Multiverso - Multiverse
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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 físicas y constantes 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 los mundos paralelos infinitos surgían de la colisión de átomos. En el siglo III a. C., el filósofo Crisipo sugirió que el mundo expiraba y regeneraba eternamente, sugiriendo efectivamente la existencia de múltiples universos a lo largo del tiempo. El concepto de universos múltiples se volvió más definido en la Edad Media .
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 podía "parecer loco". Dijo que cuando sus ecuaciones parecían describir varias historias diferentes, estas "no eran alternativas, pero en realidad todas ocurren simultáneamente". Este tipo de dualidad se llama " superposición ".
El filósofo y psicólogo estadounidense William James utilizó el término "multiverso" en 1895, pero en un contexto diferente. El término fue utilizado por primera vez en la ficción y en su contexto físico actual por Michael Moorcock en su novela de 1963 SF Adventures The Sundered Worlds (parte de su serie Eternal Champion ).
Breve explicacion
Se han formulado hipótesis sobre múltiples universos 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 alternos", "universos cuánticos", "dimensiones interpenetrantes", "universos paralelos", "dimensiones paralelas", "mundos paralelos", "realidades paralelas", "realidades cuánticas", " realidades alternativas "," líneas de tiempo alternativas "," dimensiones alternativas "y" planos dimensionales ".
La comunidad de la física ha debatido las diversas teorías del multiverso a lo largo del tiempo. Los físicos prominentes 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 mediante 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 el multiverso existiera, "la esperanza de encontrar una explicación racional para los valores precisos de las masas de quarks y otras constantes del modelo estándar que observamos en nuestro Big Bang está condenada al fracaso, porque sus valores 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 de Wilkinson (WMAP) y afirmaron encontrar evidencia que sugiere que este universo colisionó con otros universos (paralelos) en el pasado distante. Sin embargo, un análisis más exhaustivo de los datos del WMAP y del satélite Planck , que tiene una resolución tres veces mayor que WMAP, no reveló ninguna evidencia estadísticamente significativa de tal colisión en el universo de burbujas . Además, no hubo evidencia de ningún tirón gravitacional de otros universos en el nuestro.
Proponentes y escépticos
Los proponentes 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 más allá del alcance de nuestros telescopios, pero en algún lugar 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 desciende por esa pendiente, más y más deben ser aceptados por fe, y cada vez menos están abiertos a la verificación científica. Por lo tanto, las explicaciones de multiversos extremos recuerdan 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 estar disfrazada 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, ofreció una crítica del multiverso y señaló que no es una teoría científica tradicional. Acepta que se cree que el multiverso existe mucho más allá del horizonte cosmológico . Enfatizó que se teoriza que esté tan lejos que es poco probable que se encuentre alguna evidencia. Ellis también explicó que algunos teóricos no creen que la falta de comprobabilidad y falsabilidad empíricas sea una preocupación importante, pero se opone a esa línea de pensamiento:
Muchos físicos que hablan del 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 carecen de importancia. Sus teorías viven o mueren basadas en la consistencia interna y, se 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 una cuestión metafísica que no puede ser resuelta por la ciencia empírica. Argumenta que las pruebas de observación son el núcleo 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 observar este concepto, necesitamos una perspectiva abierta mente, aunque no demasiado abierta. Es un camino delicado de andar. Los universos paralelos pueden existir o no; el caso no está probado. Tendremos que vivir con esa incertidumbre. No hay nada de malo en 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
Los expertos en probabilidad han identificado la inferencia de un multiverso para explicar el aparente ajuste fino del universo como un ejemplo de la falacia del jugador inverso .
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 universo observable familiar . Los cuatro niveles de la clasificación de Tegmark están organizados de modo que se pueda entender que los niveles posteriores abarcan y amplían los niveles anteriores. Se describen brevemente a continuación.
Nivel I: una extensión de nuestro universo
Una predicción de inflación cósmica es la existencia de un universo ergódico infinito , que, al ser infinito, debe contener volúmenes de Hubble realizando 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 cuanto a configuraciones como la distribución de la materia , casi todas diferirán de nuestro volumen Hubble. Sin embargo, debido a que hay infinitos, 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 10 115 metros de distancia de nosotros.
