Multiverso

El multiverso es un grupo hipotético de múltiples universos. Juntos, estos universos comprenden todo lo que existe: la totalidad del espacio, el tiempo, la materia, la energía, la información y las leyes y constantes físicas que los describen. Los diferentes universos dentro del multiverso se denominan "universos paralelos", "otros universos", "universos alternativos" o "muchos mundos".

Historia del concepto

Los primeros ejemplos registrados de la idea de mundos infinitos existían en la filosofía del atomismo griego antiguo, que proponía que surgían mundos paralelos infinitos de la colisión de átomos. En el siglo III a. C., el filósofo Crisipo sugirió que el mundo expiró y se regeneró eternamente, sugiriendo efectivamente la existencia de múltiples universos a lo largo del tiempo. El concepto de universos múltiples se definió más en la Edad Media.

El filósofo y psicólogo estadounidense William James utilizó el término "multiverso" en 1895, pero en un contexto diferente.

En Dublín en 1952, Erwin Schrödinger dio una conferencia en la que advirtió jocosamente a su audiencia que lo que estaba a punto de decir podría "parecer una locura". Dijo que cuando sus ecuaciones parecían describir varias historias diferentes, estas "no eran alternativas, sino que todas realmente sucedían simultáneamente". Este tipo de dualidad se llama "superposición".

El término fue utilizado por primera vez en la ficción y en su contexto de física actual por Michael Moorcock en su novela de 1963 SF Adventures The Sundered Worlds (parte de su serie Eternal Champion). (ver Multiverso (Michael Moorcock))

Breve explicacion

Se han formulado hipótesis sobre universos múltiples en cosmología, física, astronomía, religión, filosofía, psicología transpersonal, música y todo tipo de literatura, particularmente en ciencia ficción, cómics y fantasía. En estos contextos, los universos paralelos también se denominan "universos alternativos", "universos cuánticos", "dimensiones que se interpenetran", "universos paralelos", "dimensiones paralelas", "mundos paralelos", "realidades paralelas", "realidades cuánticas", " realidades alternativas", "líneas de tiempo alternativas", "dimensiones alternativas" y "planos dimensionales".

La comunidad física ha debatido las diversas teorías del multiverso a lo largo del tiempo. Destacados físicos están divididos acerca de si existen otros universos fuera del nuestro.

Algunos físicos dicen que el multiverso no es un tema legítimo de investigación científica. Se han planteado preocupaciones sobre si los intentos de eximir al multiverso de la verificación experimental podrían erosionar la confianza del público en la ciencia y, en última instancia, dañar el estudio de la física fundamental. Algunos han argumentado que el multiverso es una noción filosófica más que una hipótesis científica porque no se puede falsificar empíricamente. La capacidad de refutar una teoría por medio de un experimento científico es un criterio crítico del método científico aceptado. Paul Steinhardt ha argumentado que ningún experimento puede descartar una teoría si la teoría proporciona todos los resultados posibles.

En 2007, el premio Nobel Steven Weinberg sugirió que si existiera el multiverso, "la esperanza de encontrar una explicación racional para los valores precisos de las masas de los quarks y otras constantes del modelo estándar que observamos en nuestro Big Bang está condenada al fracaso, porque sus valores serían ser un accidente de la parte particular del multiverso en el que vivimos".

Buscar evidencia

Alrededor de 2010, científicos como Stephen M. Feeney analizaron los datos de la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP) y afirmaron haber encontrado evidencia que sugería que este universo colisionó con otros universos (paralelos) en el pasado lejano. Sin embargo, un análisis más completo de los datos de WMAP y del satélite Planck, que tiene una resolución tres veces mayor que WMAP, no reveló ninguna evidencia estadísticamente significativa de tal colisión de universo burbuja. Además, no había evidencia de ninguna atracción gravitatoria de otros universos sobre el nuestro.

Defensores y escépticos

Los defensores modernos de una o más de las hipótesis del multiverso incluyen a Don Page, Brian Greene, Max Tegmark, Alan Guth, Andrei Linde, Michio Kaku, David Deutsch, Leonard Susskind, Alexander Vilenkin, Yasunori Nomura, Raj Pathria, Laura Mersini-Houghton, Neil deGrasse Tyson, Sean Carroll y Stephen Hawking.

Los científicos que son generalmente escépticos de la hipótesis del multiverso incluyen: David Gross, Paul Steinhardt, Anna Ijjas, Abraham Loeb, David Spergel, Neil Turok, Viatcheslav Mukhanov, Michael S. Turner, Roger Penrose, George Ellis, Joe Silk, Carlo Rovelli, Adam Frank, Marcelo Gleiser, Jim Baggott y Paul Davies.

