similares a filamentos, organizados para formar una pseudo red, en la que se agrupan galaxias, y cúmulos de éstas, que conforman los nodos o intersección de los filamentos.

Ahora bien, desde hace algún tiempo se ha especulado sobre la posible existencia de otros universos como el nuestro, desarrollos recientes, como la teoría de cuerdas, han abierto más aún la puerta a hipótesis que sustentan la posible existencia de una cantidad, posiblemente infinita, de universos, e incluso, algunos científicos se han aventurado a presentar posibles evidencias de la existencia de los mismos.

Si bien la idea de la existencia de múltiples universos ha sido discutida por la filosofía desde hace mucho tiempo, el término Multiverso fue acuñado en 1895 por el psicólogo William James, quién lo uso para referirse a la diferenciación de un mundo espiritual de otro material; pero su primer uso en el contexto de la física, se le debe a Andy Nimmo, exvice-director de la British Interplanetary Society de Escocia quien, en 1960, lo usó como parte de una conferencia dictada sobre la interpretación de “múltiples mundos” en la física cuántica, de Hugh Everett.

¿Cuántos tipos de multiverso existen?

Existen fundamentalmente tres perspectivas de la idea de multiverso, la cosmológica, la de la mecánica cuántica y la matemática. Estas perspectivas pueden ser al mismo tiempo compatibles dentro de una estructura de niveles que fue propuesta por el cosmólogo Max Tegmark.

Perspectiva cosmológica

Esta perspectiva comprende los universos que Tegmark ha descrito como de nivel 1 y 2, desde este punto de vista pueden existir dos posibles tipos de multiversos, compatibles entre ellos, ambas predicciones son producto de la interpretación de la teoría de la inflación cósmica.

Predicción general de la inflación cósmica: desde la posición de la teoría de la inflación cósmica el universo como un todo sería infinito y podría abarcar infinitas esferas de Hubble. Una esfera de Hubble corresponde al volumen del universo que podría ser alcanzado por un observador, más allá de la esfera de Hubble el espacio se expande más rápido que la luz por lo que sería imposible alcanzar un objeto fuera de este recinto.

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Desde esta posición cada esfera correspondería a un universo inaccesible para los observadores situados la esfera contigua, todos los universos compartirían las mismas leyes físicas, pero no necesariamente la misma apariencia, pues las fluctuaciones en la inflación cósmica darían origen a diferentes configuraciones en la distribución de la materia, sin embargo es posible predecir que, universos como el nuestro, con una distribución medianamente uniforme de la materia, serían los predominantes.

Predicción de la teoría de la inflación cósmica caótica eterna: hipotéticamente el proceso de inflación cósmica pudiese continuar dándose eternamente y de forma caótica, generándose fluctuaciones en el campo de inflación, que podrían ser interpretados como big-bangs, en las cuales se formarían universos burbuja infinitos en los que, internamente, la inflación se haya detenido, así estos universos podrían existir distanciándose eternamente por el proceso de inflación caótica.

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Consecuencia de las fluctuaciones del campo de inflación, estas burbujas podrían tener diferentes constantes y dimensiones físicas, así como diferentes configuraciones de la materia que contienen, sin embargo, las leyes físicas serían las mismas en todos ellos. La comunicación entre estos universos estaría imposibilitada por el continuo crecimiento de espacio, producto de la inflación.

Desde la perspectiva cosmológica, ambos conceptos de multiverso podrían coexistir, conformando los niveles 1 y 2 de la clasificación de Tegmark. Así, un conjunto de infinitos volúmenes o esferas de Hubble, conformando un multiverso de nivel 1, compartirían un universo burbuja, dentro de un multiverso formado por infinitos de universos de este tipo, separados por una inflación cósmica caótica y continua, representando estas burbujas de universos, un multiverso de nivel 2.

Perspectiva de la Física Cuántica.

