El Multiverso en discusión

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 Bang 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 más allá de esa frontera no le ha dado tiempo de viajar más. Esto 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 deterner 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 estas burbujas. 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, por ejemplo una en la que la densidad de la materia no sería suficiente como para formar galaxias, estrellas y planetas. O, por el contrario, una en la cual 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 con 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 presenta de vez en cuando en diversos modelos y teorías. Así por ejemplo, se llevan la palma las ideas de las cuerdas (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 es observable forma parte del Universo. Así que si lo observamos 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 comprobable. Hay que señalar que 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 nos 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 aún más, 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 físicas 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 dijeran 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 de la Universidad de Columbia ha dicho que el multiverso funciona en este caso como una excusa multipropósito para no ser capaz de explicar nada acerca de la física. “Considero que semejante visión es una rendición en la búsqueda de un verdadera explicación científica”, ha dicho Paul Steinhardt, de la universidad de Princeton.

Estos y otros físicos acusan a las teorías inflacionarias, con sus cohortes de universos burbuja, de no ser falsables y que sobre ellas no se pueden hacer predicciones. Una idea que no sea comrobable 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 de la universidad de 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”.

Hay dos tipos posibles de polarización: el tipo E y el tipo B. El tipo E puede ser generado por ondas gravitatorias y otros fenómenos asociados a la materia presente en el universo. La polarización de tipo B sólo es generada por las ondas gravitacionales primigenias. Encontrar esta polarización es, en consecuencia, una prueba de la existencia de estas ondas gravitatorias, que a su vez están predichas por los efectos cuánticos del universo en su origen

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 bajo 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 de las mediciones 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.

 

 

Una explicación sobre la polarización

Cuando el universo tenía algo menos de 300.000 años de antigüedad, la temperatura era tan alta que los protones y electrones formados estaban agitándose por ahí como locos. La interacción eléctrica no podía generar átomos neutros. Por lo tanto, los fotones estaban “encarcelados”, colisionando una y otra vez con los electrones libres. Esto fue así hasta que el universo se expandió lo suficiente, y se enfrió por tanto, para que la energía del medio permitiera la formación de átomos neutros. Los fotones salieron de allí en línea recta. Esa es la radiación que hoy día vemos en el fondo cósmico de microondas.

Ahora bien, dado que teníamos por ahí ondas gravitacionales, éstas estaban ondulando el espaciotiempo y por lo tanto los electrones estaban sometidos a esas ondulaciones, y en consecuencia estaban transmitiendo esa vibración a los fotones que interactuaban con ellos, polarizándolos de una determinada manera. (Manera que es predicha por los modelos inflacionarios).

De hecho, se conocen dos tipos de polarizaciones, la denominada E y la denominada B. La polarización de tipo E puede ser generada por otro tipos de procesos asociados a la materia presente en el universo además de las ondas gravitatoria. Sin embargo, la polarización de tipo B solo puede ser generada por dichas ondas gravitatorias.

Hay dos tipos posibles de polarización, el tipo E y el tipo B. El tipo E puede ser generado por ondas gravitatorias y otros fenómenos asociados a la materia presente en el universo. La polarización de tipo B sólo es generada por las ondas gravitacionales primigenias. Encontrar esta polarización es, entonces, una prueba de la existencia de estas ondas gravitatorias que a su vez están predichas por efectos cuánticos del universo en su origen.

¿Qué quiere decir esto?

a) Si medimos el modo B estamos midiendo una polarización de la luz del fondo cósmico que fue heredada de lo que experimentaban los electrones libres que estaban en el universo debido a las ondas gravitacionales primigenias.

b) Dichas ondas gravitacionales primigenias son producto del proceso de fluctuación del espaciotiempo en el proceso inflacionario. Los modelos inflacionarios predicen las características de dichas ondas gravitatorias que al final se traducen en características de los modos de polarización B del fondo cósmico de microondas.

Fuente: Neofronteras y otros sitios. Aportado por Eduardo J. Carletti

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