Confusión cósmica: hablar de multiversos y grandes errores en Astrofísica

Confusión cósmica: hablar de multiversos y grandes errores en Astrofísica
por Calla Cofield

Los físicos en el Festival Mundial de la Ciencia en Nueva York discutieron cómo una teoría del multiverso podría ayudar u obstaculizar la búsqueda de una explicación científica de por qué nuestro universo está en condiciones de soportar la vida. (Crédito: Shutterstock / Victor Habbick)

"Me gustaría hablar de un asunto muy serio", dijo Mario Livio, un proclamado científico y autor, en un panel en el Festival Mundial de la Ciencia en la Ciudad de Nueva York el mes pasado.

Con otros tres astrofísicos prominentes en el panel, Livio adentró en uno de los problemas que más confusión (y verguenza) genera en la astrofísica moderna, lo que llevó a una discusión de si nuestro universo podría ser sólo uno de un número infinito de multiversos -y si una teoría del multiverso es buena o mala para la ciencia.

La vergüenza a la que Livio refiere a veces se conoce como la catástrofe del vacío. El espacio verdaderamente vacío, aspirado en seco de aire o partículas, todavía tiene una energía inherente al mismo, de acuerdo con las observaciones, dijo Livio. Pero cuando los científicos utilizan teorías de la mecánica cuántica para tratar de calcular esta energía del vacío, sus resultados difieren de los resultados medidos por cerca de 120 órdenes de magnitud, o el número 1 seguido de 120 ceros.

"Este es un gran número, incluso en la astronomía", dijo Livio. "Especialmente para una discrepancia."

Uno de los panelistas, Josh Frieman, llevó a casa lo alarmante que es este error.

"Para hacer un error matemático tan grande usted sabe que realmente tiene que trabajar duro en ello. No es fácil", dijo Frieman, quien es un destacado científico en el Fermi National Accelerator Laboratory y actual director de la Dark Energy Survey.

Incluso mediante la inclusión de ciertos ajustes, los físicos sólo han sido capaces de reducir el error de alrededor de 55 órdenes de magnitud, dijo Livio.

El panelista Adam Riess, profesor de estudios espaciales de la Universidad Johns Hopkins y astrónomo del Space Telescope Science Institute, añadió que si el valor calculado de la energía del vacío fuera verdad, "entonces la aceleración habría sido tan fuerte que habría desgarrado galaxias, estrellas, planetas, antes de formarse", dijo Riess. "Así que nuestra existencia nos dice que ese cálculo es manifiestamente inexacto".

Pero ¿de dónde viene tal error sorprendentemente grande? Hasta el momento, dijeron los panelistas, los científicos están perplejos.

"Hay varias posibilidades", dijo Livio. "Una posibilidad es que realmente no sepamos cómo calcular la energía del vacío en absoluto. O que tal vez incluso la energía del vacío no es aún algo que se pueda calcular a partir de los primeros principios."

"Entonces la gente ha llegado [...] con la posibilidad de que en realidad no hay sólo un universo, hay un multiverso. Hay un enorme conjunto de universos."

La razón de un multiverso podría resolver este problema ya que podría sugerir que la energía del vacío es "una variable aleatoria", dijo Livio. Esto quiere decir que no se deriva de un principio físico que los científicos pueden averiguar, sino que se determinó al azar. Si hay muchos, muchos otros universos existentes (quizás un número infinito), entonces, con la creación de tantos universos, las variables pueden cambiar un poco en cada uno (hay diferentes teorías del "multiverso", y algunos no incluyen necesariamente un número infinito de otros universos).

¿Es nuestro universo sólo uno de muchos universos "burbuja"? Los panelistas discutieron por qué los científicos piensan que esto podría ser una posibilidad, en el Festival Mundial de la Ciencia 2015 en Nueva York. (Crédito: Flickr / Maciek Bielec, CC BY-NC-SA)

Si alguna versión de la teoría del multiverso es cierta, entonces el hecho de que nuestro universo es apto para la vida es sólo un producto de la estadística: si se crean suficientes universos, al menos uno de ellos está obligado a tener la combinación adecuada de los factores de la vida. 

Priyamvada Natarajan, profesor de astronomía y física en la Universidad de Yale que estudia la materia exótica en el universo, hizo hincapié en la forma en que la cubierta parece apilarse contra un universo que es apto para la vida. 

"El hecho es que se necesita alrededor de seis números para describir todas las propiedades de nuestro universo -el pasado, presente, futuro. Y podemos medir [esos números] con diversos grados de exactitud y si alguno de estos números realmente partiera incluso muy ligeramente de lo que medimos, entonces la vida no habría sido posible", dijo Natarajan. "Así que hay un problema real de sintonía fina. [...] Las cosas tienen que ser sólo para tener el universo que tenemos." 

