Los universos paralelos aparecen como una posibilidad en diversas teorías de la física, que resumiremos brevemente. No hay aún pruebas científicas de su existencia real, pero ¿quién sabe? Algo parecido ocurrió hace cien años.
A nivel clásico, la descripción de nuestro universo es aparentemente sencilla, con las leyes de Newton (gravitación) y las de Maxwell (electromagnetismo). Ello condujo a la conclusión, hacia finales del siglo XIX, de que todo lo importante había sido ya descubierto: solo quedaban algunos flecos por completar. Nada más lejos de la verdad. Cuando la investigación penetró los niveles atómicos y nucleares se abrieron las puertas de un nuevo mundo, que de hecho está dentro del nuestro habitual, dentro de la materia, de los seres vivos, en el interior de cada uno de nosotros. Averiguamos entonces que estamos hechos de polvo de estrellas, lo que nos dejó perplejos. Y no olvidemos a Einstein, con su excepcional teoría de la relatividad que nos ha servido para explorar los confines del cosmos. Nuestros conceptos científicos fundamentales cambiaron por completo durante el siglo XX. La mismísima realidad del mundo material fue puesta en cuestión.
¿Qué es la realidad?
Para empezar, la teoría válida a niveles subatómicos es completamente distinta de la física clásica. Se trata de la física cuántica, cuyo centenario estamos ahora celebrando con la solemnidad debida. Sus leyes vienen dadas por las ecuaciones de Schrödinger y de Heisenberg, con su famoso principio de incertidumbre. Pero, a nivel cuántico, al observar un sistema para intentar conocerlo a fondo éste cambia, deja de ser el que era antes de ser observado. La razón es muy simple: para llevar a cabo la observación, se debe lanzar sobre el sistema fotones u otras partículas, que por pequeñísimas que sean son siempre similares a las que conforman el átomo o sistema cuántico en cuestión. Es una explicación algo chapucera, pero que sirve para comprender este punto que, de hecho, forma parte del principio más difícil de toda la física cuántica: el de la determinación del estado de un sistema cuántico.
Así pues, al observar un sistema cuántico, éste deja de ser el que era: la observación lo perturba. Incluso se ha llegado a cuestionar la propia existencia del sistema, o la de cualquier objeto cuando éste no es observado. Como consecuencia, ya no hablamos ahora de la esencia de la realidad, sino tan sólo de su descripción o modelización. Se hace una transcripción, un esquema, un modelo, una aproximación matemática de dicha realidad inalcanzable y se trabaja con ello. Al final, se compara el resultado obtenido mediante el modelo, con los experimentos u observaciones minuciosas llevados a cabo en la naturaleza.
La teoría del “universo isla”
La primera de todas las propuestas de multiverso fue resuelta con un éxito rotundo, que ha hecho historia. Hasta 1920 reinaba el convencimiento de que todo el cosmos se reducía a nuestra galaxia. Las decenas de millares de nebulosas que ya habían sido observadas por entonces se situaban todas ellas dentro de la misma. Pero, desde el siglo XVIII, algunos científicos, filósofos (como Immanuel Kant) e incluso novelistas (como Edgard Allan Poe) habían defendido teorías sobre la posible existencia de otros mundos como el nuestro.
La teoría del “universo isla” propugnaba que las nebulosas eran de hecho otros mundos similares a nuestra galaxia. Y que, contrariamente a la versión oficial entonces aceptada, estaban todos muy alejados de la Vía Láctea, constituyendo un multi-universo de islas, cada una de las cuales sería similar a la nuestra.
Un artículo publicado en el New York Times en 1924 dio a conocer al mundo que la teoría del “universo isla” había sido demostrada por Edwin Hubble, de manera irrefutable. Hoy sabemos que las galaxias del universo conocido se cuentan por miles de millones. Un éxito extraordinario, que podría repetirse en el futuro.
Los universos paralelos de Everett
Regresando ahora a la cuántica, el concepto de superposición establece que una partícula puede existir en múltiples estados al mismo tiempo, hasta que es observada. La "interpretación de muchos mundos" que Hugh Everett propuso en 1957, sugiere que, cada vez que se lleva a cabo una decisión cuántica, o colapso de la función de onda, el universo “se divide” en diversas ramas donde cada resultado posible se realiza de hecho. Surgen entonces "universos paralelos" que contienen todos los resultados posibles de todas las decisiones y eventos cuánticos.
Cada elección o resultado potencial crea un universo separado, donde cada posibilidad es explorada. Esta interpretación parece eliminar la necesidad de que la función de onda cuántica colapse, como sería lo habitual. Y eso abre un montón de posibilidades a los universos paralelos.
