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UNIVERSOS PARALELOS

Max Tegmark, profesor de física y astronomía de la universidad de Pennsylvania. Publicado en "Investigación y Ciencia", julio 2003

 

¿Existe una copia de usted leyendo este artículo? ¿Una persona que no es usted, pero que vive en un planeta llamado Tierra, con niebla en las montañas, tierras fértiles y extensas ciudades, en un sistema solar con ocho planetas más? .La vida de esta persona ha sido idéntica a la suya en todos los aspectos. Pero tal vez decide ahora dejar de leer el artículo sin acabarlo, mientras que usted sigue leyendo.

La idea de tal alter ego puede parecer extraña e inverosímil, pero tal vez tengamos que acostumbrarnos a ella, ya que la avalan las observaciones astronómicas.

El más conocido de los modelos cosmológicos actuales predice que usted tiene un gemelo en una galaxia que se encuentra a una distancia de alrededor de 10 elevado a 1028 metros de aquí. Esa distancia es tan grande, que excede lo astronómico, pero eso no hace que su doble sea menos real.

Esta estimación se deduce de nociones de probabilidad elemental, y ni siquiera utiliza física moderna especulativa, sino, tan sólo, que el tamaño del espacio es INFINITO (o al menos lo bastante grande) y que está casi uniformemente lleno de materia, tal y como indican las observaciones. En un espacio infinito, incluso los hechos más improbables tienen lugar en algún sitio. Existen infinitos planetas habitados, incluyendo no sólo uno, sino infinitos, que contienen gente con el mismo aspecto, nombre y recuerdos que usted, y que ejecutan cualquier permutación posible de las decisiones vitales que usted haya tomado.

Es más que probable que no vea nunca a sus otros yo. No cabe observar más allá de la distancia que la luz haya podido recorrer durante los 14.000 millones de años transcurridos desde que el universo empezara a expandirse. Los objetos visibles más distantes están ahora a unos 4 x 1026 metros -una distancia que define nuestro universo observable, también llamado volumen de Hubble, volumen horizonte o, simplemente,nuestro universo-. Los universos de sus otros yo son esferas del mismo tamaño, centradas en sus planetas. Es el ejemplo más directo de universos paralelos. Cada universo constituye sólo una pequeña parte de un "multiverso" mayor.

(...)Las fronteras de la física se han expandido gradualmente; ha ido incorporando cada vez conceptos más abstractos (y antaño metafísicos): una Tierra redonda, los campos magnéticos invisibles, la ralentización del tiempo a velocidades altas, las superposiciones cuánticas, el espacio curvo y los agujeros negros. Desde hace unos años, el concepto de multiuniverso ha engrosado la lista. (…)Los científicos han considerado cuatro tipos diferentes de universos paralelos. La pregunta no es si el multiverso existe, sino cuántos niveles tiene.

Nivel I: Más allá de nuestro horizonte cosmológico
Los universos paralelos donde viven sus otros yo constituyen el multiverso de Nivel I. Es el tipo que suscita menos controversia. Aceptamos la existencia de cosas que no vemos, pero que veríamos en cuanto nos desplazásemos a otro punto de mira más ventajoso, o si esperásemos un tiempo, como quien ve a un barco venir desde el horizonte. A esta categoría pertenecen los objetos que caen más allá del horizonte cosmológico. El universo observable crece un año luz cada año, a medida que la luz procedente de más lejos va teniendo tiempo de llegar a nosotros. Hay un infinito esperando a ser visto. Usted morirá, casi con toda seguridad, antes de que algún alter ego entre en el campo de visión, pero en principio, y si la expansión cósmica coopera, sus descendientes podrían observarlo con un telescopio suficientemente potente.

(…)Los observadores que viven en universos paralelos de Nivel I experimentan las mismas leyes de la física que nosotros, pero con condiciones iniciales diferentes. Según las teorías actuales, algunos procesos ocurridos tras la gran explosión repartieron la materia con cierto grado de aleatoriedad, generando todas las posibles configuraciones con probabilidad diferente de cero. Los cosmólogos suponen que nuestro universo (…) es un representante bastante típico (al menos entre aquellos que contienen observadores). (...) A unos 10 elevado a 1092 metros de distancia debería de haber una esfera de 100 años luz de radio idéntica a la que nos circunda, de manera que todas las percepciones que tendremos durante el próximo siglo serán idénticas a las de nuestros homólogos de allí. (…)

Lo más probable es que su doble más cercano se encuentre mucho más cerca de lo que sugieren esos números, dado que los procesos de formación de planetas y de la evolución biológica decantan las probabilidades a favor de que así sea. Los astrónomos sospechan que nuestro volumen de Hubble contiene al menos 1020 planetas habitables; algunos podrían parecerse a la Tierra.

