¿Qué separa al mundo paralelo de nosotros? ¿Es solo distancia?
El vasto universo
Este mundo está lleno de milagros.
Mundos paralelos [también conocidos como universos, universos paralelos o multiversos]
Se refiere a una teoría que no ha sido probada por la física. Según esta teoría, es probable que existan otros universos más allá del nuestro que sean un reflejo de posibles estados del universo. Estos universos pueden tener constantes físicas fundamentales iguales o diferentes a las del universo que conocemos. El término universo paralelo fue acuñado por el filósofo y psicólogo estadounidense William James en 1895.
Nivel de universo paralelo
Con tal definición de "universo", uno podría pensar que se trata sólo de un enfoque metafísico. Sin embargo, la diferencia entre física y metafísica es si la teoría se puede probar experimentalmente, no si parece extraña o contiene algo difícil de detectar. A lo largo de los años, las fronteras de la física han seguido expandiéndose, absorbiendo e incorporando muchos conceptos abstractos (incluso metafísicos), como una Tierra esférica, campos electromagnéticos invisibles, el rápido y lento flujo del tiempo, la superposición cuántica, la curvatura del espacio, agujeros negros y más. En los últimos años, el concepto de "multiverso" se ha añadido a la lista anterior, y se suma a una serie de teorías previamente probadas, como la relatividad y la mecánica cuántica, para alcanzar al menos un criterio básico de una teoría científica empírica: hacer predicciones Por supuesto, las conclusiones extraídas también pueden ser erróneas. Hasta ahora, los científicos han discutido hasta cuatro tipos de universos paralelos independientes. Lo que importa ahora no es la existencia de los multiversos, sino cuántos niveles tienen.
Edita el primer nivel de este párrafo: Invisible
Todos los universos paralelos constituyen el primer multiverso. - Esta es la capa menos controvertida. Todo el mundo acepta el hecho de que aunque no podamos ver a otro yo en este momento, podemos observarlo en otro lugar, o simplemente esperar en el mismo lugar durante mucho tiempo. Es como observar un barco que viene desde arriba del nivel del mar; observar un objeto más allá del horizonte es similar. A medida que la luz viaja, el radio del universo observable se expande medio año luz cada año, y sólo hay que sentarse y observar. Por supuesto, no se puede esperar el día en que la luz de otro universo llegue hasta aquí, pero en teoría, si la teoría de la expansión cósmica es cierta, sus descendientes podrían verlos con supertelescopios.
¿Qué te parece? ¿El concepto de la primera capa del multiverso suena corriente? ¿No es el espacio infinito? ¿Quién podría haber imaginado que en algún lugar había un cartel que decía "El espacio se acaba, cuidado con la zanja de abajo"? Si este es el caso, todos se preguntarán instintivamente: ¿Qué hay "afuera"? De hecho, la teoría del campo gravitacional de Einstein ha convertido nuestra intuición en un problema. El espacio puede no ser infinito siempre que tenga una cierta curvatura o no sea topológico como lo pensamos intuitivamente (es decir, tenga una estructura interconectada).
Un universo esférico, con forma de donut o de trompeta puede tener un tamaño finito, pero no tiene fronteras. Se pueden utilizar observaciones de la radiación cósmica de fondo de microondas para probar estas hipótesis. Véase también el artículo ¿Es finito el universo? ” por Jean-Pierre Luminet, Glenn D. Starkman, Jeffrey R. Weeks; Scientific American, abril de 1999 Sin embargo, las observaciones hasta la fecha parecen inconsistentes con la contradicción. El modelo del universo infinito es coherente con los datos observacionales, con fuertes limitaciones.
Otra posibilidad es que el espacio en sí sea infinito, pero toda la materia esté confinada a un área finita que nos rodea: el otrora popular modelo del "universo isla". La diferencia con este modelo es que la distribución de la materia aparece en patrones fractales a gran escala y se disipa constantemente. En este caso, casi todos los universos del primer multiverso acabarían vacíos y sumidos en el silencio. Sin embargo, observaciones recientes de la distribución de galaxias tridimensionales y de los fondos de microondas han demostrado que la organización de la materia exhibe cierta uniformidad difusa en escalas grandes, y que no se pueden observar detalles claros en escalas mayores de 10,24 metros. Suponiendo que este patrón continúe, el espacio más allá del Volumen de Hubble también estará lleno de planetas, estrellas y galaxias.
