Universos paralelos

Universos paralelos

Max Tegmark

No son sólo un producto de la ciencia ficción: los otros universos son consecuencia directa de las observaciones cosmológicas

¿Habrá una copia de usted leyendo este artículo? ¿Alguien que no es usted, pero vive en un planeta llamado Tierra, con brumosas montañas, fértiles campos y extensas ciudades, en un sistema solar con ocho planetas más? La vida de esa persona ha sido, en todos aspectos, idéntica a la suya. Pero quizá decida ya no leer este artículo, mientras usted sigue leyendo.

La idea del alter ego es rara y poco plausible. Pero vamos a tener que aceptarla, pues las observaciones astronómicas la apoyan. El modelo más sencillo y popular predice que usted tiene un gemelo en una galaxia ubicada a 10 a la 1028 metros de aquí. Es una distancia tan enorme que excede la escala astronómica, pero eso no le resta realidad a su doppelgänger. La estimación se deriva de la teoría elemental de las probabilidades, y ni siquiera se basa en la física especulativa moderna, que sólo postula que el espacio es infinito (o al menos suficientemente grande) y que está, según las observaciones, casi uniformemente poblado de materia. En el espacio infinito tienen lugar incluso los eventos más improbables. Hay infinidad de planetas habitados, de los cuales no uno, sino muchos contienen personas con la misma apariencia, nombre y recuerdos de usted, viviendo todas las variantes posibles de las elecciones de su vida.

Probablemente no verá jamás a sus otros yoes. Lo más lejano que puede usted observar está a la distancia que la luz ha podido recorrer durante los 14,000 millones de años transcurridos desde que comenzó la expansión del big bang. Los objetos visibles más distantes se encuentran hoy a unos 4 x 1026 metros de nosotros, una distancia que define nuestro universo observable, llamado también volumen de Hubble o simplemente nuestro universo. Los universos de sus otros yoes son esferas del mismo tamaño, centradas en sus planetas. Son el ejemplo más sencillo de universos paralelos, donde cada uno es apenas una pequeña parte de un “multiverso” más amplio.

Con esta definición del “Universo” esperaríamos que la idea de multiverso pertenezca eternamente al reino de la metafísica. Pero la frontera entre la física y la metafísica se define por la posibilidad o imposibilidad de comprobar experimentalmente una teoría, no por el hecho de que algo parezca inverosímil o implique entidades no observables. Las fronteras de la física se han ido expandiendo para incorporar cada vez más conceptos abstractos y otrora metafísicos, como la redondez de la Tierra, los invisibles campos electromagnéticos, la ralentización del tiempo a velocidades elevadas, las superposiciones cuánticas, la curvatura del espacio y los agujeros negros. En los últimos años se agregó a esta lista el concepto del multiverso. Está cimentado en teorías bien comprobadas, como la relatividad y la mecánica cuántica, y cumple los dos criterios básicos de una ciencia empírica: se hacen predicciones con base en él y es falsable. Los científicos han descrito hasta cuatro tipos diferentes de universos paralelos. La pregunta no es si hay multiverso, sino cuántos niveles tiene.

Nivel I: Más allá de nuestro horizonte cósmico

LOS UNIVERSOS PARALELOS de sus otros yoes constituyen el multiverso Nivel I. Se trata del tipo menos controvertido. Todos aceptamos la existencia de cosas que no podemos ver, pero que podríamos ver al desplazarnos a un punto distinto de observación o sencillamente al esperarlas como a un barco que aparecerá en el horizonte. La condición de los objetos más allá del horizonte cósmico es similar. El universo observable crece anualmente un año-luz, durante el cual ésta, cada vez más lejana, cumple su plazo para llegar aquí. El infinito está allá afuera, esperando que lo podamos ver. Usted seguramente habrá muerto antes de que aparezcan sus alter egos, pero en principio, y si la expansión del cosmos coopera, tal vez sus descendientes remotos puedan observarlos con un telescopio suficientemente poderoso.

Por decir lo menos, el multiverso Nivel I parecería muy obvio. ¿Cómo podría el universo no ser infinito? ¿Habrá un rótulo por allí que diga “AQUÍ ACABA EL ESPACIO – CUIDADO CON LA ZANJA”? En tal caso, ¿qué hay más allá? La teoría de la gravedad de Einstein cuestiona esta intuición. El espacio podría ser finito si tuviera una curvatura convexa o una topología poco usual (es decir, interconectada). Un universo esférico, toroide (en forma de dona) o de cilindro anudado de diversas maneras tendría un volumen con límites pero sin bordes. El fondo cósmico de microondas permite hacer pruebas de tales posibilidades (véase Jean-Pierre Luminet, Glenn D. Starkman y Jeffrey R. Weeks, “Is Space Finite?”; Scientific American, abril de 1999). Hasta ahora, sin embargo, las evidencias van en contra. Incontables modelos se ajustan a las observaciones, y les han impuesto severos límites a otras alternativas.

