NUESTRO HORIZONTE COSMOLOGICO
El tipo más simple de universo paralelo
es simplemente una región del espacio
que está demasiado lejos de nosotros
como para haber sido vista todavía. Lo
más lejos que podemos observar es
por lo general alrededor de 4 x 10
elevado a 26 metros, o 42.000 millones
de años-luz, la distancia que la luz ha
sido capaz de viajar desde que
comenzó el Big Bang. (La distancia es
mayor a 13.700 millones de años-luz
porque la expansión cósmica ha
alargado las distancias). Cada uno de
los univeros paralelos Nivel I es
básicamente igual al nuestro. Todas las
diferencias provienen de variaciones
en el arreglo inicial de la materia.
Los universos paralelos de sus otros
"yoes" constituyen el multiverso Nivel I.
Se trata del tipo menos controvertido.
Todos aceptamos la existencia de
cosas que no podemos ver, pero que
podríamos ver al desplazarnos a un
punto distinto de observación o
sencillamente al esperarlas como a un
barco que aparecerá en el horizonte.
La condición de los objetos más allá
del horizonte cósmico es similar. El
universo observable crece anualmente
un año-luz, durante el cual ésta, cada
vez más lejana, cumple su plazo para
llegar aquí. El infinito está allá afuera,
esperando que lo podamos ver. Usted
seguramente habrá muerto antes de
que aparezcan sus alter egos, pero en
principio, y si la expansión del cosmos
coopera, tal vez sus descendientes
remotos puedan observarlos con un
telescopio suficientemente poderoso.
Por decir lo menos, el multiverso Nivel
I parecería muy obvio. ¿Cómo podría el
universo no ser infinito? ¿Habrá un
rótulo por allí que diga “AQUÍ ACABA
EL ESPACIO – CUIDADO CON LA
ZANJA”? En tal caso, ¿qué hay más allá?
La teoría de la gravedad de Einstein
cuestiona esta intuición. El espacio
podría ser finito si tuviera una
curvatura convexa o una topología
poco usual (es decir, interconectada).
Un universo esférico, toroide (en forma
de donut) o de cilindro anudado de
diversas maneras tendría un volumen
con límites pero sin bordes. El fondo
cósmico de microondas permite hacer
pruebas de tales posibilidades (véase
Jean-Pierre Luminet, Glenn D. Starkman
y Jeffrey R. Weeks, “Is Space Finite?”;
Scientific American, abril de 1999).
Hasta ahora, sin embargo, las
evidencias van en contra. Incontables
modelos se ajustan a las
observaciones, y les han impuesto
severos límites a otras alternativas.
Datos cosmológicos apoyan la idea de
que el espacio continúa más allá de los
confines de nuestro universo
observable. El satélite WMAP midió
recientemente las fluctuaciones del
fondo de microondas . Las
fluctuaciones más grandes están a sólo
medio grado por encima, lo que
significa —después de aplicar las reglas
de la geometría— que el espacio es
muy grande o infinito . (Una
advertencia: algunos cosmólogos
especulan que el punto de
discrepancia a la izquierda del gráfico
es evidencia de un volumen finito).
Además, WMAP y el 2dF Galaxy
Redshift Survey ha encontrado que el
espacio en grandes escalas está lleno
con materia uniformemente (derecha),
significando que otros universos
deberían parecerse básicamente al
nuestro.
Otra posibilidad es que el espacio sea
infinito pero que la materia esté
confinada en una región finita a
nuestro alrededor: el histórico y
popular modelo de los “universos
islas”. En una variante de este modelo,
la materia adelgaza a grandes escalas
en un patrón fractal. En ambos casos,
casi todos los universos del multiverso
Nivel I estarían vacíos y muertos. Pero
observaciones recientes de la
distribución tridimensional de las
galaxias y del fondo de microondas
mostraron que la disposición de la
materia da lugar a una aburrida
uniformidad a grandes escalas, donde
no hay estructuras coherentes mayores
de unos 10 elevado a 24 metros.
Suponiendo que el patrón continúe, el
espacio más allá de nuestro universo
observable bulle de galaxias, estrellas y
planetas.
Los observadores que viven en
universos paralelos experimentan las
mismas leyes físicas que nosotros, pero
con distintas condiciones iniciales.