Argumentos en contra de las teorías del multiverso

En su artículo de opinión del New York Times de 2003, "Una breve historia del multiverso", el autor y cosmólogo Paul Davies ofreció una variedad de argumentos de que las teorías del multiverso no son científicas:

Para empezar, ¿cómo se va a probar la existencia de los otros universos? Sin duda, todos los cosmólogos aceptan que hay algunas regiones del universo que se encuentran fuera del alcance de nuestros telescopios, pero en algún punto de la pendiente resbaladiza entre eso y la idea de que hay un número infinito de universos, la credibilidad llega a un límite. A medida que uno se desliza por esa pendiente, más y más debe ser aceptado por fe, y cada vez menos está abierto a la verificación científica. Las explicaciones extremas del multiverso recuerdan, por lo tanto, a las discusiones teológicas. De hecho, invocar una infinidad de universos invisibles para explicar las características inusuales del que vemos es tan ad hoc como invocar a un Creador invisible. La teoría del multiverso puede disfrazarse de lenguaje científico, pero en esencia, requiere el mismo acto de fe.—  Paul Davies, The New York Times, "Una breve historia del multiverso"

George Ellis, escribiendo en agosto de 2011, criticó el multiverso y señaló que no es una teoría científica tradicional. Acepta que se cree que el multiverso existe mucho más allá del horizonte cosmológico. Hizo hincapié en que se teoriza que está tan lejos que es poco probable que alguna vez se encuentre alguna evidencia. Ellis también explicó que algunos teóricos no creen que la falta de comprobabilidad empírica y falsabilidad sea una preocupación importante, pero él se opone a esa línea de pensamiento:

Muchos físicos que hablan sobre el multiverso, especialmente los defensores del paisaje de cuerdas, no se preocupan mucho por los universos paralelos per se. Para ellos, las objeciones al multiverso como concepto no son importantes. Sus teorías viven o mueren basadas en la consistencia interna y, uno espera, eventuales pruebas de laboratorio.

Ellis dice que los científicos han propuesto la idea del multiverso como una forma de explicar la naturaleza de la existencia. Señala que, en última instancia, deja esas preguntas sin resolver porque es un problema metafísico que la ciencia empírica no puede resolver. Argumenta que las pruebas de observación están en el centro de la ciencia y no deben abandonarse:

Tan escéptico como soy, creo que la contemplación del multiverso es una excelente oportunidad para reflexionar sobre la naturaleza de la ciencia y sobre la naturaleza última de la existencia: por qué estamos aquí... Al analizar este concepto, necesitamos una perspectiva abierta. mente, aunque no demasiado abierta. Es un camino delicado de transitar. Los universos paralelos pueden o no existir; el caso no está probado. Vamos a tener que vivir con esa incertidumbre. No hay nada malo con la especulación filosófica con base científica, que es lo que son las propuestas de multiverso. Pero deberíamos nombrarlo por lo que es.—  George Ellis, "¿Existe realmente el multiverso?" , Científico americano

Esquemas de clasificación

Max Tegmark y Brian Greene han ideado esquemas de clasificación para los diversos tipos teóricos de multiversos y universos que podrían comprender.

Los cuatro niveles de Max Tegmark

El cosmólogo Max Tegmark ha proporcionado una taxonomía de universos más allá del familiar universo observable. Los cuatro niveles de la clasificación de Tegmark están organizados de tal manera que los niveles subsiguientes pueden entenderse para abarcar y ampliar los niveles anteriores. Se describen brevemente a continuación.

Nivel I: Una extensión de nuestro universo

Una predicción de la inflación cósmica es la existencia de un universo ergódico infinito, que, siendo infinito, debe contener volúmenes de Hubble que cumplan todas las condiciones iniciales.

En consecuencia, un universo infinito contendrá un número infinito de volúmenes de Hubble, todos con las mismas leyes físicas y constantes físicas. En lo que respecta a configuraciones como la distribución de la materia, casi todas diferirán de nuestro volumen de Hubble. Sin embargo, debido a que hay infinitamente muchos, mucho más allá del horizonte cosmológico, eventualmente habrá volúmenes de Hubble con configuraciones similares, e incluso idénticas. Tegmark estima que un volumen idéntico al nuestro debería estar a unos 10 metros de nosotros.