Existen datos que respaldan la teoría de que el espacio se extiende más allá del universo observable. El satélite WMAP midió recientemente las fluctuaciones en la radiación de fondo de microondas (izquierda). La amplitud más fuerte supera los 0,5 kHz, lo que implica que el espacio es muy grande, incluso infinito (imagen del medio). Además, los detectores de corrimiento al rojo de galaxias WMAP y 2dF descubrieron que la materia se distribuye uniformemente en el espacio a escalas muy grandes.
Los observadores que vivan en diferentes universos paralelos del primer multiverso percibirán las mismas leyes físicas que nosotros, pero con diferentes condiciones iniciales. Según la teoría actual, la materia fue expulsada con cierto grado de aleatoriedad en las primeras etapas del Big Bang, y este proceso incluye todas las posibilidades de distribución de la materia, y cada posibilidad es distinta de cero. Los cosmólogos suponen que nuestro universo, con su distribución aproximadamente uniforme de la materia y su estado de onda inicial (uno entre 100.000 posibilidades), es un individuo bastante típico (al menos típico de todos los universos paralelos que han producido observadores). Entonces la persona más cercana que sea exactamente como tú estará a 10 (10 28) metros de distancia, a sólo 10 (10 92) metros habrá un área con un radio de 100 años luz, y todo en ella será exactamente igual que; el espacio en el que vivimos, es decir, todo lo que suceda en nuestro mundo en los próximos 100 años se reproducirá completamente en esta zona al menos a 10 (10 118) metros de distancia, el área aumentará hasta el tamaño del Hubble; En otras palabras, habrá un universo exactamente como el nuestro.
Las estimaciones anteriores son extremadamente conservadoras. Enumera sólo un volumen de Hubble, todos los estados cuánticos del espacio con una temperatura inferior a 10 8 Kelvin. Un paso del cálculo es el siguiente: a esa temperatura, ¿cuántos protones puede contener como máximo un volumen del Hubble? La respuesta es 10 118. Cada protón puede existir o no, es decir, hay 2 (10 118) estados posibles. Ahora sólo necesitas una caja que pueda contener 2 espacios de Hubble (10 118), y todas las posibilidades están agotadas. Si la caja fuera más grande (digamos, una caja con lados de 10 (10 118) metros de longitud), la disposición de los protones se repetiría inevitablemente según el principio del casillero. Por supuesto, el universo no está formado sólo por protones, sino que también tiene más de dos estados cuánticos, pero la cantidad total de información que el universo puede contener también se puede estimar utilizando un método similar.
La distancia promedio a otro universo exactamente como el nuestro puede no ser tan lejana como calcula la teoría, pero puede estar mucho más cerca. Porque la organización de la materia también está restringida por otras leyes físicas. Teniendo en cuenta algunas leyes, como los procesos de formación de planetas y las ecuaciones químicas, los astrónomos sospechan que hay al menos 10 20 planetas habitados sólo en nuestro volumen del Hubble. Algunos de ellos pueden ser muy similares a la Tierra.
El primer marco del multiverso se utiliza a menudo para evaluar las teorías cosmológicas modernas, aunque este proceso rara vez se articula. Por ejemplo, examinemos cómo nuestros cosmólogos intentan mapear la geometría del universo en el "espacio esférico" a través del fondo de microondas. Con la diferencia en el radio de curvatura del espacio, el tamaño de las "áreas calientes" y las "áreas frías" en el mapa de fondo cósmico de microondas mostrarán algunas características: el área de observación muestra que la curvatura es demasiado pequeña para formar una esfera esférica cerrada; espacio. Sin embargo, es importante mantener el rigor estadístico. El tamaño medio de estas regiones en cada espacio del Hubble es completamente aleatorio. Entonces, es posible que el universo nos esté engañando; no es que la curvatura del espacio no sea suficiente para formar una esfera cerrada, lo que hace que el área observada sea muy pequeña, sino simplemente porque el área promedio de nuestro universo es naturalmente más pequeña que otros. Así que cuando los cosmólogos juran que su modelo espacial esférico es 99,9 fiable, lo que realmente quieren decir es que nuestro universo es tan insociable que sólo uno de cada 1.000 volúmenes del Hubble sería así.
