Universos paralelos

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La paradoja cuántica del «gato de Schrödinger» vista desde el punto de vista de la interpretación de los universos múltiples.
En esta interpretación cada evento involucra un punto de ramificación en el tiempo, el gato está vivo y muerto, incluso antes de que la caja se abra, pero los gatos «vivos» y «muertos» están en diferentes ramificaciones del universo, por lo que ambos son igualmente reales, pero no pueden interactuar el uno con el otro.[1]
Los universos paralelos forman parte de una hipótesis de la física en la que entran en juego otros mundos o universos simultáneos.

Universos paralelos es el nombre de una hipótesis física en la que entran en juego la existencia de varios universos o realidades relativamente independientes. El desarrollo de la física cuántica y la búsqueda de una teoría unificada (teoría cuántica de la gravedad), conjuntamente con el desarrollo de la teoría de cuerdas, han hecho entrever la posibilidad de la existencia de múltiples universos paralelos conformando un multiverso.

Universos paralelos o términos similares también se encuentran como temáticas de la literatura, particularmente en lo que por ejemplo se refiere al género literario fantástico.

Universos paralelos en Física[editar]

Interpretación de los universos múltiples[editar]

Una de las versiones científicas más curiosas que recurren a los universos paralelos es la «interpretación de los universos múltiples» o «interpretación de los mundos múltiples» (IMM), de Hugh Everett.[2][3]​ Dicha teoría aparece dentro de la mecánica cuántica como una posible solución al «problema de la medida» en mecánica cuántica. Everett describió su interpretación más bien como una metateoría. Desde un punto de vista lógico la construcción de Everett evade muchos de los problemas asociados a otras interpretaciones más convencionales de la mecánica cuántica. Recientemente, sin embargo, se ha propuesto que universos adyacentes al nuestro podrían dejar una huella observable en la radiación de fondo de microondas, lo cual abriría la posibilidad de probar experimentalmente esta teoría.[4][5]

Problema de la medida en mecánica cuántica, función de onda y como el observador condiciona la observación.

El problema de la medida es uno de los principales «frentes filosóficos» que abre la mecánica cuántica. Si bien la mecánica cuántica ha sido la teoría física más precisa hasta el momento, permitiendo hacer cálculos teóricos relacionados con procesos naturales que dan 20 decimales correctos y ha proporcionado una gran cantidad de aplicaciones prácticas (centrales nucleares, relojes de altísima precisión, ordenadores), existen ciertos puntos difíciles en la interpretación de algunos de sus resultados y fundamentos (el premio nobel Richard Feynman llegó a bromear diciendo «creo que nadie entiende verdaderamente la mecánica cuántica»).

El «problema de la medida» se puede describir informalmente del siguiente modo:

  1. De acuerdo con la mecánica cuántica, un sistema físico ―por ejemplo un conjunto de electrones orbitando en un átomo― queda descrito por una función de onda. Dicha función de onda es un objeto matemático que supuestamente describe la máxima información posible que contiene un estado puro.
  2. Si nadie externo al sistema ni dentro de él observara o tratara de ver como está el sistema, la mecánica cuántica nos diría que el estado del sistema evoluciona determinísticamente. Es decir, se podría predecir perfectamente hacia dónde irá el sistema.
  3. Proceso de decoherencia en física cuántica, el gato de Schrödinger y la superposición de estados.
    La función de onda nos informa cuáles son los resultados posibles de una medida y sus probabilidades relativas, pero no nos dice qué resultado concreto se obtendrá cuando un observador trate efectivamente de medir el sistema o averiguar algo sobre él. De hecho, la medida sobre un sistema es un valor aleatorio entre los posibles resultados.