Universos burbuja
Es una posibilidad que surge de las teorías de "inflación cósmica". La primera fue propuesta por Alan Guth en los 1980 y plantea que, tras el Big Bang, el universo experimentó una expansión muy rápida durante un brevísimo lapso de tiempo. Los universos burbuja surgen de la teoría de inflación eterna, de Andrei Linde, de acuerdo con la cual, en algunas zonas la expansión se detuvo drásticamente y formó “burbujas”. Cada una de ellas dio origen a un universo, formándose un “multiverso inflacionario” donde cada burbuja es un universo independiente.
En el marco de la inflación eterna podrían existir infinitos universos burbuja, cada uno con diferentes leyes físicas y distintas constantes fundamentales. Algunos no serían viables y colapsarían pronto, pero otros perdurarían. Y, estadísticamente, uno de ellos habría sido el nuestro. Lo cual permitiría explicar la difícil cuestión de la cosmología actual, que hace referencia al valor tan ajustado de las diversas constantes de la teoría, que hacen posible nuestra existencia en el cosmos.
El modelo inflacionario es consistente con observaciones actuales de la cosmología, como la radiación cósmica de fondo y la distribución de las galaxias. Aunque no hay ninguna prueba definitiva de que la inflación tuvo lugar, y existen otras teorías alternativas al paradigma inflacionario.
Universos paralelos en dimensiones ocultas
La teoría de cuerdas, que tiene la capacidad de unificar las cuatro fuerzas básicas de la naturaleza, sugiere que las partículas fundamentales son pequeñísimas cuerdas que vibran en múltiples dimensiones. El modelo aceptado necesita once dimensiones espacio-temporales, para poder ajustarlo a la realidad de manera consistente. Nuestro mundo usa tan sólo cuatro de ellas, lo que podría permitir, de manera natural, la existencia de universos adicionales en algunas de las siete dimensiones “ocultas” restantes, cada uno con sus propias propiedades.
Este modelo sugiere que los universos paralelos podrían ser físicamente muy distintos, en su estructura y leyes. Todos estos universos adicionales estarían en dimensiones que no experimentamos directamente, aunque se han diseñado modelos en que sí que podrían influir sobre el nuestro, de manera más o menos directa.
Multiverso matemático
Propuesta radicalmente distinta (aunque quizás no tanto para los que califican ya la teoría de cuerdas como más matemática que física), debida a Max Tegmark: todo conjunto matemáticamente posible podría tener una “manifestación física”, lo que conduciría a un “multiverso matemático”. De acuerdo con esta visión, cada sistema matemático coherente se materializa como un posible universo. De otro modo, el multiverso matemático postula que los universos paralelos son manifestaciones físicas de estructuras matemáticas viables, lo que abre la puerta a universos con propiedades físicas y matemáticas completamente distintas a las nuestras. En eso se parece a los otros casos.
Enfoque radical en extremo, busca ofrecer la visión más abstracta del concepto de realidad, en la línea de lo dicho antes. Dando por hecho que la realidad física es inalcanzable, dejamos ya de hablar de ella, de ponerla en el centro de la discusión. Debemos conformarnos entonces con movernos al nivel de los modelos matemáticos que usamos para describirla, para acercarnos a ella. Y es en esta situación en la que se ha llegado a proponer, incluso, que nuestro universo podría sencillamente ser tan solo una simulación matemática elaborada por una inteligencia superior a la nuestra.
Rizando el rizo, ésta podría asemejarse a las IA evolucionadas que se espera que surjan en no demasiadas décadas. Pero ésta es ya otra historia.
A la caza de multiversos
Dando respuesta a la pregunta planteada: no existen pruebas empíricas, no hay evidencias que confirmen la existencia de universos paralelos. Sin embargo, ciertos fenómenos observables, como anomalías en la radiación cósmica de fondo, podrían corresponder a colisiones entre universos. La posible detección de partículas cuyas interacciones sugieran la existencia de dimensiones adicionales también podría constituir una pista, que se está investigando. No hay aún observaciones concluyentes en tal sentido. Aunque la historia del primer ejemplo bien podría repetirse, en cien años, o menos.
Referencias
- J.D. Barrow, P.C.W. Davies, C.L. Harper, Science and Ultimate Reality , Cambridge University Press (2003)
- E. Elizalde, The true story of modern cosmology, Springer (2021)
- E. Elizalde, Cosmología moderna: desde sus orígenes, Catarata (2020)
- B. Carr, Ed., Universe or multiverse?, Cambridge University Press (2007)
- H. Everett, Rev. Mod.Phys. 29, 454–462 (1957)
- M. Tegmark, J.A. Wheeler, Sci.Am. 284, 68–75 (1997)
- A.H. Guth, The inflationary Universe (1997)
- A. Linde, Mod.Phys.Lett. A1, 81–85 (1986)
- B. Greene, The elegant Universe (2000)
- J. Polchinski, String theory (1998)
- M. Tegmark, Found.Phys. 38, 101–150 (2008)
Emilio Elizalde
Lic. Física, Lic. Matemáticas, Dr. Física
Prof. de Investigación CSIC