Dado un espacio infinito, habría, de hecho, un número infinito de volúmenes de Hubble idénticos al nuestro en el universo. Esto se deriva directamente del principio cosmológico, en el que se supone que nuestro volumen de Hubble no es especial ni único.

Nivel II: Universos con diferentes constantes físicas

En la teoría de la inflación eterna, que es una variante de la teoría de la inflación cósmica, el multiverso o el espacio como un todo se está estirando y seguirá haciéndolo para siempre, pero algunas regiones del espacio dejan de estirarse y forman distintas burbujas (como bolsas de gas en un pan). de pan leudado). Tales burbujas son multiversos embrionarios de nivel I.

Diferentes burbujas pueden experimentar diferentes rupturas de simetría espontáneas, lo que da como resultado diferentes propiedades, como diferentes constantes físicas.

El nivel II también incluye la teoría del universo oscilatorio de John Archibald Wheeler y la teoría de los universos fecundos de Lee Smolin.

Nivel III: interpretación de muchos mundos de la mecánica cuántica

La interpretación de muchos mundos (MWI) de Hugh Everett III es una de varias interpretaciones principales de la mecánica cuántica.

En resumen, un aspecto de la mecánica cuántica es que ciertas observaciones no se pueden predecir de manera absoluta. En cambio, hay un rango de posibles observaciones, cada una con una probabilidad diferente. Según el MWI, cada una de estas posibles observaciones corresponde a un universo diferente. Supongamos que se lanza un dado de seis caras y que el resultado del lanzamiento corresponde a la mecánica cuántica observable. Las seis formas posibles en que pueden caer los dados corresponden a seis universos diferentes.

Tegmark argumenta que un multiverso de Nivel III no contiene más posibilidades en el volumen del Hubble que un multiverso de Nivel I o Nivel II. En efecto, todos los diferentes "mundos" creados por "divisiones" en un multiverso de Nivel III con las mismas constantes físicas se pueden encontrar en algún volumen de Hubble en un multiverso de Nivel I. Tegmark escribe que, "La única diferencia entre el Nivel I y el Nivel III es dónde residen sus doppelgängers. En el Nivel I viven en otro lugar en el viejo espacio tridimensional. En el Nivel III viven en otra rama cuántica en el espacio de Hilbert de dimensión infinita. "

De manera similar, todos los universos de burbujas de Nivel II con diferentes constantes físicas pueden, en efecto, encontrarse como "mundos" creados por "divisiones" en el momento de la ruptura espontánea de la simetría en un multiverso de Nivel III. Según Yasunori Nomura, Raphael Bousso y Leonard Susskind, esto se debe a que el espacio-tiempo global que aparece en el multiverso (eternamente) inflado es un concepto redundante. Esto implica que los multiversos de los Niveles I, II y III son, de hecho, la misma cosa. Esta hipótesis se conoce como "Multiverso = Muchos mundos cuánticos". Según Yasunori Nomura, este multiverso cuántico es estático y el tiempo es una simple ilusión.

Otra versión de la idea de muchos mundos es la interpretación de muchas mentes de H. Dieter Zeh.

Nivel IV: conjunto definitivo

La última hipótesis matemática del universo es la propia hipótesis de Tegmark.

Este nivel considera que todos los universos son igualmente reales y pueden ser descritos por diferentes estructuras matemáticas.

Tegmark escribe:

Las matemáticas abstractas son tan generales que cualquier Teoría del Todo (TOE) que sea definible en términos puramente formales (independientemente de la vaga terminología humana) también es una estructura matemática. Por ejemplo, un TOE que involucra un conjunto de diferentes tipos de entidades (denotadas por palabras, digamos) y relaciones entre ellas (denotadas por palabras adicionales) no es más que lo que los matemáticos llaman un modelo teórico de conjuntos, y generalmente se puede encontrar un sistema formal que es un modelo de.

Argumenta que esto "implica que cualquier teoría concebible de universos paralelos puede describirse en el Nivel IV" y "subsume todos los demás conjuntos, por lo tanto cierra la jerarquía de multiversos, y no puede haber, digamos, un Nivel V".

Jürgen Schmidhuber, sin embargo, dice que el conjunto de estructuras matemáticas ni siquiera está bien definido y que solo admite representaciones del universo descriptibles por matemáticas constructivas, es decir, programas de computadora.

Schmidhuber incluye explícitamente representaciones del universo descriptibles por programas que no se detienen, cuyos bits de salida convergen después de un tiempo finito, aunque el tiempo de convergencia en sí mismo puede no ser predecible por un programa que se detiene, debido a la indecidibilidad del problema de la detención. También analiza explícitamente el conjunto más restringido de universos rápidamente computables.

