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Un artículo de Stephen Hawking abre la puerta a los universos paralelos
La herencia de Hawking: una herramienta para estudiar universos paralelos
¿Por qué la Vía Láctea no está llena de vida?
El pasado 19 de marzo, apenas unos días después del fallecimiento de Stephen Hawking, ABC adelantaba a sus lectores que el genial físico británico, junto a su discípulo y ahora profesor en la Universidad de Lovaina Thomas Hertog, acababa de terminar un nuevo e importante trabajo científico. Uno que abría las puertas a la detección de Universos paralelos al que nosotros habitamos. Ahora, la última investigación de Hawking acaba de ser publicada en Journal of High Energy Physics.
La «idea final» de Hawking y Hertog se basa en la Teoría de Cuerdas, predice que el Universo es finito y, en realidad, mucho más simple que de lo que se afirma en las principales teorías del Big Bang. Según la idea convencional, en efecto, nuestro Universo empezó a existir tras un breve estallido de inflación. O, dicho de otra forma, apenas una diminuta fracción de segundo después del Big Bang el Universo empezó a expandirse a un ritmo exponencial, y casi a la velocidad de la luz, para «frenar» después y empezar a expandirse tal y como lo hace actualmente.
Un universo en miniatura
La creencia general, sin embargo, es que una vez la inflación ha empezado, siempre habrá partes del Universo en las que nunca se detendrá. Determinados efectos cuánticos, en efecto, podrían mantener la inflación para siempre en algunas regiones del Universo, de forma que, a nivel global, podría decirse que la inflación es eterna. En ese escenario, la región observable del Universo, en la que nosotros vivimos, sería solo una «burbuja», o un universo en miniatura dentro de otro mucho mayor, un espacio limitado donde la inflación se ha detenido y en cuyo interior pudieron formarse estrellas y galaxias.
«La teoría de la inflación eterna -dijo el propio Hawking en una entrevista el pasado otoño- predice que, globalmente, nuestro Universo es como un fractal infinito, con un mosaico de diferentes universos de bolsillo separados por un océano en inflación. Las leyes locales pueden diferir de un universo de bolsillo (burbuja) a otro, y todos juntos formarían un multiverso. Pero nunca he sido fanático del multiverso, ya que si el número de diferentes universos dentro del multiverso fuera muy grande o incluso infinito, la teoría jamás podría ser probada».
Liso y globalmente finito
Para eliminar el molesto problema de los infinitos universos paralelos, Hawking y Hertog se aproximan a la cuestión desde un ángulo diferente, y afirman que la inflación eterna funciona, en realidad, de un modo muy distinto al que se deduce de la teoría actual. «Predecimos -dijo Hawking- que nuestro Universo, en las escalas más grandes, es razonablemente liso y globalmente finito, y no una estructura fractal».
En palabras de Hertog, «el problema con la explicación habitual de la inflación eterna es que asume la existencia de un ¨Universo de fondo¨ (donde se encuentran los diferentes Universos burbuja) que evoluciona según dicta la teoría de la relatividad general de Einstein, tratando los efectos cuánticos como pequeñas fluctuaciones a su alrededor. Sin embargo, la dinámica misma de la inflación eterna borra la separación que existe entre la Física clásica y cuántica. La consecuencia es que la teoría de Einstein se rompe en la inflación eterna».
Por eso, la idea de la inflación eterna propuesta por Hawking y Hertog se basa en la Teoría de Cuerdas, una rama de la física que intenta reconciliar la gravedad y la relatividad general con la física cuántica, en parte describiendo los componentes fundamentales del universo como pequeñas cuerdas vibratorias, y no como partículas puntuales. En su enfoque, los dos investigadores utilizan el concepto de holografía presente en la Teoría de Cuerdas, que postula que el Universo es un holograma grande y complejo, es decir, la representación tridimensional de una realidad de más dimensiones. Algo similar a la realidad física de ciertos espacios tridimensionales, que puede reducirse matemáticamente a proyecciones 2D sobre una superficie.
