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1 de Agosto de 2017
Cosmología

El multiverso cuántico

Una sorprendente conexión entre la cosmología y la mecánica cuántica podría revelar los secretos del espacio y el tiempo.

THE VOORHES

En síntesis

La teoría de la inflación cósmica, según la cual el universo primitivo se expandió exponencialmente, sugiere que nuestro universo forma parte de un vasto multiverso.

En un multiverso, sin embargo, cualquier acontecimiento que pueda ocurrir sucederá un número infinito de veces. Eso destruye el poder predictivo de la teoría.

Una posible solución sugiere considerar el multiverso inflacionario como equivalente a los «muchos mundos» de la interpretación de Everett de la mecánica cuántica. Dicha propuesta considera que tales universos coexisten en un «espacio de probabilidades», más que en un único espacio real.

Numerosos cosmólogos aceptan ya la extraordinaria idea de que lo que se nos muestra como todo el universo podría no ser más que una minúscula parte de una estructura mucho mayor: el multiverso. Según esta imagen existen muchos universos, en cada uno de los cuales las reglas que hasta ahora hemos llamado leyes fundamentales de la naturaleza toman diferentes formas. Por ejemplo, los tipos de partículas elementales y sus propiedades pueden variar de un universo a otro.

La idea del multiverso tiene su origen en la teoría que afirma que el universo primitivo se expandió de manera exponencial. En ese proceso, conocido como «inflación», algunas regiones pudieron haber detenido su rápida expansión antes que otras. De esta manera se habrían formado multitud de «universos burbuja», así llamados por analogía con el agua hirviendo. Nuestro universo podría ser tan solo una de esas burbujas, la cual coexistiría con infinitas otras.

La idea de que nuestro universo sea parte de una estructura mucho mayor no resulta, en sí misma, tan descabellada como pudiera parecer. A lo largo de la historia, los científicos han aprendido en repetidas ocasiones que lo que vemos no es ni mucho menos todo lo que hay. Aun así, la idea del multiverso, con su ilimitado número de universos burbuja, presenta un grave problema teórico: parece acabar con la posibilidad de realizar predicciones, un requisito clave de cualquier teoría física útil. En palabras de Alan Guth, físico del Instituto de Tecnología de Massachusetts y uno de los creadores de la teoría de la inflación cósmica, «en un universo eternamente sometido a inflación, cualquier cosa que pueda ocurrir acabará ocurriendo; de hecho, ocurrirá un número infinito de veces».

En un único universo, en el que cada suceso solo acontece un número limitado de ocasiones, resulta posible conocer la probabilidad relativa de un evento frente a otro: basta con comparar el número de veces que tiene lugar cada uno. Pero, en un multiverso en el que cualquier cosa ocurre infinitas veces, ese cálculo se torna imposible, por lo que ningún suceso será más probable que otro. Podemos predecir lo que queramos, ya que antes o después siempre ocurrirá en algún universo. Por desgracia, esto no nos dice nada sobre nuestro universo particular.

Esta aparente pérdida de predictibilidad ha preocupado a los físicos durante largo tiempo. Sin embargo, algunos investigadores nos hemos percatado de que la teoría cuántica (que, a diferencia de la cosmología, se ocupa del mundo microscópico) podría tener la clave de la solución. En concreto, la imagen de un multiverso en eterna inflación tal vez sea equivalente, desde un punto de vista matemático, a la interpretación de los «muchos mundos» de la mecánica cuántica, una idea propuesta hace sesenta años. Como veremos, esta conexión entre teorías no solo resuelve el problema de la predictibilidad, sino que podría revelar también aspectos sorprendentes del espacio y el tiempo.

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