multiverso - investigación y ciencia
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Los monográficos de
3er trimestre 2018 · N.o 93 · 6,90 € · investigacionyciencia.es
TEMAS
COSMOLOGÍA
¿Por qué el multiverso?
TEORÍA DE CUERDAS
Mundos en otras dimensiones
PRINCIPIO ANTRÓPICO
Constantes físicas y vida
FILOSOFÍA
Los límites del método científico
Multiverso¿Fantasía científica o necesidad teórica?
ESPECIAL
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Presentación
Multiverso 1
Más allá de lo que podremos ver
L a noción de que la realidad físi-
ca podría contener una multi-
plicidad de mundos, universos
o dominios similares al nues-
tro ha aparecido en diversas formas a lo
largo de la historia. En los últimos veinte
años, sin embargo, el auge de la teoría de
cuerdas y de la cosmología inflacionaria ha hecho que la idea de un multiverso
gane una inusitada popularidad. Ello ha
generado un intenso y en ocasiones agrio
debate entre físicos teóricos, cosmólogos
y filósofos, con brillantes contendientes en uno y otro lado.
Quienes la critican suelen considerarla
una hipótesis gratuita por hallarse nece-
sariamente fuera del ámbito de la ciencia.
Quienes la defienden ven en el multiverso una consecuencia necesaria de teorías a
las que atribuyen un gran poder expli-
cativo. El presente monográfico invita a recorrer ese camino de redescubrimiento
(págs. 4-35), fascinación (págs. 36-69) y
crítica (págs. 70-96) que desde principios
de siglo vive la idea.
El número comienza con una peque-
ña joya de la hemeroteca de Investigación
y Ciencia: el artículo publicado en 1995
por Andrei Linde sobre el modelo de in-
flación caótica, propuesto por el propio autor unos años antes (pág. 6). Aquel mo-
delo demostraba que varios de los proble-
mas de los que adolecía la teoría tradicio-
nal de la gran explosión podían resolverse
de forma genérica invocando un mecanis-
mo conceptualmente sencillo para descri-
bir el origen del universo. Dicho meca-
nismo, sin embargo, implicaba de mane-
ra inevitable la existencia de incontables
dominios similares al nuestro pero situa-
dos mucho más allá de nuestro horizon-
te cósmico, por lo que nunca serían ob-
servables.
Poco después la misma noción ha-
lló una encarnación natural en la teoría
de cuerdas. Lo cuentan en estas pági-
nas Raphael Bousso y Joseph Polchisnki
(pág. 14), este último tristemente fallecido
a principios de este año. Que la cosmología
y la física fundamental convergiesen de
aquella manera en la noción de un multi-
verso hizo que muchos la abrazaran con
entusiasmo y la explorasen desde un pun-
to de vista más amplio (pág. 24).
En caso de existir, ¿cómo podrían
ser esos universos? La segunda parte de
este monográfico explora algunas varian-
tes inspiradas por la teoría de cuerdas
(pág. 38), la mecánica cuántica (pág. 46)
y los argumentos antrópicos, relativos a
la emergencia de vida y estructuras com-
plejas (págs. 54-69), un aspecto esencial
del debate.
Aunque tal vez fascinante, en ese in-
menso repertorio de posibles encarnacio-
nes del multiverso se esconde también el
germen de una de las principales críticas:
su excesiva flexibilidad. ¿Es lícito califi-
car de ciencia semejante exuberancia de
entidades inobservables? ¿Tienen algún
poder explicativo? El cosmólogo George
Ellis argumenta con brillantez en contra
y advierte sobre los problemas de hacer
pasar por ciencia algo que en realidad no
lo es (pág. 72). Y la cosmología inflaciona-
ria, uno de los grandes avales de quienes
defienden la legitimidad del multiverso, es cuestionada con dureza por Anna Ijjas,
Paul Steinhardt (antaño uno de sus prin-
cipales proponentes) y Abraham Loeb a
la luz de los últimos datos sobre el fondo
cósmico de microondas (pág. 78).
Ese malabarismo en los límites de lo
que solemos entender por ciencia es sin
duda una de las razones que explican la
fascinación y la exasperación que causa
en muchos la idea de una multiplicidad
de mundos. Las ricas consideraciones fi-
losóficas al respecto, expuestas con gran claridad por Adán Sus (pág. 88), cierran
este monográfico. —La redacción
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Multiverso 3
ISTO
CK/F
OTO
JOG
EN PORTADAEn los últimos veinte años, el
auge de la teoría de cuerdas y
de la cosmología inflacionaria ha hecho que la idea de una
realidad física formada por
incontables universos gane
popularidad. Ello ha generado
un intenso y en ocasiones
agrio debate entre físicos
teóricos, cosmólogos y filó-
sofos. ¿Es una idea legítima?
¿Tiene poder explicativo?
¿Nos obliga a redefinir lo que entendemos por ciencia?
Ilustración: iStock/fotojog.
Multiverso
fi
3.er trimestre 2018 · N.o 93
TEMAS
1 Presentación: Más allá de lo que podremos verLa redacción
¿POR QUÉ EL MULTIVERSO?
