Universos paralelos

La paradoja cuántica del « gato de Schrödinger» vista desde el punto de vista de la interpretación de los universos múltiples.
En esta interpretación cada evento involucra un punto de ramificación en el tiempo, el gato está vivo y muerto, incluso antes de que la caja se abra, pero los gatos «vivos» y «muertos» están en diferentes ramificaciones del universo, por lo que ambos son igualmente reales, pero no pueden interactuar el uno con el otro.[1]

Universos paralelos es el nombre de una hipótesis física, en la que entran en juego la existencia de varios universos o realidades relativamente independientes. El desarrollo de la física cuántica, y la búsqueda de una teoría unificada (teoría cuántica de la gravedad), conjuntamente con el desarrollo de la teoría de cuerdas, han hecho entrever la posibilidad de la existencia de múltiples universos paralelos conformando un multiverso.

Universos paralelos o términos similares también se encuentran como temáticas de la literatura, particularmente en lo que por ejemplo se refiere al género literario fantástico.

Universos paralelos en física

Teoría de los universos paralelos

Una de las versiones científicas más curiosas que recurren a los universos paralelos es la «interpretación de los universos múltiples» o «interpretación de los mundos múltiples» (IMM), de Hugh Everett.[3]

El problema de la medida es uno de los principales «frentes filosóficos» que abre la mecánica cuántica. Si bien la mecánica cuántica ha sido la teoría física más precisa hasta el momento, permitiendo hacer cálculos teóricos relacionados con procesos naturales que dan 20 decimales correctos y ha proporcionado una gran cantidad de aplicaciones prácticas (centrales nucleares, relojes de altísima precisión, ordenadores), existen ciertos puntos difíciles en la interpretación de algunos de sus resultados y fundamentos (el premio nobel Richard Feynman llegó a bromear diciendo «creo que nadie entiende verdaderamente la mecánica cuántica»).

El «problema de la medida» se puede describir informalmente del siguiente modo:

  1. De acuerdo con la mecánica cuántica, un sistema físico ―por ejemplo un conjunto de electrones orbitando en un átomo― queda descrito por una función de onda. Dicha función de onda es un objeto matemático que supuestamente describe la máxima información posible que contiene un estado puro.
  2. Si nadie externo al sistema ni dentro de él observara o tratara de ver como está el sistema, la mecánica cuántica nos diría que el estado del sistema evoluciona determinísticamente. Es decir, se podría predecir perfectamente hacia dónde irá el sistema.
  3. La función de onda nos informa cuáles son los resultados posibles de una medida y sus probabilidades relativas, pero no nos dice qué resultado concreto se obtendrá cuando un observador trate efectivamente de medir el sistema o averiguar algo sobre él. De hecho, la medida sobre un sistema es un valor aleatorio entre los posibles resultados.

Eso plantea un problema serio: si las personas y los científicos u observadores son también objetos físicos como cualquier otro, debería haber alguna forma determinista de predecir cómo tras juntar el sistema en estudio con el aparato de medida, finalmente llegamos a un resultado determinista. Pero el postulado de que una medición destruye la «coherencia» de un estado inobservado e inevitablemente tras la medida se queda en un estado mezcla aleatorio, parece que sólo nos deja tres salidas:[4]

(A) O bien renunciamos a entender el « proceso de decoherencia», por lo cual un sistema pasa de tener un estado puro que evoluciona deterministicamente a tener un estado mezcla o «incoherente».
(B) O bien admitimos que existen unos objetos no físicos llamados «conciencia» que no están sujetos a las leyes de la mecánica cuántica y que nos resuelven el problema.
(C) O tratamos de proponer una teoría que explique el proceso de medición, y no sean así las mediciones quienes determinen la teoría.

Diferentes físicos han tomado diferentes soluciones a este «trilema»:

  1. Niels Bohr, que propuso un modelo inicial de átomo que acabó dando lugar a la mecánica cuántica y fue considerado durante mucho tiempo uno de los defensores de la «interpretación ortodoxa de Copenhague», se inclinaría por (A).
  2. John von Neumann, el matemático que creó el formalismo matemático de la mecánica cuántica y que aportó grandes ideas a la teoría cuántica, se inclinaba por (B).
  3. La interpretación de Hugh Everett es uno de los planteamientos que apuesta de tipo (C).