Otra posibilidad es que el espacio sea infinito pero que la materia esté confinada en una región finita a nuestro alrededor: el histórico y popular modelo de los “universos islas”. En una variante de este modelo, la materia adelgaza a grandes escalas en un patrón fractal. En ambos casos, casi todos los universos del multiverso Nivel I estarían vacíos y muertos. Pero observaciones recientes de la distribución tridimensional de las galaxias y del fondo de microondas mostraron que la disposición de la materia da lugar a una aburrida uniformidad a grandes escalas, donde no hay estructuras coherentes mayores de unos 1024 metros. Suponiendo que el patrón continúe, el espacio más allá de nuestro universo observable bulle de galaxias, estrellas y planetas.

Los observadores que viven en universos paralelos experimentan las mismas leyes físicas que nosotros, pero con distintas condiciones iniciales. Según las teorías actuales, los procesos primordiales del big bang esparcieron la materia con cierta aleatoriedad, generando todos los arreglos posibles con probabilidad diferente de cero. Los cosmólogos asumen que nuestro universo, con su distribución de materia casi uniforme y sus fluctuaciones iniciales de densidad de una parte en 100,000, es bastante típico (cuando menos entre los que contienen observadores). Ese supuesto refuerza la estimación de que la copia idéntica a usted más cercana vive a 10 a la 1028 metros de aquí. A unos 10 a la 1092 metros, debería haber una esfera con un radio de 100 años-luz, idéntica a la que tiene su centro aquí, por lo que todas las percepciones que tengamos en el próximo siglo serán idénticas a las de nuestras contrapartes en ese sitio. Y a unos 10 a la 10118 metros, debería haber todo un volumen de Hubble idéntico al nuestro.

Las estimaciones anteriores son muy conservadoras, derivadas sólo de contar todos los posibles estados cuánticos que un volumen de Hubble puede contener si su temperatura no rebasa los 108 kelvins. Una manera de calcularlo es preguntándonos cuántos protones contendría un volumen de Hubble a esa temperatura. La respuesta es 10118 protones. Y cada una de esas partículas puede o no estar presente, lo que representa 2 a la 10118 posibles arreglos de protones. Una caja que contuviera ese número de volúmenes de Hubble agotaría todas las posibilidades. Si redondeamos, la caja tiene unos 10 a la 10118 metros de ancho. Más allá de esa caja, los universos, incluido el nuestro, comienzan a repetirse. Un número bastante similar se derivaría usando cálculos termodinámicos o cuántico-gravitatorios del total de información contenida en el Universo.

Es muy probable que su doppelgänger más cercano lo esté bastante más de lo que sugieren esas cifras, dados los procesos de formación planetaria y de evolución biológica que ponen las probabilidades a su favor. Los astrónomos sospechan que nuestro volumen de Hubble tiene cuando menos 1020 planetas habitables, y algunos bien podrían ser como la Tierra.

El marco de un multiverso Nivel I se usa rutinariamente para evaluar las teorías de la cosmología moderna, pero rara vez se enuncia explícitamente este proceso. Por ejemplo, veamos cómo utilizaron los cosmólogos el fondo de microondas para descartar una geometría esférica finita. Los puntos calientes y fríos de los mapas del fondo de microondas tienen un tamaño característico que depende de la curvatura del espacio, y los observados parecen ser demasiado pequeños para corresponder a una forma esférica. Pero es importante ser estadísticamente rigurosos. El tamaño promedio de los puntos varía aleatoriamente de un volumen de Hubble al siguiente, por lo que es posible que nuestro universo nos esté engañando: podría ser esférico, pero con puntos anormalmente pequeños. Cuando los cosmólogos afirman haber descartado el modelo esférico con una certidumbre del 99.9 por ciento, en realidad quieren decir que si este modelo fuera cierto, menos de uno de cada 1,000 volúmenes de Hubble presentaría puntos tan pequeños como los que observamos.

La lección es que la teoría de los multiversos puede ser probada y falsada pese a que no podamos ver los otros universos. La clave reside en predecir cuál es el conjunto de universos paralelos y especificar una distribución probabilística, o lo que los matemáticos llaman una “medida” para él. Nuestro universo debería surgir como uno de los más probables. En caso contrario (si, conforme a la teoría de los multiversos, vivimos en un universo improbable), la teoría

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