El marco del multiverso de Nivel I se utiliza de manera rutinaria en la cosmología moderna para evaluar teorías, aunque este procedimiento rara vez se declara explícitamente. (…) La lección es que la teoría de los multiversos puede ser contrastada y falseada aunque no podamos ver los otros universos.

Nivel II: Burbujas postinflacionarias
Si el multiverso de Nivel I era duro de digerir, intente imaginar un conjunto infinito de multiversos de Nivel I, algunos tal vez con dimensionalidades espaciotemporales diferentes y diferentes constantes físicas. La teoría de la inflación caótica eterna, hoy en boga, predice esos otros multiversos, que componen entre todos un multiverso de Nivel II.

La inflación es una extensión de la teoría de la gran explosión que ata muchos de los cabos sueltos de ésta y explica por qué el universo es tan grande, uniforme y plano. Una rápida dilatación del espacio, ocurrida hace mucho tiempo, explica de un golpe estas propiedades del universo, así como algunas otras.(…) El espacio como un todo se está estirando, y seguirá haciéndolo para siempre, pero algunas regiones del espacio dejan de dilatarse y forman burbujas bien definidas, como las bolsas de gas que se crean mientras sube una masa de harina. Se engendra un número infinito de esas bolsas. Cada una es un universo embrionario de Nivel I: infinito en tamaño y lleno de materia depositada por la energía del campo que causó la inflación.

Esas burbujas están más que infinitamente lejos de la Tierra, en el sentido de que usted nunca llegaría allí aunque viajase a la velocidad de la luz. La razón es que el espacio que media entre nuestra burbuja y sus vecinas se expande más deprisa de lo que usted pueda viajar por él. Sus descendientes nunca verán a sus dobles en otras partes del Nivel II. Por la misma razón, si la expansión cósmica se acelera, como las observaciones ahora sugieren, puede que no vean a su alter ego ni siquiera en el Nivel I.

El multiverso de Nivel II es mucho más diverso que el de Nivel I. Las burbujas varían no sólo en sus condiciones iniciales, sino también en aspectos de la naturaleza que parecen inmutables. (…)

Otra manera de obtener un multiuniverso de nivel II sería por un ciclo de nacimiento y destrucción de universos. En los años 30, el físico Richard C. Tolman propuso la idea, que fue reelaborada por Paul J. Steinhardt y Neil Turok. La última propuesta de éstos es que hay una segunda trama paralela, entiéndase al pie de la letra, a la nuestra, solo que desplazada a una dimensión superior. Este universo paralelo no es realmente un universo separado del nuestro, porque interacciona con él. El conjunto de universos pasados, presentes y futuros paralelos crearía un multiuniverso de grandísima diversidad. (…)

Aunque no podemos interaccionar con otros universos paralelos de Nivel II, los cosmólogos sí pueden deducir su presencia indirectamente, porque su existencia da cuenta de coincidencias inexplicadas en nuestro universo. Para una analogía, suponga que usted se registra en un hotel y le asignan la habitación 1967, y observa que coincide con el año de su nacimiento. Qué coincidencia- pensará quizá. (…) El hotel tiene cientos de habitaciones, y para empezar usted no tendria esta preocupación si le hubieran asignado una con un número no vinculado con su biografía. La lección es que, incluso aunque usted no supiese nada sobre hoteles, podría deducir la existencia de otras habitaciones para explicar la coincidencia.

(…) Lo que sirve para habitaciones de hotel también es aplicable a los universos paralelos.

Nivel III: Pluralidad de universos cuánticos
Los multiversos de Nivel I y NiveII abarcan mundos paralelos que están lejos, más allá incluso del dominio de la astronomía. Pero el siguiente nivel de multiverso lo tenemos justo a nuestro lado. Emerge de la famosa, y polémica, interpretación de la mecánica cuántica llamada "de los MUCHOS MUNDOS", según la cual los procesos aleatorios cuánticos provocan la RAMIFICACION del universo en múltiples copias, una para cada resultado posible.