La propuesta de Everett es que cada medida «desdobla» nuestro universo en una serie de posibilidades (o tal vez existían ya los universos paralelos mutuamente inobservables y en cada uno de ellos se da una realización diferente de los posibles resultados de la medida). La idea y el formalismo de Everett es perfectamente lógico y coherente, aunque algunos puntos sobre cómo interpretar ciertos aspectos, en particular cómo se logra la inobservabilidad o coordinación entre sí de esos universos para que en cada uno suceda algo ligeramente diferente. Pero por lo demás es una explicación lógicamente coherente y posible, que inicialmente no despertó mucho entusiasmo sencillamente porque no está claro que sea una posibilidad falsable.

El principio de simultaneidad dimensional establece que dos o más objetos físicos, realidades, percepciones y objetos no físicos pueden coexistir en el mismo espacio-tiempo. Este principio tiene correspondencia biunívoca con la teoría de IMM (interpretación de mundos múltiples) y la teoría de multiverso de nivel III, aunque no ha sido planteado por Hugh Everett, ni tampoco por Max Tegmark.

Sin embargo, en una encuesta sobre la IMM llevada a cabo por el investigador de ciencias políticas L. David Raub, que entrevistó a 72 destacados especialistas en cosmología y teóricos cuánticos, dio los siguientes resultados:[5]

  1. Sí, creo que la IMM (interpretación de mundos múltiples) es correcta: 58 %
  2. No acepto la IMM: 18 %
  3. Quizás la IMM sea correcta, pero todavía no me convence: 13 %
  4. No tengo una opinión a favor ni en contra: 11 %

Entre los especialistas que se inclinaron por (1) estaban Stephen Hawking, Richard Feynman y Murray Gell-Mann. Entre los que se decantaron por (2) estaba Roger Penrose. Aunque Hawking y Gell-Mann han explicado su posición. Hawking afirmó en una carta a Raub que «el nombre “mundos múltiples” es inadecuado, pero la teoría, en esencia, es correcta» (tanto Hawking como Gell-Mann llaman a la IMM, ‘interpretación de historias múltiples’). Posteriormente Hawking ha llegado a decir que «La IMM [interpretación de los mundos múltiples] es trivialmente verdadera».

Por otro lado, Murray Gell-Man ―en una reseña de un artículo del físico estadounidense Bruce DeWitt (quien es uno de los principales defensores de la IMM), se mostró básicamente de acuerdo con Hawking: «Aparte del empleo desacertado del lenguaje, los desarrollos físicos de Everett son correctos, aunque algo incompletos».

Otros físicos destacados como Steven Weinberg o John A. Wheeler se inclinan por la corrección de esta interpretación. Sin embargo, el apoyo de importantes físicos a la IMM (interpretación de los mundos múltiples) refleja sólo la dirección que está tomando la investigación y las perspectivas actuales, pero en sí mismo no constituye ningún argumento científico adicional en favor de la teoría.

Los agujeros negros como entrada a los universos paralelos

Visión de un artista de un agujero negro con disco de acreción.

Se ha apuntado que algunas soluciones exactas de la ecuación del campo de Einstein pueden extenderse por continuación analítica más allá de las singularidades dando lugar a universos espejos del nuestro. Así la solución de Schwarzschild para un universo con simetría esférica en el que la estrella central ha colapsado comprimiéndose por debajo de su radio de Schwarzschild podría ser continuada analíticamente a una solución de agujero blanco (un agujero blanco de Schwarzchild se comporta como la reversión temporal de un agujero negro de Schwarzschild).[6] La solución completa describe dos universos asintóticamente planos unidos por una zona de agujero negro (interior del horizonte de sucesos). Dos viajeros de dos universos espejos podrían encontrarse, pero solo en el interior del horizonte de sucesos, por lo que nunca podrían salir de allí.

Una posibilidad igualmente interesante son los universos Reissner-Nordström y de Kerr-Newman. Este último universo es una solución posible de las ecuaciones de Einstein que puede ser continuada analíticamente a través de una singularidad espacial evitable por un viajero. A diferencia de la solución completa de Schwarzchild, la solución de este problema da como posibilidad la comunicación de los dos universos sin tener que pasar por los correspondientes horizontes de sucesos a través de una zona llamada horizonte interno.

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