Así que ¿por qué terminar nuestro universo con el arreglo perfecto de variables? ¿Hay una causa física que los científicos puedan descubrir y describir matemáticamente? 

¿O es nuestro universo sólo un multiverso posible, determinado por un giro de los dados? 

"Esta posibilidad aumenta la presión arterial de muchos físicos", dijo Livio. "Otros piensan que es la única manera de salir."  

La explicación del multiverso para la discrepancia de la energía del vacío es un ejemplo de algo que se llama el principio antrópico, dijo Frieman. Este argumento filosófico es un tanto circular, y esencialmente afirma que el surgimiento de los seres sintientes en este universo sólo parece notable porque los seres sintientes están allí para observarlo. Más allá de eso, el principio rechaza la búsqueda de una razón por la cual este universo estaba sintonizado para albergar vida. 

"Mis colegas y yo, lo llamamos la palabra 'A'", dijo Frieman. "Y [esto] puede ser la explicación de por qué la energía del vacío es tan pequeña. A mi juicio, sin embargo, el problema con este enfoque es que te desvía de buscar enfoques basados ​​en la física para los problemas." 

Hay ejemplos en la historia de la ciencia, donde la gente ha asumido un enfoque antrópico para un problema, pero luego se encuentran con una explicación física. 

"Creo que hasta [Stephen] Hawking mismo lo llamó un "consejo de la desesperación'", dijo Frieman. "Debido a que básicamente estás diciendo que nunca vamos a encontrar una explicación física para esto." 

Sin embargo, el principio antrópico también ha demostrado ser correcto en algunos casos. 

Un ejemplo corre paralelo a la pregunta de por qué el universo está en condiciones de soportar la vida: ¿por qué la Tierra se ajusta para sustentar la vida? 

"¿Por qué [está] el Sol y la Tierra a 93.000.000 millas de distancia? Eso es un gran número. Eso nos da el agua y hace que sea fácil para la vida", dijo Riess. 

¿Hay una explicación física fundamental de por qué la Tierra aterrizó en este gran lugar? ¿O era simplemente una cuestión de suerte? 

Gracias al relativamente reciente descubrimiento de miles de exoplanetas, los científicos saben que es lo segundo -con tantos exoplanetas en el universo, algunos eran propensos a todas las condiciones adecuadas para la vida. 

Riess argumentó que debido a que no tenemos la misma comprensión del universo que de los exoplanetas, sería prematuro decir que la explicación del multiverso es correcta. 

"Pero estoy más preocupado de que [...] se pierda la conexión para explicar nuestro mundo", dijo. "Debido a que es casi como la invocación de una deidad en ese punto, que decir, bueno, sólo se pusieron en manos de estar en lo correcto. No se puede entender sus pensamientos. Usted acaba de decir que esa es la forma en que se lo quería." 

Pero Natarajan ofreció una interpretación diferente. 

"Una de las razones por las que el argumento del multiverso realmente me atrae es que en realidad no hay espacio para la agencia o deidades ni cosa semejante", dijo ella. "Debo decir que personalmente no estoy incómoda con la idea de un multiverso."  

Natarajan ofreció otra alternativa a la razón de por qué la energía del vacío podría ser incalculable.

Los científicos saben ahora que los planetas son una característica común de nuestro universo; ¿podría haber también una multitud de otros universos en existencia? (Crédito: NASA / JPL-Caltech)

"La otra posibilidad es también un enfoque ligeramente más humilde, que es, ¿por qué en realidad deberíamos tener el aparato cognitivo para comprender todo?" dijo ella. "Esa es otra línea de razonamiento." 

"Pero el punto es que no hemos dejado de trabajar en la materia oscura o energía oscura o averiguar la constante cosmológica, debido a esta potencial explicación del multiverso", continuó Natarajan. "Así que no nos van a parar". 

Frieman estuvo de acuerdo y señaló que "los 120 órdenes de magnitud del problema se han sabido de verdad desde los albores de la mecánica cuántica. Es anterior al descubrimiento de la materia oscura y la energía oscura", y los científicos todavía están persiguiendo una solución. 

Natarajan terminó la discusión señalando que en la actualidad, los científicos que estudian el universo están "en una situación muy incómoda", en el que han logrado aprender mucho sobre la materia oscura y la energía oscura, y sin embargo, se echa en falta algunas piezas muy fundamentales del rompecabezas, tales como saber de qué tipo de partícula de materia oscura está hecha.

"Así que creo que tenemos que estar abiertos a toda la materia de especulaciones, dado el tipo de situación incómoda en que nos encontramos." 


http://www.space.com/29641-multiverses-big-errors-astrophysics.html?cmpid=514630_20150612_47430816&adbid=10152880033451466&adbpl=fb&adbpr=17610706465 

Modificado por orbitaceromendoza