En busca do multiverso

2010/03/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika
• Astrofisika

(Foto: Bobbie Sandlin/350RF)

Escritores e científicos inventaron o concepto de multiservicio. Os que escriben ficción falan do termo universo paralelo, e os cosmólogos utilizan o termo multiverso, pero, en definitiva, é un único concepto: a idea de que hai máis dun universo. A Física permite explicar esta idea ou pensar que hai máis dun universo. E quizais por iso o concepto de máis dun universo chegou ás editoriais e aos laboratorios.

"Non está claro a orixe da idea. XIX. A finais do século H. G. O escritor Wells utiliza o tema do universo paralelo, aínda que non como o entendemos hoxe en día. Utiliza a idea de cuarta ou quinta dimensión", afirma o físico da Universidade Politécnica de Cataluña, Manuel Moreno, experto en ciencia ficción. "A idea era moi agradable paira Wells. Escribiu historias sobre o contacto con outros mundos, que viven noutras dimensións.

A idea moderna de universos paralelos xorde na Universidade Princeton, na tese do físico Hugh Everett, en 1957. De feito, era o resultado dunha nova e heterodoxa interpretación da física cuántica que non tivo boa acollida entre os físicos da época. A ciencia ficción, con todo, apropiouse inmediatamente. "Sobre todo na literatura: Isaac Asimov, Robert Heinlein e outros escritores escribiron historias con ideas de universos paralelos. Pero son escritos despois da publicación de Everett", afirma Moreno.

Multiservicio no laboratorio

Co tempo, as ideas de Everett estendéronse tamén entre os cosmólogos. Apareceron novas explicacións e novas formulacións, aumentando o número de físicos que traballaban niso. Pero non moito. A investigación do multíverso sigue sendo marxinal dentro da cosmología.

O cosmólogo da UPV Jon Urrestilla traballou con algúns dos poucos que investigan o multi-verso e ten una perspectiva interna e externa: "Dentro da cosmología é moi marxinal. A moitos non lles gusta o concepto de multiverso porque non sabemos até que punto é ciencia. Pero cada vez hai máis afeccionados. Non sabemos por que, quizais porque a teoría é boa, e quizais porque hai xente como Alex Vilenkin, Andrei Linde traballando niso. É xente de referencia. Por iso hai quen pensa que se eses grandes cosmólogos pasan algo nese tempo. É a influencia da fama".

Manuel Moreno é profesor da Universidade Politécnica de Cataluña no Departamento de Física e Enxeñaría Nuclear. Ademais, é un apaixonado da ciencia ficción, que cre que é un medio idóneo paira divulgar a ciencia. Con este fin publicou o libro De King Kong a Einstein, xunto ao profesor Jordi Jos Pont.

Inaccesible

Haberá algo, pero que? A investigación do multiverso non é nada fácil. A pesar de que hai máis dun universo, o ser humano só ve un, e case non é capaz de recoñecer outro universo.

"Existe un límite entre o medible e o inmedible. De aí comeza a filosofía. Algo que non se pode medir é ciencia?" pregunta Urrestilla. "Segun e a quen lle preguntes, dirache que o multiverso non é una ciencia seria. Hai tres posturas: hai quen di que non fai falta o multíverso para explicar nada; outros din que si; e logo hai outro terceiro, e eu creo que estou nese terceiro, que pensa que a ciencia do multíverso é a relixión".

É o mesmo debate que nas prestixiosas conversacións entre Niels Bohr e Albert Einstein: "Está a Lúa aí cando non lle miramos?" Ou preguntando doutra maneira: Existe o que non medimos? Bohr dicía que non. Einstein si. No entanto, no caso do multisexto, aínda que se queira, non se pode medir. E isto exclúe este concepto do ámbito da ciencia. Con todo, o concepto de multiverso foi creado por unha necesidade científica.

"Todo vén do problema da gravitación cuántica. Non temos a teoría da gravitación cuántica. Por iso estamos a facer o que podemos", di Urrestilla.