A principios del siglo xx, la teoría de la mecánica cuántica revolucionó la física con su explicación del reino de lo atómico, que no obedece las reglas clásicas de la mecánica de Newton. A pesar de sus evidentes éxitos, se mantiene un debate acalorado sobre su significado real. (…)

La parte espinosa consiste en conectar esta teoría con las observaciones. Muchas deducciones según esta teoría corresponden a situaciones que van contra la intuición, como un gato que está vivo y muerto al mismo tiempo, en una "superposición" de ambos estados.

(...)En 1957 el estudiante de doctorado de Princeton Hugh Everett III mostró que la teoría cuántica carece de contradicciones. Aunque predice que una realidad clásica se va dividiendo en superposiciones de muchas realidades clásicas, los observadores experimentan subjetivamente dicha división como una ligera aleatoriedad, cuyas probabilidades concuerdan con exactitud con las del viejo postulado del colapso. Esta superposición de mundos clásicos es el multiverso de Nivel III.

Sobre esta interpretación de los MUCHOS MUNDOS se ha venido cavilando dentro y fuera de la física durante más de cuatro décadas. Pero resulta más fácil de comprender cuando se distingue entre dos maneras de ver una teoría física: la visión externa de u físico que estudia sus ecuaciones matemáticas, com un pájaro que contempla un paisaje desde las alturas y la visión interna de un observador que vive en el mundo descrito por las ecuaciones, como una rana qu habitase en el paisaje contemplado por el pájaro.

Desde la perspectiva del PAJARO, el multiverso d Nivel III es simple. (…)El mundo cuántico abstracto descrito así (…) contiene en sí un número vasto de historias clásicas paralelas, en división y agregación incesantes, así como algunos fenómenos cuánticos que no admiten una descripción clásica.

Como una RANA, los observadores perciben desde su punto de vista sólo una fracción minúscula de esa plena realidad Pueden ver su propio universo de Nivel I, pero un proceso, la decoherencia, (…) les impide ver sus propias copias paralelas de Nivel III.

Cuando se pregunta algo a los observadores, y éstos toman una decisión súbita y dan una respuesta, lo efectos cuánticos en sus cerebros engendran una superposición de resultados, tales como "sigue leyendo este artículo" y "deja de leer el artículo". Desde la perspectiva del pájaro, el acto de tomar una decisión causa que la persona se divida en copias: una que continúa leyendo y una que no lo hace.

Desde el punto de vista de la rana, sin embargo, cada uno de esos dobles no tiene conciencia de los otros y percibe la ramificació como una ligera aleatoriedad: una cierta probabilida de seguir leyendo o no.

(…)Está claro que usted ha decidido continuar leyendo el artículo, pero uno de sus dobles en una galaxia lejana dejó la lectura después del primer párrafo. La única diferencia entre el Multiuniverso de Nivel I y el de Nivel III es dónde viven sus dobles. En el Nivel I, viven en alguna otra parte del viejo y querido espacio tridimensional. En el Nivel III viven en otra rama cuántica del espacio de infinitas dimensiones.

Las implicaciones de esto son profundas e inexploradas. Por ejemplo, ahora está usted en un universo A, leyendo esta frase. Pero Ahora se halla también en el universo B, aquel en el cual lee esta otra frase. En otras palabras: el universo B tiene un observador idéntico al del universo A, solo que en sus recuerdos hay un instante más. Todos los posibles estados existen en cualquier instante, así que el paso del tiempo puede radicar en el observador. (…) El marco del multiuniverso puede resultar esencial para comprender la naturaleza del TIEMPO.

Nivel IV
Las condiciones iniciales y constantes físicas en los multiuniversos de Nivel I, II, y III pueden variar, pero las leyes fundamentales de la Naturaleza permanecen. ¿Por qué vamos a pararnos ahí?. ¿Por qué no consentimos que las mismas leyes varíen? ¿Un universo que obedece las leyes de la física clásica, sin efectos cuánticos? ¿Un tiempo que transcurre en intervalos, como en los ordenadores, en lugar de ser contínuo?. ¿Un universo que no sea más que un dodecaedro vacío?. En el multiuniverso de nivel IV existen todas esas alternativas. (…)

Según el paradigma aristotélico, la realidad física es fundamental y el lenguaje matemático, una mera aproximación útil. Según el paradigma platónico, la estructura matemática es la verdadera realidad y los observadores la perciben de manera imperfecta. En otras palabras, los dos paradigmas discrepan en qué perspectiva de las leyes físicas es más fundamental, la de la rana o la del pájaro.