Eso plantea un problema serio: si las personas y los científicos u observadores son también objetos físicos como cualquier otro, debería haber alguna forma determinista de predecir cómo tras juntar el sistema en estudio con el aparato de medida, finalmente llegamos a un resultado determinista. Pero el postulado de que una medición destruye la «coherencia» de un estado inobservado e inevitablemente tras la medida se queda en un estado mezcla aleatorio, parece que sólo quedan tres salidas:[6]

(A) O bien se renuncia a entender el «proceso de decoherencia», por lo cual un sistema pasa de tener un estado puro que evoluciona determinísticamente a tener un estado mezcla o «incoherente».
(B) O bien se admite que existen unos objetos no físicos llamados «conciencia» que no están sujetos a las leyes de la mecánica cuántica y que resuelven el problema.
(C) O se trata de proponer una teoría que explique el proceso de medición, y no sean así las mediciones quienes determinen la teoría.

Diferentes físicos han tomado diferentes soluciones a este «trilema»:

  1. Niels Bohr, quien propuso un modelo inicial de átomo que acabó dando lugar a la mecánica cuántica y fue considerado durante mucho tiempo uno de los defensores de la «interpretación ortodoxa de Copenhague», se inclinaría por (A).
  2. John von Neumann, el matemático que creó el formalismo matemático de la mecánica cuántica y que aportó grandes ideas a la teoría cuántica, se inclinaba por (B).
  3. La interpretación de Hugh Everett es uno de los planteamientos que apuesta por la solución (C).
Visión artística del planeta Tierra y de su equivalente, dentro del contexto teórico de los universos paralelos.

La propuesta de Everett es que cada medida «desdobla» nuestro universo en una serie de posibilidades (o tal vez existían ya los universos paralelos mutuamente inobservables y en cada uno de ellos se da una realización diferente de los posibles resultados de la medida). La idea y el formalismo de Everett es perfectamente lógico y coherente, aunque algunos puntos sobre cómo interpretar ciertos aspectos, en particular cómo se logra la inobservabilidad o coordinación entre sí de esos universos para que en cada uno suceda algo ligeramente diferente. Pero por lo demás es una explicación lógicamente coherente y posible, que inicialmente no despertó mucho entusiasmo sencillamente porque no está claro que sea una posibilidad falsable.

Sin embargo, una encuesta sobre la IMM llevada a cabo por el investigador de ciencias políticas L. David Raub, quien entrevistó a setenta y dos destacados especialistas en cosmología y teóricos cuánticos, dio los siguientes resultados:[7]

  1. Sí, creo que la IMM (interpretación de mundos múltiples) es correcta ( Azul )
  2. No acepto la IMM ( Rojo )
  3. Quizás la IMM sea correcta, pero todavía no me convence ( Verde )
  4. No tengo una opinión a favor ni en contra ( Amarillo )
    Gráfico correspondiente a encuesta de científicos especialistas en física cuántica y cosmología.

Entre los especialistas que se inclinaron por Sí (1) estaban Stephen Hawking[8][9]​, Richard Feynman y Murray Gell-Mann. Entre los que se definieron por No (2) estaba Roger Penrose, --siendo una encuesta antigua-- con posterioridad este último porcentaje ha ido disminuyendo notablemente. Aunque Hawking y Gell-Mann han explicado su posición. Hawking afirmó en una carta a Raub que «el nombre “mundos múltiples” es inadecuado, pero la teoría, en esencia, es correcta» (tanto Hawking como Gell-Mann llaman a la IMM, "interpretación de historias múltiples"). Posteriormente Hawking llegó a decir que «La IMM [interpretación de los mundos múltiples] es trivialmente verdadera». Por otro lado, Murray Gell-Man ―en una reseña de un artículo del físico estadounidense Bruce DeWitt (quien es uno de los principales defensores de la IMM)- se mostró básicamente de acuerdo con Hawking: «Aparte del empleo desacertado del lenguaje, los desarrollos físicos de Everett son correctos, aunque algo incompletos». Otros físicos destacados como Steven Weinberg[10]​ o John A. Wheeler[11]​ se inclinan por la corrección de esta interpretación. Sin embargo, el apoyo de importantes físicos a la IMM (interpretación de los mundos múltiples) refleja sólo la dirección que está tomando la investigación y las perspectivas actuales, pero en sí mismo no constituye ningún argumento científico adicional en favor de la teoría.

Diagrama representativo de los posibles desdoblamientos que contempla la hipótesis de los muchos mundos.