A gravitación cuántica unificaría nunha soa teoría a gravidade e a mecánica cuántica. A gravidade actúa a gran escala (incluíndo galaxias, estrelas, planetas e home). A mecánica cuántica, en cambio, a pequena escala (átomos e partículas menores que o átomo). Os físicos queren unificar ambas as teorías porque toda a materia a gran escala está formada por partículas de pequena escala. É lóxico que a teoría sexa única paira explicar todo, pero non hai una teoría que recolla a gravidade e a mecánica cuántica. Con todo, hai una proposta: a teoría dos supercuerdas.

Jon Urrestilla é cosmólogo da UPV. Tras a súa tese doutoral en Leioa, traballou en investigación na Universidade de Sussex e na Universidade TUFTS de Boston. Nestas universidades coñeceu de cerca a investigación do multiverso xunto ao cosmólogo Alex Vilenkin, o investigador e divulgador John Gribbin.

Os átomos están formados por protones, neutróns e electróns. Os neutróns e os protones están feitos de quarkes. Pero de que están feitos os quarks e os electróns? A nova proposta é que todas as partículas están feitas de supercuerda. Pero hai un problema: as matemáticas que sustentan esta teoría esixen moitas dimensións.

Una excursión pola chaira do multiverso

O cosmólogo John Gribbin expón con claridade o seu libro In Search of the Multiverse. A explicación está en Three "dimensions good, more dimensions bad" (Tres dimensións ben, máis dimensións mal): as supercuerdas deben existir nun espazo de 11 dimensións (26 dimensional, segundo outra opción). E a gravidade que hai no universo humano só serve paira un espazo tridimensional. O mesmo ocorre co electromagnetismo e con outros campos da física. Se o noso universo tivese máis de tres dimensións, non tería a física que tivese. Por tanto, para que a teoría das supercuerdas sexa útil, os físicos deben atopar a relación entre o espazo en 11 dimensións e o espazo en 3 dimensións (en catro dimensións, incluíndo o tempo).

"Tes que ir de 11 a 4 dimensións", explica Urrestilla. "E tes moitas posibilidades de facelo, preto de 10 200 (un e 200 cero por detrás). Debuxando o potencial destas posibilidades aparece una especie de chaira con moitos mínimos. Cada mínimo é una posibilidade. E en cada posibilidade pode haber un universo. O noso é só uno deses mínimos. Estas 10 200 posibilidades conforman o multi-verso: iso predío a teoría dos supercuerdas. Agora, a teoría das supercuerdas é correcta? Non sei".

Comunicación ficción

Cada mínimo tería una física propia, segundo a teoría das supercuerdas. No noso universo de mínimo, o electrón ten una masa determinada que pode ser maior ou menor no universo de mínimo inmediato. O mesmo coa carga do electrón; e coa constante de Planck; e con calquera outra magnitude.

Debuxando o potencial do camiño paira nosas 4 dimensións desde as 11 dimensións das supercuerdas, queda una especie de chaira con moitos mínimos. En cada mínimo pode haber un universo. Imaxe: Guillermo Roia.

E a diferenza non é un valor baleiro dunha magnitude. Esta diferenza ten consecuencias. É posible que noutro universo a fisión nuclear non ocorra como ocorre no noso universo, o que pode derivar na ausencia de estrelas. Ou é posible que noutro caso os átomos de carbono sexan diferentes, polo que non é posible crear vida. E outras moitas posibilidades poderían ser: aproximadamente 10200.

Este gran conxunto de posibles física foi una boa fonte paira a ciencia ficción. Se se comunican dous universos, distintas físicas ofrecen historias frutíferas. "Uno dos exemplos máis coñecidos é a novela The Gods Themselves do escritor Isaac Asimov", afirma Moreno. "Uns alieníxenas doutro universo queren solucionar o seu problema enerxético convertendo o noso Sol nunha supernova e absorbendo a enerxía que expulsa".