Los nueve tipos de Brian Greene

El físico teórico estadounidense y teórico de cuerdas Brian Greene discutió nueve tipos de multiversos:AcolchadoEl multiverso acolchado solo funciona en un universo infinito. Con una cantidad infinita de espacio, cada evento posible ocurrirá un número infinito de veces. Sin embargo, la velocidad de la luz nos impide ser conscientes de estas otras áreas idénticas.InflacionistaEl multiverso inflacionario se compone de varios bolsillos en los que los campos de inflación colapsan y forman nuevos universos.branaLa versión del multiverso brane postula que todo nuestro universo existe en una membrana (brane) que flota en una dimensión superior o "bulto". En este bulto hay otras membranas con sus propios universos. Estos universos pueden interactuar entre sí, y cuando chocan, la violencia y la energía que producen es más que suficiente para dar lugar a un big bang. Las branas flotan o flotan cerca unas de otras en masa, y cada pocos trillones de años, atraídas por la gravedad o por alguna otra fuerza que no comprendemos, chocan y chocan entre sí. Este contacto repetido da lugar a big bangs múltiples o "cíclicos". Esta hipótesis en particular cae bajo el paraguas de la teoría de cuerdas, ya que requiere dimensiones espaciales adicionales.CíclicoEl multiverso cíclico tiene múltiples branas que han colisionado, provocando Big Bangs. Los universos rebotan y pasan a través del tiempo hasta que se juntan y chocan de nuevo, destruyendo los viejos contenidos y creándolos de nuevo.PaisajeEl paisaje multiverso se basa en los espacios de Calabi-Yau de la teoría de cuerdas. Las fluctuaciones cuánticas hacen caer las formas a un nivel de energía más bajo, creando un bolsillo con un conjunto de leyes diferente al del espacio circundante.CuánticoEl multiverso cuántico crea un nuevo universo cuando ocurre una desviación en los eventos, como en la interpretación de muchos mundos de la mecánica cuántica.holográficoEl multiverso holográfico se deriva de la teoría de que el área superficial de un espacio puede codificar los contenidos del volumen de la región.SimuladoEl multiverso simulado existe en sistemas informáticos complejos que simulan universos enteros.FinalEl multiverso definitivo contiene todos los universos matemáticamente posibles bajo diferentes leyes de la física.

Teorías cíclicas

En varias teorías, hay una serie de ciclos infinitos y autosuficientes (por ejemplo, una eternidad de Big Bangs, Big Crunches y/o Big Freezes).

Teoría M

Se ha previsto un multiverso de un tipo algo diferente dentro de la teoría de cuerdas y su extensión de dimensión superior, la teoría M.

Estas teorías requieren la presencia de 10 u 11 dimensiones del espacio-tiempo respectivamente. Las seis o siete dimensiones adicionales pueden compactarse en una escala muy pequeña, o nuestro universo puede estar simplemente localizado en un objeto dinámico (3+1) dimensional, una D3-brana. Esto abre la posibilidad de que existan otras branas que puedan sustentar otros universos.

Cosmología del agujero negro

La cosmología del agujero negro es un modelo cosmológico en el que el universo observable es el interior de un agujero negro que existe como uno de los posibles muchos universos dentro de un universo más grande. Esto incluye la teoría de los agujeros blancos, que se encuentran en el lado opuesto del espacio-tiempo.

Principio antrópico

Se ha propuesto el concepto de otros universos para explicar cómo nuestro propio universo parece estar ajustado para la vida consciente tal como la experimentamos.

Si hubiera una gran cantidad (posiblemente infinita) de universos, cada uno con leyes físicas posiblemente diferentes (o constantes físicas fundamentales diferentes), entonces algunos de estos universos (aunque sean muy pocos) tendrían la combinación de leyes y parámetros fundamentales que son adecuados. para el desarrollo de la materia, las estructuras astronómicas, la diversidad elemental, las estrellas y los planetas que pueden existir el tiempo suficiente para que surja y evolucione la vida.

El principio antrópico débil podría entonces aplicarse para concluir que nosotros (como seres conscientes) solo existiríamos en uno de esos pocos universos que estaban finamente sintonizados, permitiendo la existencia de vida con una conciencia desarrollada. Por lo tanto, mientras que la probabilidad de que cualquier universo en particular tenga las condiciones requeridas para la vida (como entendemos la vida) puede ser extremadamente pequeña, esas condiciones no requieren un diseño inteligente como explicación de las condiciones en el Universo que promueven nuestra existencia en él.