El paradigma aristotélico prefiere la perspectiva de la rana, mientras que el platónico se queda con la del ave. Desde niños, desde mucho antes de que hubiésemos siquiera oído hablar de matemáticas, se nos adoctrinó en el paradigma aristotélico. El punto de vista platónico es un gusto adquirido. Los físicos teóricos modernos tienden a ser platónicos: sospechan que las matemáticas describen tan bien el universo porque el propio universo es matemático.

Luego la física entera es en sí un problema de matemáticas: un matemático con una inteligencia y unos recursos ilimitados podría en principio calcular la perspectiva de la rana; es decir, calcular qué observadores conscientes de sí mismos contiene el universo, qué perciben y qué lenguajes se inventan para describirse sus percepciones unos a otros.

Una estructura matemática constituye un ente abstracto e inmutable que existe fuera del espacio y del tiempo. Si la historia fuese una película, la estructura correspondería, no a un solo fotograma, sino a la cinta completa.

Considere, por ejemplo, un mundo hecho de partículas puntuales que se muevan en el espacio tridimensional. En el espacio-tiempo tetradimensional -la perspectiva del pájaro- esas trayectorias de las partículas parecen una maraña de espaguetis. Si la rana ve una partícula moviéndose con velocidad constante, el pájaro ve un espagueti recto. Si la rana ve un par de partículas en órbita, el pájaro ve dos espaguetis entrelazados como una hélice doble. Para la rana, el mundo está descrito por las leyes de Newton sobre el movimiento y la gravitación. Para el pájaro, está descrito por la geometría de la pasta, una estructura matemática. La rana misma es un grueso manojo de pasta, cuyo complejo entrelazado corresponde a un cúmulo de partículas que almacenan y procesan información. Nuestro universo es mucho más complicado que este ejemplo, y los científicos no saben todavía a qué estructura matemática corresponde, suponiendo que corresponda a alguna.

El paradigma PLATONICO suscita la pregunta de por qué el universo es como es. Para un ARISTOTELICO la pregunta carece de sentido: el universo simplemente es. Pero un platónico no puede evitar preguntarse por qué no podría haber sido diferente. Si el universo es en sí matemático, entonces ¿por qué sólo se escogió una estructura matemática entre muchas para describir un universo? Parece que una asimetría fundamental forma parte inseparable de las raíces mismas de la realidad. Para evitar esta aporía he sugerido que existe simetría matemática completa: que todas las estructuras matemáticas existen también físicamente. Toda estructura matemática corresponde a un universo paralelo. Los elementos de este multiverso no residen en el mismo sitio, sino que existen fuera del espacio y el tiempo. La mayoría se encuentran vacíos de observadores. (…)

¿Debe usted creer en universos paralelos? Hay dos argumentos principales en su contra: que son un derroche y que son extraños. El primer argumento sostiene que las teorías de multiverso son vulnerables porque toman como premisa la existencia de mundos que jamás podremos observar. ¿Por qué iba a ser la naturaleza tan derrochadora como para complacerse en la opulencia de una infinidad de mundos diferentes? Sin embargo, puede dársele la vuelta a este argumento y usarlo a favor de un multiverso.

¿Qué derrocharía la naturaleza? Ciertamente no espacio, masa o átomos; el nada polémico multiverso de Nivel I ya contiene una cantidad infinita de los tres y, por lo tanto, ¿a quién le importaría que la naturaleza derrochase un poco más? El verdadero problema se esconde en la aparente pérdida de sencillez. Al escéptico le perturba tanta información necesaria para especificar cada universo no visto.(…)

La objeción acerca de la extrañeza es estética, no científica; sólo adquiere sentido dentro de la visión aristotélica del mundo. Y ¿qué esperábamos? Cuando planteamos una pregunta profunda sobre la naturaleza de la realidad, ¿no habremos de esperar una respuesta que parezca extraña? La evolución nos ha dotado de intuición para esa física cotidiana de la que dependía la supervivencia de nuestros remotos antepasados. Cuando nos aventuramos más allá del mundo cotidiano, deberíamos esperar algo que nos parezca estrafalario.

(…)Nuestro juicio se reduce por tanto a qué encontramos más derrochador o inelegante: muchos mundos o muchas palabras. Tal vez nos acostumbremos gradualmente a los extraordinarios caminos de nuestro cosmos, y descubramos que su extrañeza forma parte de su encanto.



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