La perspectiva de la física cuántica es un producto directo de la naturaleza aleatoria de los fenómenos cuánticos, y expresada en la Interpretación de los Múltiples Mundos (IMM) del físico estadounidense Hugh Everett, desde esta posición, cualquier posible resultado de un fenómeno cuántico, sin importar su probabilidad, existe en alguna parte, como ejemplo clásico de esto se tiene el experimento del gato de Schrödinger; ya en una publicación previa, hablé, en un tomo más desenfadado sobre este experimento; según su interpretación clásica, mientras no se abra la caja, el estado del gato se podría describir como igualmente probable de estar vivo o muerto, pero al abrir, se colapsaría la función de onda y se definiría con 100% de certeza el estado de gato, vivo o muerto.

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Desde la posición de la IMM, en realidad al abrir la caja, existiría una bifurcación, en la que ambos estados estarían ocurriendo en paralelo, en dos universos diferentes, así existiría en algún lugar un universo donde el gato estaría vivo y otro donde habría muerto envenenado.

En esta interpretación la naturaleza aleatoria de la física cuántica, haría posible que existan infinitos universos en los que cada evento, sujeto a la aleatoriedad cuántica, genere bifurcaciones que den origen a universos paralelos.

La IMM da una interpretación de la física cuántica, en la cual los fenómenos discretos de cada universo pueden ser explicados por la física clásica, mientras que las aleatoriedad del multiverso requiere de la física cuántica.

Desde la perspectiva de los niveles de Tegmark, esta posición correspondería a un multiverso de nivel III, estos universos coexistirían en volúmenes de Hubble dentro de un mismo universo burbuja, compartiendo las mismas constantes y leyes físicas, que los otros volúmenes de la burbuja, mientras que su configuración dependería de cuan aleatoriamente alejados están de la bifurcación que les dio origen.

Perspectiva Matemática.

Desde esta posición, cualquier forma de universo posible, según estructuras matemáticas validas, debería existir, esto bajo la concepción de que, si el multiverso es infinito, cualquier universo factible matemáticamente, es decir que tenga una probabilidad no nula de existir, debería existir.

Esta perspectiva abre la posibilidad de existencia de universos en los que no sólo las condiciones iniciales, constantes fundamentales y configuración de la materia, sean diferentes, sino que también las leyes físicas pueden variar.

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Para Tegmark este tipo de multiverso, correspondería al nivel IV y sería la máxima jerarquía posible, pues desde la posición matemática, cualquier tipo de estructura podría ser definida, dando lugar a teorías del todo que permitieran explicar cualquier tipo de universo, por lo que no podría existir una jerarquía superior.

¿Cuáles son las hipótesis sobre el multiverso más destacadas?

Dentro de la clasificación de Tegmark y las posiciones; Cosmológica, de la Física Cuántica y Matemática, existen varias hipótesis que sopesan la existencia de múltiples universos, a continuación, se describirán las más destacadas.

1. Teoría de los Universos Fecundos: esta teoría se le debe al físico teórico Lee Smolin, quien propone que las leyes de la selección natural y la evolución pueden aplicarse a los universos, así se producirían y aun se producen múltiples universos, originados a partir del colapso de agujeros negros, los cuales tendrían variaciones de valores para las constantes y leyes físicas, producto de la mutación de los del universo que lo produjo, estos valores determinarían si el universo prospera o desaparece, por ser incompatible con la existencia.

2. Multiverso mosaico: el termino de multiverso mosaico fue acuñado por el físico teórico Brian Green, para referirse al tipo de multiverso del nivel I de la clasificación de Tegmark, el cual está formado por un espacio infinito, conformado por infinitos volúmenes o esferas de Hubble, situadas unas al lado de las otras, en este multiverso, un observador situado en un universo jamás podría alcanzar un punto del universo contiguo, pues más allá de la frontera de su universo, el espacio se expandiría a una velocidad mayor que la de la luz.

3. Multiverso inflacionario: este es el término acuñado por Brian Green para referirse a un multiverso de nivel II de la clasificación de Tegmark.