Sin depender de Einstein
Así, Hawking y Hertog desarrollaron una variante de este concepto holográfico con el objetivo de proyectar tambié la dimensión del tiempo en la inflación eterna. Lo cual les proporcionó la herramienta necesaria para poder describir la inflación eterna sin necesidad de depender de la teoría de Einstein. En la nueva teoría de Hawking y Hertog, en efecto, la inflación eterna se reduce a un estado atemporal definido en una superficie espacial al principio de los tiempos.
Para Hertog, cuando «rebobinamos» la evolución de nuestro Universo hacia atrás en el tiempo, terminamos por llegar al umbral de la inflación eterna, «donde nuestra noción familiar del tiempo deja de tener significado».
La enorme ventaja de la nueva teoría de Hawking y Hertog es que permite hacer predicciones fiables sobre la estructura global del Universo, algo que hasta ahora no era posible. De hecho, una consecuencia de la nueva teoría implica que el universo que emerge de la inflación eterna en el límite mismo del pasado no es infinito, sino finito, y mucho más simple que la estructura fractal infinita que predice la teoría clásica de la inflación eterna.
Predicciones concretas
Ni qué decir tiene que estos resultados, si se confirman en futuras investigaciones, cambiarían para siempre la idea que hoy tenemos del multiverso. En palabras del propio Hawking, seguimos sin estar en un Universo único, «pero nuestros hallazgos implican una reducción significativa del multiverso a un rango mucho menor de universos posibles». En otras palabras, ya no existirían un número infinito de universos burbuja en el multiverso, sino un número finito de ellos, lo que permitiría hacer predicciones concretas y comprobarlas.
Ahora, Hertog planea seguir estudiando las implicaciones de esta nueva teoría a escalas más pequeñas y al alcance de nuestros telescopios espaciales. Según el investigador, en efecto, la respuesta podría estar en las ondas gravitatorias primordiales, aquellas que se generaron justo al principio de la inflación eterna y que serían la mejor de las pruebas para probar que el modelo es correcto.
Por desgracia, la burbuja de Universo en la que vivimos lleva expandiéndose miles de millones de años, lo que significa que esas ondas gravitatorias primordiales, si existen, deberían tener unas longitudes de onda enormemente largas y fuera del alcance de los detectores actuales, como LIGO. Pero sí que podrían ser detectadas por el futuro observatorio de ondas gravitacionales europeo LISA, o localizadas en futuros y más precisos experimentos de medición del fondo cósmico de microondas.
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ES ALGO COMPLICADO CIERTAMENTE, PERO INTERESANTE Y DIGNO DE LEERLO CON CALMA
Saludos
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La «idea final» de Hawking y Hertog se basa en la Teoría de Cuerdas, predice que el Universo es finito y, en realidad, mucho más simple que de lo que se afirma en las principales teorías del Big Bang. Según la idea convencional, en efecto, nuestro Universo empezó a existir tras un breve estallido de inflación. O, dicho de otra forma, apenas una diminuta fracción de segundo después del Big Bang el Universo empezó a expandirse a un ritmo exponencial, y casi a la velocidad de la luz, para «frenar» después y empezar a expandirse tal y como lo hace actualmente.
Un universo en miniatura
La creencia general, sin embargo, es que una vez la inflación ha empezado, siempre habrá partes del Universo en las que nunca se detendrá. Determinados efectos cuánticos, en efecto, podrían mantener la inflación para siempre en algunas regiones del Universo, de forma que, a nivel global, podría decirse que la inflación es eterna. En ese escenario, la región observable del Universo, en la que nosotros vivimos, sería solo una «burbuja», o un universo en miniatura dentro de otro mucho mayor, un espacio limitado donde la inflación se ha detenido y en cuyo interior pudieron formarse estrellas y galaxias.
«La teoría de la inflación eterna -dijo el propio Hawking en una entrevista el pasado otoño- predice que, globalmente, nuestro Universo es como un fractal infinito, con un mosaico de diferentes universos de bolsillo separados por un océano en inflación. Las leyes locales pueden diferir de un universo de bolsillo (burbuja) a otro, y todos juntos formarían un multiverso. Pero nunca he sido fanático del multiverso, ya que si el número de diferentes universos dentro del multiverso fuera muy grande o incluso infinito, la teoría jamás podría ser probada».