Según las teorías actuales, los
procesos primordiales del Big Bang
esparcieron la materia con cierta
aleatoriedad, generando todos los
arreglos posibles con probabilidad
diferente de cero. Los cosmólogos
asumen que nuestro universo, con su
distribución de materia casi uniforme y
sus fluctuaciones iniciales de densidad
de una parte en 100.000, es bastante
típico (cuando menos entre los que
contienen observadores). Ese supuesto
refuerza la estimación de que la copia
idéntica a usted más cercana vive a 10
a la 10 elevado a 28 metros de aquí. A
unos 10 a la 10 elevado a 92 metros,
debería haber una esfera con un radio
de 100 años-luz, idéntica a la que tiene
su centro aquí, por lo que todas las
percepciones que tengamos en el
próximo siglo serán idénticas a las de
nuestras contrapartes en ese sitio. Y a
unos 10 a la 10 elevado a 118 metros,
debería haber todo un volumen de
Hubble idéntico al nuestro.
Las estimaciones anteriores son muy
conservadoras, derivadas sólo de
contar todos los posibles estados
cuánticos que un volumen de Hubble
puede contener si su temperatura no
rebasa los 10 elevado a 8 kelvins. Una
manera de calcularlo es
preguntándonos cuántos protones
contendría un volumen de Hubble a
esa temperatura. La respuesta es 10
elevado a 118 protones. Y cada una de
esas partículas puede o no estar
presente, lo que representa 2 a la 10
elevado a 118 posibles arreglos de
protones. Una caja que contuviera ese
número de volúmenes de Hubble
agotaría todas las posibilidades. Si
redondeamos, la caja tiene unos 10 a
la 10 elevado a 118 metros de ancho.
Más allá de esa caja, los universos,
incluido el nuestro, comienzan a
repetirse. Un número bastante similar
se derivaría usando cálculos
termodinámicos o cuántico-
gravitatorios del total de información
contenida en el Universo.
Es muy probable que su doppelgänger
más cercano lo esté bastante más de lo
que sugieren esas cifras, dados los
procesos de formación planetaria y de
evolución biológica que ponen las
probabilidades a su favor. Los
astrónomos sospechan que nuestro
volumen de Hubble tiene cuando
menos 10 elevado a 20 planetas
habitables, y algunos bien podrían ser
como la Tierra.
El marco de un multiverso Nivel I se
usa rutinariamente para evaluar las
teorías de la cosmología moderna,
pero rara vez se enuncia
explícitamente este proceso. Por
ejemplo, veamos cómo utilizaron los
cosmólogos el fondo de microondas
para descartar una geometría esférica
finita. Los puntos calientes y fríos de
los mapas del fondo de microondas
tienen un tamaño característico que
depende de la curvatura del espacio, y
los observados parecen ser demasiado
pequeños para corresponder a una
forma esférica. Pero es importante ser
estadísticamente rigurosos. El tamaño
promedio de los puntos varía
aleatoriamente de un volumen de
Hubble al siguiente, por lo que es
posible que nuestro universo nos esté
engañando: podría ser esférico, pero
con puntos anormalmente pequeños.
Cuando los cosmólogos afirman haber
descartado el modelo esférico con una
certidumbre del 99,9 por ciento, en
realidad quieren decir que si este
modelo fuera cierto, menos de uno de
cada 1.000 volúmenes de Hubble
presentaría puntos tan pequeños
como los que observamos.
La lección es que la teoría de los
multiversos puede ser probada y
falsada pese a que no podamos ver los
otros universos. La clave reside en
predecir cuál es el conjunto de
universos paralelos y especificar una
distribución probabilística, o lo que los
matemáticos llaman una “medida” para
él. Nuestro universo debería surgir
como uno de los más probables. En
caso contrario (si, conforme a la teoría
de los multiversos, vivimos en un
universo improbable), la teoría estaría
en graves problemas. Como explicaré
más adelante, este problema de la
medida puede convertirse en un gran
desafío.
Articulo publicado por Max Tegmark en
Scientific American, mayo de 2003. Max
Tegmark es un cosmologo sueco-
estadounidense, profesor del MIT
(Instituto de Tecnologia de
Massachussets).