É ficción. Imposible. Comunicar dous universos xuntos, polo momento, só fixo ficción. Se a realidade fose posible, os científicos terían que medir. "A única opción é que outro universo interactúe co noso. Se chocasen ou algo así, poderiamos medir algo", di Urrestilla. Pero os cosmólogos non poden esperar. "Hai algo que non interacciona comigo, e si non podo facer nada con el, é relixión; non o podo afirmar cientificamente. Dáme igual se existe ou non existe, porque nunca o podo demostrar".

Con todo, algúns cosmólogos que investigan o multi-verso teñen una actitude positiva. Eles seguen traballando con modelos teóricos. Neste sentido, o cosmólogo Alex Vilenkin ten una filosofía moi especial: merece a pena tentalo, merece a pena investigar multi-versos; e se esa investigación leva a demostrar que a idea é errónea, tamén será una boa noticia.

Catro libros de referencia

En Search of the Multiverse

John Gribbin

John Gribbin é profesor da Universidade de Sussex e coñecido divulgador científico. Acaba de publicar este libro que encabezou as listaxes dos libros de divulgación científica máis vendidos de 2009. Neste traballo deu unha ollada xeral ao multiverso.

Many Worlds in One

Alex Vilenkin

É especialista en teorías antrópicas do multi-verso Vilenkin. E a través deste libro realiza una divulgación do tema -aínda que o faga ben escrito-. Segundo Vilenkin, noutro universo ti es o presidente de Estados Unidos. É una cousa moi atractiva, pero este libro sobre o multisexto é moito máis que iso.

Elegant Universe

Brian Greene

Greene tamén é investigador e traballa coa teoría das supercuerdas. Cando escribiu este libro, uno dos seus obxectivos era expor o tema de estudo sen utilizar formulaciones matemáticas. E, á súa vez, entra no campo da cosmología. Segundo unha crítica publicada por Sunday Times, leste é o libro que máis atención recibiu tras a publicación do libro Historia do tempo de Stephen Hawking.

Parallel Worlds: The Science of Alternative Universes and Our Future in the Cosmos

Michio Kaku

É un libro divulgativo dun dos creadores da teoría de supercuerdas. Non é o único; Hyperspace, Visions e Beyond Einstein tamén son libros de Kakur. Neste libro sobre mundos paralelos analiza as teorías que explican o nacemento do universo. Analiza a explosión de Big Bang e as teorías que pretenden abarcar toda a física. Así mesmo, profunda no concepto de multiverso. O libro tamén se publicou en castelán baixo o título Universos Paralelos.

Que investigan os cosmólogos que investigan o multi-verso?

No campo do multiverso, toda a investigación é teórica, non se pode medir nada. Por tanto, o que fan os cosmólogos é calcular cales son as opcións posibles. Por exemplo, algúns cosmólogos pretenden desenvolver a teoría dos supercuerdas e calcular como son os universos que esa teoría predí. "É moi difícil, hai moitos universos posibles, pero é moi difícil catalogar as propiedades de cada un", afirma o cosmólogo Jon Urrestilla.

Outros tentan atopar o noso universo nas predicións da teoría de supercuerdas. Paira iso, parten das condicións necesarias paira explicar a existencia humana. É o que se coñece como aproximación antrópica e é criticado por moitos, xa que o ser humano é a orixe desa aproximación.

Guillermo Roia

Outros fan una aproximación matemática: partindo de espazos e tempos infinitos, buscan cantos universos existen como o noso e cantos hai distintos. "É un problema matemático moi difícil porque non se pode normalizar, é dicir, non ten límites superiores en número. É moi difícil definir matematicamente que é", di Urrestilla.

Por último, outros traballan coa constante cosmológica, una das magnitudes que rexe a expansión do universo. Hai un problema: para que o home exista, a constante cosmológica dun universo é moi pequena: 10 -200 Pero o cálculo cuántico da constante dá un resultado de 10 200. "Hai una diferenza enorme. Algo non entendemos. Se fose cero, sería máis fácil explicalo. Demostrar que algo non existe é máis fácil que demostrar que algo é moi pequeno", di Urrestilla.