Dado el espacio infinito, habría, de hecho, un número infinito de volúmenes de Hubble idénticos al nuestro en el universo. Esto se sigue 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 en su conjunto se está estirando y continuará haciéndolo para siempre, pero algunas regiones del espacio dejan de estirarse y forman burbujas distintas (como bolsas de gas en un pan de molde). de pan creciente). Estas burbujas son multiversos embrionarios de nivel I.
Diferentes burbujas pueden experimentar diferentes rupturas espontáneas de simetría , lo que da como resultado diferentes propiedades, como diferentes constantes físicas .
Nivel II también incluye John Archibald Wheeler 's universo oscilatorio teoría y Lee Smolin ' s teoría de los universos fecundos .
Nivel III: interpretación de muchos mundos de la mecánica cuántica
Hugh Everett 's muchos mundos interpretación (MWI) es uno de varios principales interpretaciones 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 una variedad 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 lados y que el resultado del lanzamiento corresponde a la mecánica cuántica observable . Las seis posibles formas 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 de 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 donde residen sus doppelgängers . En el Nivel I viven en otro lugar en un buen 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 burbuja de Nivel II con diferentes constantes físicas pueden, en efecto, ser encontrados como "mundos" creados por "divisiones" en el momento de 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, lo mismo. 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 H. Dieter Zeh 's muchas mentes interpretación .
Nivel IV: conjunto definitivo
La última hipótesis del universo matemático es la propia hipótesis de Tegmark.
Este nivel considera que todos los universos son igualmente reales y pueden describirse mediante 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) es también 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. de que es un modelo.
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".
Sin embargo, Jürgen Schmidhuber dice que el conjunto de estructuras matemáticas ni siquiera está bien definido y que solo admite representaciones del universo que pueden describirse mediante matemáticas constructivas , es decir, programas de computadora .
Schmidhuber incluye explícitamente representaciones de universo describibles por programas que no se detienen, cuyos bits de salida convergen después de un tiempo finito, aunque el tiempo de convergencia en sí 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 y teórico de cuerdas estadounidense Brian Greene discutió nueve tipos de multiversos:
- Acolchado
- El multiverso acolchado funciona solo 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.
- Inflacionista
- El multiverso inflacionario está compuesto por varios bolsillos en los que los campos de inflación colapsan y forman nuevos universos.
- Brane
- La versión del multiverso de brana postula que todo nuestro universo existe en una membrana ( brana ) que flota en una dimensión superior o "masa". En esta masa, hay otras membranas con sus propios universos. Estos universos pueden interactuar entre sí, y cuando chocan, la violencia y la energía producidas son más que suficientes para dar lugar a un big bang . Las branas flotan o flotan cerca unas de otras en la mayor parte, y cada pocos billones de años, atraídas por la gravedad o alguna otra fuerza que no entendemos, 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.
- Cíclico
- El multiverso cíclico tiene múltiples branas que han chocado, provocando Big Bangs . Los universos rebotan y pasan a través del tiempo hasta que se vuelven a juntar y chocan nuevamente, destruyendo los viejos contenidos y volviéndolos a crear.
- Paisaje
- El multiverso del paisaje se basa en los espacios 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 diferentes a las del espacio circundante.
- Cuántico
- El multiverso cuántico crea un nuevo universo cuando se produce una desviación en los eventos, como en la interpretación de muchos mundos de la mecánica cuántica.
- Holográfico
- El multiverso holográfico se deriva de la teoría de que el área de la superficie de un espacio puede codificar el contenido del volumen de la región.
- Simulado
- El multiverso simulado existe en sistemas informáticos complejos que simulan universos enteros.
- Último
- El último multiverso 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 espaciotemporales respectivamente. Las seis o siete dimensiones adicionales pueden compactarse en una escala muy pequeña, o nuestro universo puede simplemente estar localizado en un objeto dinámico (3 + 1) -dimensional, una D3-brana . Esto abre la posibilidad de que haya otras branas que podrían soportar 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 posiblemente muchos universos dentro de un universo más grande. Esto incluye la teoría de los agujeros blancos , que están 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 afinado para la vida consciente tal como la experimentamos.