6 El universo inflacionario autorregeneranteAndrei Linde
14 El paisaje de la teoría de cuerdasRaphael Bousso y Joseph Polchinski
24 Universos paralelosMax Tegmark
EXPLORAR EL MULTIVERSO
38 La gran montaña rusa del cosmosCliff Burgess y Fernando Quevedo
46 El multiverso cuánticoYasunori Nomura
54 Buscando vida en el multiversoAlejandro Jenkins y Gilad Pérez
62 Explosiones cósmicas, la vida y el multiversoRaúl Jiménez
EL PROBLEMA DEL MULTIVERSO
72 ¿Existe el multiverso?George F. R Ellis
78 La burbuja de la inflación cósmicaAnna Ijjas, Paul J. Steinhardt
y Abraham Loeb
86 El buen estado de la cosmología inflacionariaJuan García-Bellido
88 Los límites del método científicoAdán Sus
¿Por qué el multiverso?
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6 TEMAS 93
Si mis colegas y yo estamos en lo cierto, habrá que
abandonar la idea de un universo primigenio si-
milar a una bola de fuego creada en una «gran
explosión» (big bang). Proponemos una teoría ba-
sada en una hipótesis formulada hacia 1980, se-
gún la cual el universo naciente sufrió una época
de inflación cósmica. Dicha teoría sostiene que el cosmos creció de forma exponencial en una fracción infinitesi-mal de segundo y que, al final de ese período, continuó su evo-
lución de acuerdo con el modelo de la gran explosión. A medida
que se ha ido refinando el modelo inflacionario, se han descu-
bierto consecuencias sorprendentes. Una de ellas constituye un
cambio fundamental en nuestra forma de ver el cosmos. Cier-
tas versiones de la teoría inflacionaria afirman que el universo no es una bola de fuego en expansión, sino un inmenso fractal en crecimiento, formado por muchas burbujas en proceso de inflación que producen más burbujas, que a su vez engendran más, y así ad infinitum.
Esta forma peculiar de ver el cosmos no nació de una in-
vención caprichosa. Varios investigadores, primero en la Unión Soviética y más tarde en Estados Unidos, propusimos la hipó-
tesis inflacionaria para resolver ciertas complicaciones de las que adolecía la vieja idea de la gran explosión. En su forma estándar, la teoría de la gran explosión mantiene que el uni-verso nació hace unos 14.000 millones de años a partir de una
singularidad cósmica, un estado en el que la temperatura y la densidad eran infinitamente grandes. Por supuesto, no pode-
mos realmente hablar en términos físicos de tales cantidades
infinitas. Se supone que las leyes de la física que conocemos hoy no eran aplicables en aquel instante. Estas solo habrían empezado a ser válidas a partir del momento en que la densidad del universo descendió por debajo de la llamada densidad de Planck, unos 1094 gramos por centímetro cúbico.
Conforme el universo se expandía, se enfriaba progresiva-
mente. Los restos del fuego cósmico primordial todavía nos
rodean en forma del fondo cósmico de microondas, que nos dice que la temperatura del universo ha disminuido hasta 2,7 kelvin. El descubrimiento en 1965 de esta radiación de fondo por Amo
A. Penzias y Robert W. Wilson, de los Laboratorios Bell, apuntaló el afianzamiento de la teoría cosmológica de la gran explosión; modelo que, además, explicaba las cuantías de hidrógeno, helio y otros elementos ligeros en el universo.
LOS PROBLEMAS DE LA GRAN EXPLOSIÓNPero, a medida que se profundizaba en la teoría, aparecían los problemas. Por ejemplo, la teoría estándar de la gran explosión, unida a la teoría moderna de las partículas elementales, predice la existencia de muchas partículas superpesadas dotadas de car-
ga magnética; esto es, objetos con un solo polo magnético. Estos monopolos magnéticos tendrían una masa de unas 1016 veces la
del protón, unos 0,00001 miligramos. Según la teoría estándar de la gran explosión, dichos monopolos habrían surgido en una fase precoz del universo y deberían abundar tanto como los protones. En ese caso, la densidad media de materia del universo sería
¿P O R Q U É E L M U LT I V E R S O?
EL UNIVERSO INFLACIONARIO
AUTORREGENERANTECiertas versiones de la hipótesis inflacionaria describen el universo como un fractal autorregenerante que crea
otros universos inflacionarios
Andrei Linde
La teoría tradicional� de la gran ex-plosión describe con acierto varios aspectos de la evolución del universo. Sin embargo, adolece también de se-rios problemas.
La inflación cósmica postula que, en sus primeros instantes, el espacio su-frió una fase de expansión exponen-cial. Dicho proceso resuelve varios de los problemas de la teoría tradicional.
El mecanismo físico capaz de desen-cadenar la inflación cósmica no obe-dece a un proceso exótico, sino que aparece de manera natural en varias teorías de partículas elementales.
Sin embargo,� dicho mecanismo tiene una consecuencia inesperada: condu-ce a la creación eterna de «burbujas» independientes, o universos, con dis-tintas leyes físicas.
E N S Í N T E S I S
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