El objetivo de esta lección es: incluso si no podemos observar otros universos, la teoría del multiverso aún se puede verificar en la práctica. La clave es predecir los puntos en común de los universos paralelos en el primer multiverso, señalando sus distribuciones de probabilidad, lo que los matemáticos llaman la "medida" de que nuestro universo debería ser uno de esos "universos más probables". De lo contrario, y lamentablemente vivimos en un universo improbable, la teoría planteada previamente como hipótesis se vería en un gran problema.
Como veremos a continuación, cómo resolver este problema de medición se vuelve todo un desafío.
Edita el segundo nivel de este párrafo: la burbuja que quedó tras la inflación.
Si el concepto de multiverso de primer nivel no es fácil de digerir, puedes intentar imaginar la estructura de un grupo infinito del siguiente multiverso de primer nivel: los grupos son independientes entre sí e incluso Tienen diferentes dimensiones espacio-temporales y constantes físicas. Estos grupos constituyen el segundo multiverso, predicho por la teoría moderna como "expansión desordenada".
Como extensión inevitable de la teoría del Big Bang, la "inflación" está estrechamente relacionada con muchos otros corolarios de la teoría. Por ejemplo, ¿por qué nuestro universo es tan grande y regular, liso y plano? La respuesta es que "el espacio ha sufrido un rápido proceso de expansión", que no sólo puede explicar los problemas anteriores, sino también muchas otras propiedades del universo. Véase "The Expanding Universe" de Alan H. Guth y Paul J. Steinhardt; Scientific American, mayo de 1984; "The Inflation" de Andre Linder, "The Inflation" by Self-Propagating Expanding Universe, noviembre de 1994. La teoría no sólo se afirma. por muchas teorías de partículas elementales, pero también confirmado por muchas observaciones. "Desorden continuo" se refiere al comportamiento a mayor escala. El espacio en su conjunto se está ampliando y seguirá haciéndolo para siempre. Sin embargo, algunas áreas específicas dejan de estirarse, creando "burbujas" individuales como las que se encuentran dentro de una tostada en expansión. Hay innumerables burbujas de este tipo. Cada uno de ellos es el primer multiverso: de tamaño infinito, lleno de materia precipitada por fluctuaciones en los campos de energía.
Para la Tierra, la otra burbuja está infinitamente lejos, tan lejos que nunca podrás alcanzarla incluso si viajas a la velocidad de la luz. Porque el espacio entre la Tierra y "la otra burbuja" se extiende mucho más rápido de lo que puedes viajar. Si hubiera otro tú en otra burbuja, ni siquiera tus descendientes querrían observarlo. Por la misma razón, es decir, la expansión del espacio se está acelerando, los resultados de la observación son frustrantes: ni siquiera se puede ver al otro yo en el primer multiespacio.
El segundo nivel del multiverso es muy diferente al primer nivel. No sólo las condiciones iniciales son diferentes entre las burbujas, sino que su apariencia también es diferente. La visión dominante actual en física es que las dimensiones del tiempo y el espacio, las propiedades de las partículas elementales y muchas de las llamadas constantes físicas no son parte de las leyes físicas básicas, sino que son simplemente el resultado de un proceso llamado "rotura de simetría". " Por ejemplo, los físicos teóricos creen que nuestro universo alguna vez estuvo formado por nueve dimensiones iguales. En la historia temprana del universo, sólo tres dimensiones participaban en la atracción del espacio, formando el universo tridimensional que observamos ahora. Las otras seis dimensiones ahora son inobservables porque están acurrucadas en una escala muy pequeña, con toda la materia esparcida por las tres "superficies" completamente estiradas (que, para las nueve dimensiones, es sólo una superficie, o una "membrana").
No nos sorprende especialmente que vivamos en un espacio-tiempo de 31 dimensiones. Cuando las ecuaciones diferenciales parciales que describen la naturaleza son ecuaciones elípticas o hiperbólicas, es decir, cuando una de espacio o tiempo es 0 o multidimensional al mismo tiempo, es imposible para el observador predecir el universo (partes violeta y verde). En otros casos (ecuación hiperbólica), si n >; 3, el átomo no puede existir de manera estable, n