Actualmente, instituciones de prestigio en el mundo se están interesando en estas teorías, como es el caso del Instituto de Física Teórica (IFT) de Madrid, uno de sus científicos, el físico Alberto Casas, en el año 2014 expuso en la conferencia titulada "La perturbadora teoría de los mundos paralelos" todas las posibilidades que abre en el campo de la física, que es extensivo y llega a los limites del campo de la filosofía. A continuación se presenta un párrafo de su disertación:

«Esta Hipótesis de los Muchos Mundos de la física puede parecer delirante… Lo cual la hace también apasionante. Con el tiempo, la interpretación de los Muchos Mundos ha ido ganando adeptos, y hoy en día se considera una perspectiva perfectamente seria de la física cuántica, aunque no está comprobada (y es difícil diseñar experimentos que puedan decidir entre ella y la ortodoxa). Pensemos un momento sobre sus fascinantes implicaciones. Si se acepta la Hipótesis de los Muchos Mundos, el ‘yo’ que sentimos sería sólo una de nuestras versiones: el ‘yo’ de una cierta rama cuántica. Y de forma permanente se siguen creando desdoblamientos de nuestro ‘yo’, puesto que continuamente estamos realizando observaciones de uno u otro tipo. Los nuevos ‘yos’ que se crean a cada momento comparten un pasado común, pero tienen ante sí un futuro diferente. Esencialmente, todas las posibilidades potenciales se realizan en una rama u otra de nuestro complicado estado cuántico. Naturalmente, las historias posteriores en cada una de las ramas serán también diferentes. Las dos realidades coexisten de forma simultánea.»

En adición, el principio de simultaneidad dimensional establece que dos o más objetos físicos, realidades, y objetos no físicos pueden coexistir en el mismo espacio-tiempo. Este principio tiene correspondencia biunívoca con la teoría de IMM (interpretación de mundos múltiples) y la teoría de multiverso de nivel III, aunque no ha sido planteado por Hugh Everett o Max Tegmark. Según Yasunori Nomura,[12]Raphael Bousso, y Leonard Susskind,[13]​ el espacio-tiempo global que aparece en el multiverso inflacionario es un concepto redundante, y los multiversos de Nivel I, II y III son, de hecho, la misma cosa. Esta hipótesis se conoce como "Multiverse = Quantum Many Worlds" (Multiverso = Muchos Mundos Cuánticos).[14][15][16]

Los agujeros negros como entrada a los universos paralelos[editar]

Visión artística de un agujero negro con su disco de acreción.

Se ha apuntado que algunas soluciones exactas de la ecuación del campo de Einstein pueden extenderse por continuación analítica más allá de las singularidades dando lugar a universos espejos del nuestro. Así la solución de Schwarzschild para un universo con simetría esférica en el que la estrella central ha colapsado comprimiéndose por debajo de su radio de Schwarzschild podría ser continuada analíticamente a una solución de agujero blanco (un agujero blanco de Schwarzchild se comporta como la reversión temporal de un agujero negro de Schwarzschild).[17]​ La solución completa describe dos universos asintóticamente planos unidos por una zona de agujero negro (interior del horizonte de sucesos). Dos viajeros de dos universos espejos podrían encontrarse.[18]

Primera imagen lograda por el Telescopio Event Horizon de un agujero negro real que se encuentra en Messier 87 perteneciente al cúmulo de galaxias Virgo.

Una posibilidad igualmente interesante son los universos Reissner-Nordström y de Kerr-Newman.[19]​ Este último universo es una solución posible de las ecuaciones de Einstein que puede ser continuada analíticamente a través de una singularidad espacial evitable por un viajero. A diferencia de la solución completa de Schwarzchild, la solución de este problema da como posibilidad la comunicación de los dos universos sin tener que pasar por los correspondientes horizontes de sucesos a través de una zona llamada horizonte interno.