Una forma temprana de este razonamiento es evidente en el trabajo de Arthur Schopenhauer de 1844 "Von der Nichtigkeit und dem Leiden des Lebens", donde argumenta que nuestro mundo debe ser el peor de todos los mundos posibles, porque si fuera significativamente peor en algún aspecto podría no seguir existiendo.

La navaja de Occam

Los defensores y los críticos no están de acuerdo sobre cómo aplicar la navaja de Occam. Los críticos argumentan que postular un número casi infinito de universos inobservables, solo para explicar nuestro propio universo, es contrario a la navaja de Occam. Sin embargo, los defensores argumentan que, en términos de complejidad de Kolmogorov, el multiverso propuesto es más simple que un solo universo idiosincrático.

Por ejemplo, el proponente del multiverso Max Tegmark argumenta:

[A]n todo el conjunto es a menudo mucho más simple que uno de sus miembros. Este principio se puede establecer de manera más formal utilizando la noción de contenido de información algorítmica. El contenido de información algorítmica en un número es, en términos generales, la longitud del programa de computadora más corto que producirá ese número como salida. Por ejemplo, considere el conjunto de todos los números enteros. ¿Qué es más sencillo, todo el conjunto o sólo un número? Ingenuamente, podría pensar que un solo número es más simple, pero el conjunto completo puede generarse mediante un programa de computadora bastante trivial, mientras que un solo número puede ser enormemente largo. Por lo tanto, todo el conjunto es en realidad más simple... (Del mismo modo), los multiversos de nivel superior son más simples. Pasar de nuestro universo al multiverso de Nivel I elimina la necesidad de especificar condiciones iniciales, la actualización al Nivel II elimina la necesidad de especificar constantes físicas, y el multiverso de Nivel IV elimina la necesidad de especificar cualquier cosa... Una característica común de los cuatro niveles de multiverso es que la teoría más simple y posiblemente más elegante involucra universos paralelos por defecto. Para negar la existencia de esos universos, es necesario complicar la teoría agregando procesos experimentalmente no respaldados y postulados ad hoc: espacio finito, colapso de la función de onda y asimetría ontológica. Nuestro juicio se reduce, pues, a lo que nos parece más derrochador y poco elegante: muchos mundos o muchas palabras. Tal vez nos acostumbremos gradualmente a las formas extrañas de nuestro cosmos y descubramos que su extrañeza es parte de su encanto. Una característica común de los cuatro niveles de multiverso es que la teoría más simple y posiblemente más elegante involucra universos paralelos por defecto. Para negar la existencia de esos universos, es necesario complicar la teoría agregando procesos experimentalmente no respaldados y postulados ad hoc: espacio finito, colapso de la función de onda y asimetría ontológica. Nuestro juicio se reduce, pues, a lo que nos parece más derrochador y poco elegante: muchos mundos o muchas palabras. Tal vez nos acostumbremos gradualmente a las formas extrañas de nuestro cosmos y descubramos que su extrañeza es parte de su encanto. Una característica común de los cuatro niveles de multiverso es que la teoría más simple y posiblemente más elegante involucra universos paralelos por defecto. Para negar la existencia de esos universos, es necesario complicar la teoría agregando procesos experimentalmente no respaldados y postulados ad hoc: espacio finito, colapso de la función de onda y asimetría ontológica. Nuestro juicio se reduce, pues, a lo que nos parece más derrochador y poco elegante: muchos mundos o muchas palabras. Tal vez nos acostumbremos gradualmente a las formas extrañas de nuestro cosmos y descubramos que su extrañeza es parte de su encanto. Colapso de la función de onda y asimetría ontológica. Nuestro juicio se reduce, pues, a lo que nos parece más derrochador y poco elegante: muchos mundos o muchas palabras. Tal vez nos acostumbremos gradualmente a las formas extrañas de nuestro cosmos y descubramos que su extrañeza es parte de su encanto. Colapso de la función de onda y asimetría ontológica. Nuestro juicio se reduce, pues, a lo que nos parece más derrochador y poco elegante: muchos mundos o muchas palabras. Tal vez nos acostumbremos gradualmente a las formas extrañas de nuestro cosmos y descubramos que su extrañeza es parte de su encanto.—Max  Tegmark

Realismo modal

Los mundos posibles son una forma de explicar la probabilidad y las declaraciones hipotéticas. Algunos filósofos, como David Lewis, creen que todos los mundos posibles existen y que son tan reales como el mundo en el que vivimos (posición conocida como realismo modal).