Si hubiera un gran (posiblemente infinito) número de universos, cada uno con leyes físicas posiblemente diferentes (o diferentes constantes físicas fundamentales ), entonces algunos de estos universos (aunque sean muy pocos) tendrían la combinación de leyes y parámetros fundamentales que son adecuados. para el desarrollo de materia , estructuras astronómicas, diversidad elemental, estrellas y planetas que pueden existir el tiempo suficiente para que la vida emerja y evolucione.
El principio antrópico débil podría entonces aplicarse para concluir que nosotros (como seres conscientes) solo existiríamos en uno de esos pocos universos que pasaron a estar finamente sintonizados, permitiendo la existencia de vida con conciencia desarrollada. Por lo tanto, si bien la probabilidad de que cualquier universo en particular tenga las condiciones necesarias para la vida ( como entendemos la vida ) podría 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 la obra de Arthur Schopenhauer de 1844 "Von der Nichtigkeit und dem Leiden des Lebens", donde sostiene que nuestro mundo debe ser el peor de todos los mundos posibles, porque si fuera significativamente peor en cualquier aspecto no podía seguir existiendo.
La navaja de Occam
Los defensores y críticos no están de acuerdo sobre cómo aplicar la navaja de Occam . Los críticos argumentan que postular un número casi infinito de universos inobservables, simplemente para explicar nuestro propio universo, es contrario a la navaja de Occam. Sin embargo, los proponentes argumentan que en términos de complejidad de Kolmogorov, el multiverso propuesto es más simple que un único universo idiosincrásico.
Por ejemplo, el proponente del multiverso Max Tegmark argumenta:
[Un] conjunto completo es a menudo mucho más simple que uno de sus miembros. Este principio puede enunciarse 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 informático más corto que producirá ese número como salida. Por ejemplo, considere el conjunto de todos los números enteros . ¿Qué es más simple, todo el conjunto o solo un número? Ingenuamente, podría pensar que un solo número es más simple, pero el conjunto completo puede ser generado por 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 ... (De manera similar), los multiversos de nivel superior son más simples. Pasar de nuestro universo al multiverso de Nivel I elimina la necesidad de especificar las 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 todos 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 sin apoyo experimental y postulados ad hoc: espacio finito , colapso de la función de onda y asimetría ontológica. Nuestro juicio, por tanto, se reduce a lo que encontramos más derrochador y poco elegante: muchos mundos o muchas palabras. Quizás nos acostumbremos gradualmente a las extrañas formas 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 los enunciados hipotéticos. Algunos filósofos, como David Lewis , creen que todos los mundos posibles existen y que son tan reales como el mundo en el que vivimos (una posición conocida como realismo modal ).
Ver también
Otras lecturas
- Andrei Linde, The Self-Reproducing Inflationary Universe , Scientific American , noviembre de 1994 - Toca los conceptos de multiverso al final del artículo.
Referencias
Notas al pie
Citas
Otras lecturas
- Carr, Bernard . ¿Universo o multiverso? (2007 ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge.
- Deutsch, David (1985). "Teoría cuántica, el principio de Church-Turing y la computadora cuántica universal" (PDF) . Actas de la Royal Society de Londres Una . 400 (1818): 97-117. Código Bibliográfico : 1985RSPSA.400 ... 97D . CiteSeerX 10.1.1.41.2382 . doi : 10.1098 / rspa.1985.0070 . S2CID 1438116 . Archivado desde el original (PDF) el 9 de marzo de 2016 . Consultado el 15 de septiembre de 2014 .
- Ellis, George FR ; William R. Stoeger ; Stoeger, WR (2004). "Multiversos y cosmología física". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 347 (3): 921–936. arXiv : astro-ph / 0305292 . Código Bibliográfico : 2004MNRAS.347..921E . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2004.07261.x . S2CID 119028830 .
enlaces externos
- Entrevista con el cosmólogo de Tufts Alex Vilenkin sobre su nuevo libro, "Muchos mundos en uno: la búsqueda de otros universos" en el podcast y el programa de entrevistas de radio pública ThoughtCast.
- Multiverso - Radio-debate en BBC Four con Melvyn Bragg
- Por qué podría haber muchos más universos además del nuestro , por Phillip Ball, 21 de marzo de 2016, bbc.com.