Liso y globalmente finito
Para eliminar el molesto problema de los infinitos universos paralelos, Hawking y Hertog se aproximan a la cuestión desde un ángulo diferente, y afirman que la inflación eterna funciona, en realidad, de un modo muy distinto al que se deduce de la teoría actual. «Predecimos -dijo Hawking- que nuestro Universo, en las escalas más grandes, es razonablemente liso y globalmente finito, y no una estructura fractal».
En palabras de Hertog, «el problema con la explicación habitual de la inflación eterna es que asume la existencia de un ¨Universo de fondo¨ (donde se encuentran los diferentes Universos burbuja) que evoluciona según dicta la teoría de la relatividad general de Einstein, tratando los efectos cuánticos como pequeñas fluctuaciones a su alrededor. Sin embargo, la dinámica misma de la inflación eterna borra la separación que existe entre la Física clásica y cuántica. La consecuencia es que la teoría de Einstein se rompe en la inflación eterna».
Por eso, la idea de la inflación eterna propuesta por Hawking y Hertog se basa en la Teoría de Cuerdas, una rama de la física que intenta reconciliar la gravedad y la relatividad general con la física cuántica, en parte describiendo los componentes fundamentales del universo como pequeñas cuerdas vibratorias, y no como partículas puntuales. En su enfoque, los dos investigadores utilizan el concepto de holografía presente en la Teoría de Cuerdas, que postula que el Universo es un holograma grande y complejo, es decir, la representación tridimensional de una realidad de más dimensiones. Algo similar a la realidad física de ciertos espacios tridimensionales, que puede reducirse matemáticamente a proyecciones 2D sobre una superficie.
Sin depender de Einstein
Así, Hawking y Hertog desarrollaron una variante de este concepto holográfico con el objetivo de proyectar tambié la dimensión del tiempo en la inflación eterna. Lo cual les proporcionó la herramienta necesaria para poder describir la inflación eterna sin necesidad de depender de la teoría de Einstein. En la nueva teoría de Hawking y Hertog, en efecto, la inflación eterna se reduce a un estado atemporal definido en una superficie espacial al principio de los tiempos.
Para Hertog, cuando «rebobinamos» la evolución de nuestro Universo hacia atrás en el tiempo, terminamos por llegar al umbral de la inflación eterna, «donde nuestra noción familiar del tiempo deja de tener significado».
La enorme ventaja de la nueva teoría de Hawking y Hertog es que permite hacer predicciones fiables sobre la estructura global del Universo, algo que hasta ahora no era posible. De hecho, una consecuencia de la nueva teoría implica que el universo que emerge de la inflación eterna en el límite mismo del pasado no es infinito, sino finito, y mucho más simple que la estructura fractal infinita que predice la teoría clásica de la inflación eterna.
Predicciones concretas
Ni qué decir tiene que estos resultados, si se confirman en futuras investigaciones, cambiarían para siempre la idea que hoy tenemos del multiverso. En palabras del propio Hawking, seguimos sin estar en un Universo único, «pero nuestros hallazgos implican una reducción significativa del multiverso a un rango mucho menor de universos posibles». En otras palabras, ya no existirían un número infinito de universos burbuja en el multiverso, sino un número finito de ellos, lo que permitiría hacer predicciones concretas y comprobarlas.
Ahora, Hertog planea seguir estudiando las implicaciones de esta nueva teoría a escalas más pequeñas y al alcance de nuestros telescopios espaciales. Según el investigador, en efecto, la respuesta podría estar en las ondas gravitatorias primordiales, aquellas que se generaron justo al principio de la inflación eterna y que serían la mejor de las pruebas para probar que el modelo es correcto.
Por desgracia, la burbuja de Universo en la que vivimos lleva expandiéndose miles de millones de años, lo que significa que esas ondas gravitatorias primordiales, si existen, deberían tener unas longitudes de onda enormemente largas y fuera del alcance de los detectores actuales, como LIGO. Pero sí que podrían ser detectadas por el futuro observatorio de ondas gravitacionales europeo LISA, o localizadas en futuros y más precisos experimentos de medición del fondo cósmico de microondas.
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ES ALGO COMPLICADO CIERTAMENTE, PERO INTERESANTE Y DIGNO DE LEERLO CON CALMA
Saludos
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