How an Inflating Universe Could Create a Multiverse

How an Inflating Universe Could Create a Multiverse How an Inflating Universe Could Create a Multiverse




Paul M. Sutter es un astrofísico en La universidad estatal de ohio, gran cantidad de "Pregúntale a un astronauta" y "Radio espacial, "y autor de"Tu lugar en el universo". Sutter contribuyó este artículo a Las voces de expertos de Space.com: Op-Ed & Insights.

Es un favorito de la ciencia ficción perenne: otros mundos, otros universos, otras posibilidades, más allá de los límites del cosmos conocido o simplemente un toque de un dispositivo mágico de distancia. Tal vez los otros mundos son inquietantemente similares a los propios, excepto por un pequeño cambio peculiar en la historia. Tal vez son radicalmente diferentes, con nuevos y extraños y maravillosos tipos de vida. Tal vez son tan diferentes que las reglas básicas de la física ni siquiera se aplican allí.

Por supuesto, estoy hablando del multiverso, la posibilidad de que haya otros universos distintos en algún lugar.

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¿Pero existen?

Haciendo burbujas

La idea del multiverso surge en diferentes áreas de la ciencia, la filosofía y hasta la religión. Dentro de la física misma, la posibilidad de otros mundos aparece en la mecánica cuántica (especialmente a través de la interpretación de "muchos mundos", en la que cada resultado aleatorio en una interacción se ramifica de nuevos universos donde se realiza cada resultado) y la teoría de cuerdas (en la que diferentes arreglos de pequeñas dimensiones extra enrolladas conducen a diferentes físicas en sus propios universos).

Es divertido hablar de estas ideas, pero quizás la ruta más atractiva al multiverso es a través de nuestra comprensión de los primeros momentos del universo: el período de la inflación.

Como mejor podemos decir, el universo extremadamente temprano experimentó un período de expansión increíblemente rápida: la inflación. Los científicos teorizan que esta época fue impulsada por un campo cuántico exótico, una energía burbujeante y espumosa que se introdujo en el vacío del espacio-tiempo en sí, lo que causó que el universo casi se desgarre con la intensidad de su expansión. Pero pronto, ese campo perdió su vigor y se descompuso en el enjambre de partículas que ahora habitan en el universo actual.

Y fue en esta época de la inflación que un multiverso. Tenía una posibilidad viable de aparecer. Imagine el universo temprano, dominado por la inflación, como un pan gigante de pan en ascenso. La historia que acabo de contar asume que la inflación comienza y se detiene de manera uniforme en todo el cosmos; Todo el pan se detiene en el mismo momento.

Pero lo que impulsó la inflación fue un campo cuántico, lo que significa que no podemos asumir que las cosas son tan simples. Algunas partes del campo fueron aleatoriamente más energéticas que otras, mientras que otros puntos fueron más tranquilos. Esa es la naturaleza aleatoria de la vida en un mundo cuántico.

Así que nuestra barra de pan no es exactamente uniforme. Algunas partes pueden dejar de elevarse, pellizcarse y aislarse, mientras que el resto del pan sigue subiendo. Y dado que siempre habrá una parte del pan que se levante más rápido que el promedio, ahora puede imaginar un pan que sigue creciendo por toda la eternidad, con pequeños trozos y bolsillos aquí y allá que atrapan al azar una porción lenta y se arrancan.

Cada uno de esos bits comprimidos es su propio universo único, solo una burbuja de muchos en el multiverso. Además, los detalles del fin de la inflación determinan un grupo de propiedades físicas importantes, como la fuerza de las fuerzas de la naturaleza y las masas de las partículas (los detalles dependen del modelo particular de inflación). Estamos hablando de cosas como la masa del electrón y el número de especies de partículas. Cosas realmente importantes.

Y dado que cada uno de estos universos de burbujas aplastados termina la inflación en su propia forma única y especial, cada uno de los universos de burbujas obtiene su propio conjunto único de física.

Respuestas de intersección

Como toda la barra de pan continúa aumentando (ya que siempre hay una parte de ella con una tasa de inflación más rápida que la media), muy rápidamente, se acumula una gran cantidad de universos. Un multiverso. Cada universo está esencialmente cerrado para siempre de los demás. Sin embargo, hay algunos casos en los que pueden cruzarse.

Si dos universos se separan relativamente poco después uno del otro, y están relativamente juntos, entonces podrían intersectarse brevemente antes de inflarse el uno al otro por el resto de la eternidad. Y si lo hacen, esa intersección podría dejar una huella en el fondo de microondas cósmico de esos universos, la cáscara de luz fósil sobrante de cuando el universo tenía 380.000 años de antigüedad.

Imagina dos pompas de jabón frotándose unas contra otras; esta impresión tomará la forma de un círculo de aspecto extraño en el cielo (donde la "rareza" depende de qué tipo de universo podamos estar intersectando). Naturalmente, no hemos encontrado ningún rastro de un multiverso.

Sin evidencia directa, es difícil juzgar la viabilidad de la idea multiverso de la inflación. Podría ser un resultado genérico de todas las teorías de la inflación, de modo que si somos capaces de encontrar pruebas más sólidas de la inflación, también podríamos demostrar la existencia del multiverso. Pero en este momento, no entendemos completamente la mecánica de la inflación, así que no hay mucho para continuar.

Y aquí hay otra pregunta para reflexionar. Si cambiara un poco la física de nuestro universo, entonces la vida tal como la conocemos sería imposible. ¿Por qué nos encontramos en un universo tan especial, donde nuestro tipo de vida puede sobrevivir? ¿Es quizás debido a todas las burbujas en el multiverso, por supuesto que nos encontraríamos en uno de los pocos capaces de generar inteligencia? (De lo contrario, no seríamos conscientes de ello). ¿O es algo mucho más profundo? ¿Es esto incluso una pregunta para la ciencia?

Quizás otro universo tenga todas las respuestas.

Aprende más escuchando el episodio. "¿Vivimos en el multiverso?" en el podcast "Ask a Spaceman", disponible en iTunes y en la web en http://www.askaspaceman.com. Gracias a @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. y Slinkerdeer ¡Por las preguntas que llevaron a esta pieza! Haga su propia pregunta en Twitter usando #AskASpaceman o siguiendo a Paul @PaulMattSutter y facebook.com/PaulMattSutter.

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