4. Multiverso cíclico: esta teoría se debe al físico teórico y cosmólogo, Rogert Penrose, quien pretende resolver el problema del Principio Antrópico¹, proponiendo la existencia de múltiples universos consecutivos, así, los universos se sucederían uno tras otro, viviendo diferentes eras, con la muerte de un universo al final de una era, iniciaría una nueva era con el nacimiento de otro universo, que se originaría de los restos del anterior.

5. Multiverso brana: este tipo de multiverso es una propuesta de Brian Green, y se encuentra en el marco de la teoría de cuerdas y la Teoría M², para Green, nuestro universo podría tratase de una brana o superficie bidimensional que se encontraría en un espacio de más dimensiones y al igual que el nuestro existirían infinidad de branas, portadoras de otros universos. Dentro del marco de la teoría de cuerdas, estas branas se organizarían en una onceaba dimensión, y mientras las fuerzas nucleares fuerte, débil y la fuerza electromagnética se puede propagar en las tres dimensiones espaciales y la dimensión temporal, sólo la gravedad podría propagarse a través de todas las dimensiones, por lo que podríamos percibir los efectos gravitacionales de los universos vecinos sobre el nuestro.

6. Multiverso holográfico: esta idea, también producto de Brian Green y originada en el principio holográfico de Gerard ‘t Hooft y Leonard Susskind, parte de la idea de que el universo podría se explicado como un holograma, como la proyección de una superficie frontera bidimensional, y lo que percibimos el interior tridimensional de la superficie es nuestro universo. Si esta superficie frontera fuese de más de dos dimensiones entonces se generarías diferentes formas de reflejar la frontera, dando lugar a diferentes universos.
   Cabe aclara, que esta interpretación no quiere decir que el universo sea un holograma, mal interpretación que es común, sino que se idealiza al universo como un holograma, con el propósito de conciliar los principios de la relatividad general con la teoría cuántica.

7. Universos Paralelos: esta teoría incluye a un subconjunto de hipótesis como la interpretación de historias múltiples, de muchos o múltiples mundos, de muchos mundos en interacción y de muchas mentes. Corresponden al tercer nivel de la clasificación de Tegmark, según la cual cualquier acontecimiento sujeto a la aleatoriedad de los fenómenos cuánticos, generaría la bifurcación del universo en dos o más posibles, de acuerdo a la resolución del fenómeno cuántico, así se generarían diferentes historias o universos paralelos que se irían alejando cada vez más de la realidad original de la cual provendrían todas.

8. Multiverso simulado: Esta interpretación abre la posibilidad de que el universo que vivimos, sea una elaborada simulación matemática, generada por algún tipo de civilización avanzada y como tal pueden existir infinidad de simulaciones similares, que obedecerían a cualquier modelo matemático factible de existir.

9. Multiverso final o Multiverso matemático: corresponde a la denominación dada por Brian Green al nivel IV de la clasificación de Tegmark, desde esta perspectiva dada la infinitud del espacio, cualquier universo que pueda ser formulado matemáticamente, tiene una probabilidad de existir diferente de cero, por lo tanto, debería existir.

10. Posición Solipsista: esta perspectiva filosófica, es similar al multiverso simulado, pero en este caso, se plantearía la posibilidad de que todo lo que existe sea producto de una única mente, en consecuencia, todo sería ilusorio, tratándose únicamente de pensamientos.

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¿Es posible probar experimentalmente la existencia de otros universos?

Aun cuando se usa el termino teoría para definir algunos de los diferentes tipos de multiversos propuestos, todos ellos no pasan de ser hipótesis y aun como hipótesis, en su mayoría, son cuestionables científicamente, pues la mayoría no son falsables, dado que si bien no existe evidencia científica de la existencia de un multiverso, ni experimentos posibles que permitan probarlo, tampoco existe evidencia, ni experimentos posibles que permitan negar su existencia.

Sin embargo, se han propuesto posibles formas de probar la existencia de otros universos, una de ellas y la más prometedora es que, como se supone que, de existir, estos universos podrían influir sobre el nuestro, se deberían buscar evidencias de esta influencia.