Universos paralelos en la ficción[editar]

La temática de los universos paralelos y de otras dimensiones es muy frecuente en la ficción. Si bien es la ciencia ficción la que más se ha destacado, también se utiliza en el género del terror (H. P. Lovecraft y Brian Lumley, por ejemplo), en la fantasía (C. S. Lewis, por ejemplo) e incluso en el drama histórico (Harry Turtledove, Vladimir Nabokov, entre otros).

Isaac Asimov, en su novela Los propios dioses[20]​ propone la idea de universos paralelos muy diferentes donde las constantes universales han colapsado en diferentes valores dando características únicas a cada universo. Asimismo, propone la idea de la posible interacción entre estos universos a través del intercambio espontáneo de partículas elementales resultando, a largo plazo, en el equilibrio termodinámico entre estos universos al terminar en el equilibrio del valor de las constantes fundamentales en los universos que han logrado interactuar.

En algunos casos, un universo paralelo es similar al nuestro pero con eventos históricos diferentes. En cambio en otros casos ―frecuentemente en historias de horror― otro universo es un lugar sombrío e infernal repleto de formas de vida monstruosas; por ejemplo:

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Bryce Seligman DeWitt (1970): «Quantum Mechanics and Reality: Could the solution to the dilemma of indeterminism be a universe in which all possible outcomes of an experiment actually occur?», artículo en inglés en revista Physics Today, 23 (9), págs. 30-40; septiembre de 1970.
    «Every quantum transition taking place on every star, in every galaxy, in every remote corner of the universe is splitting our local world on earth into myriads of copies of itself», 24 (4), págs. 38-44; abril de 1971.
  2. Interpretación de universos múltiples de Hugh Everett.
  3. «HUGH EVERETT Y SUS UNIVERSOS PARALELOS». 2015. 
  4. «Quizás haya otros universos en otras burbujas», artículo del 8 de agosto de 2011 en el sitio web BBC Mundo (Londres). Consultado el 8 de agosto 2011.
  5. «Científicos norteamericanos detectan la existencia de dimensiones adicionales.». Arxiv. Physical Review Letters. 
  6. Galindo, A.; y Pascual, P. (1989): Mecánica cuántica (pág. 453-454). Barcelona: Eudema, 1989. ISBN 84-7754-042-1.
  7. Penrose, Roger (2006): El camino de la realidad. Madrid: Debate, 2006. ISBN 978-84-8306-681-2.
  8. «La extraordinaria teoría sobre universos paralelos que terminó Stephen Hawking justo antes de morir.». 
  9. Hawking, Stephen - Hertog, Thomas (2018). «A smooth exit from eternal inflation?». Journal of High Energy Physics. 
  10. Weinberg, Steven (2005). B. Carr, ed. Living in the Multiverse (en inglés). Cambridge University Press. 
  11. Wheeler, John A. (1994). Un viaje por la gravedad y el espacio-tiempo. Alianza Editorial. ISBN 978-84-206-9691-1. 
  12. https://arxiv.org/abs/1104.2324
  13. https://arxiv.org/abs/1105.3796
  14. Casas, Alberto (2014). Ciencia para llevar, CSIC, ed. «La perturbadora Teoría de los mundos paralelos». 
  15. Barrera Fernández, Daniela (2015). «¿Existen los universos paralelos? Ciencia vs. Ficción | Ciencia América Latina | México | ANCLa». Agencia de Noticias Cientifícas de Latinoamérica. 
  16. Tesolin, Rubén (2012). «Fronteras del Universo». pp. Teorías sobre los universos paralelos, el multiverso y el universo multidimensional. 
  17. Hawking & Ellis, (1973) La estructura a gran escala del espacio-tiempo. (págs. 149-161).
  18. EUROPA PRESS, ed. (2015). «Los agujeros negros podrían llevar a otro universo, según Hawking». 
  19. Holstein, Barry (2006). «Quantum Corrections to the Reissner-Nordstrom and Kerr-Newman Metrics». General Relativity and Quantum Cosmology. 
  20. Asimov, Isaac (2007). Los propios dioses. Madrid: La Factoría de Ideas (Colección Solaris Ficción 65). ISBN 978-84-9800-354-3. 

Bibliografía[editar]

Enlaces externos.[editar]