A este respecto, en 2013 los científicos Laura Mersini-Houghton y Richard Holman, reportaron haber encontrado evidencia de la interacción de otros universos sobre el nuestro, esto mediante el análisis de datos recabados mediante el telescopios espacial Plank, afirmaban haber encontrado pruebas de flujos de materia a puntos determinados del universo, donde no se apreciaba ningún cuerpo masivo, que pudiese generar la atracción gravitacional necesaria para provocar dichos flujos, así que, podrían deberse a la interacción de otro universos. Sin embargo, los resultados de este estudio fueron cuestionados y descartados por la comunidad científica, entre otras cosas porque no se pudo probar la existencia de estos flujos de materia.

Uno de los objetos de estudio más prometedores dentro de este campo de la cosmología es el llamado punto frio, el cual es una región del fondo cósmico de microondas, ubicado en la constelación de Eridanus, con una temperatura 0.00015 °K por debajo del promedio de 2,73 grados del fondo cósmico. Por años se explicó este fenómeno alegando la existencia de un vacío de miles de millones de años luz que posee pocas galaxias, sin embargo, estudios recientes explican que este vacío no existiría y mostraría una densidad de galaxias similar a la del resto del universo observable, lo que posibilita explicaciones como la posible colisión con otro universo durante las primeras edades de nuestro universo.

Notas

1. Principio Antrópico: en cosmología establece que cualquier teoría que explique la configuración y leyes que rigen el cosmos, tiene que ser consistente con la existencia del ser humano, este principio es controvertido y se han propuesto varias formas de eludirlo, una de ellas es la presencia de múltiples universos, en los cuales la constantes y leyes fundamentales podrían no ser compatibles con la vida, o la teoría de los universos cíclicos, en los cuales pueden generare universos incompatibles con la vida, después de la muerte de un universo anterior, existiendo siempre sólo un universo, eventualmente existiría una era en la que el universo producido sea compatible, y la estaríamos viviendo.

2. Teoría M: La teoría M pretende unificar una explicación de las cuatro fuerzas fundamentales en una sola teoría, es el producto de la unificación de las cinco teorías de supercuerdas y la de la supergravedad, en ella todas las partículas serían cuerdas que vibrarían a diferentes frecuencias, en un espacio tiempo de al menos diez dimensiones.

Referencias

• De Jorge, J., Físicos creen que los universos paralelos existen e interactúan, ABC.es
• EcuRed, Multiverso, EcuRed
• Europa Press, ¿Es el Punto Frío del fondo cósmico evidencia del multiverso?, Europa Press
• Euston, Multiverso, Euston
• Mackenzie, R. y otros, Evidence against a supervoid causing the CMB Cold Spot, MNRAS
• Martínez, Y., Los universos paralelos no solo existen, sino que además se influyen unos a otros, Tendencias21
• Muy Interesante, Últimas noticias sobre el multiverso, Muy Interesante
• Redacción EC, ¿Qué son los universos paralelos? La última teoría de Stephen Hawking, El Comercio.
• Rodríguez, G., Universos paralelos: explicando la teoría, VIX
• RT, Científicos revelan lo que sería la primera prueba de la existencia de universos paralelos, RT
• Tegmark, M., Universos paralelos, Investigación y Ciencia
• Todo Sobre Ciencia, Multiverso, Todo Sobre Ciencia.
• Vera, B., Las teorías de los universos múltiples, N+1
• Wikipedia, Multiverso, Wikipedia
• Wikipedia, Universos paralelos, Wikipedia
• Wikipedia, Principio antrópico, Wikipedia
• Wikipedia, Principio holográfico; Wikipedia.
• Eridanus](https://es.wikipedia.org/wiki/Supervac%C3%ADo_de_Eridanus), Wikipedia.
• Wikipedia, Supervacío de Eridanus, Wikipedia.
• Wikiwand, Teoría de los universos fecundos, Wikiwand
• Wikipedia, Teoría M, Wikipedia
• Woo, M., ¿Detectaremos alguna vez universos paralelos?, BBC.com