Nuestro universo es uno
entre muchos. Pero el número total de universos es finito. Y los múltiples
universos existentes son similares entre ellos.
Esta es la visión final del cosmos que
desarrolló Stephen Hawking en sus últimos meses antes de morir y que se publicó
póstumamente, el pasado 27 de abril, en la revista Journal of High Energy Physics.
El trabajo, realizado en
colaboración con su discípulo Thomas Hertog, de la Universidad de Lovaina
(Bélgica), se fundamenta en la teoría de cuerdas de la física -sostiene que las
partículas elementales son en realidad vibración, como minúsculas cuerdas que
vibran- y en el concepto de multiverso -postula que existen múltiples
universos-.
Hawking y Hertog defienden
que su modelo del universo tiene la ventaja, en comparación con otros modelos,
de que permite hacer predicciones sobre fenómenos que se podrían llegar a
observar. Por lo tanto, se podría comprobar experimentalmente si es válido o
erróneo: “Nuestro objetivo ha sido trasladar el estudio del origen del universo
íntegramente al campo de las ciencias naturales. Esto significa que
desarrollamos teorías del universo que son al mismo tiempo matemáticamente
consistentes y comprobables con observaciones”, declara Hertog por correo
electrónico.
Las observaciones que pueden
indicar en el futuro si el modelo de Hawking y Hertog es válido son las de
“ondas gravitacionales originadas en los estadios iniciales del universo”,
señala el cosmólogo. Estas ondas, que nunca han sido observadas todavía, se
podrían llegar a detectar directamente con instrumentos más avanzados que los
actuales. O bien se podrían detectar de manera indirecta a través de la señal
que debieron dejar en la radiación de fondo cósmica, popularmente conocida como
el eco del big bang.
Las teorías actuales sobre
el big bang predicen que nuestro universo local nació con un brevísimo episodio
de inflación. Según esta visión, el universo se expandió de manera exponencial
durante una fracción de segundo después del big bang. Estas teorías proponen
que, “una vez se inicia la inflación, hay regiones donde nunca se detiene”,
explica un comunicado difundido por la Universidad de Cambridge, donde
trabajaba Hawking, con motivo de la publicación de su artículo póstumo. “Se
cree que los efectos cuánticos pueden mantener la inflación en marcha para
siempre en algunas regiones del universo, de manera que globalmente la
inflación es eterna. La parte observable de nuestro universo sería por lo tanto
sólo una bolsa hospitalaria, una región donde la inflación ha terminado y donde
se han formado estrellas y galaxias”.
“Nunca he sido un fan del
multiverso”, declaró Hawking el pasado otoño en una entrevista. “La teoría
usual de la inflación eterna predice que globalmente nuestro universo es como
un fractal infinito, con un mosaico de universos diferentes separados por un
océano en inflación. Las leyes de la física y la química pueden diferir de un
universo a otro, que juntos forman un multiverso. Pero si la escala de los
diferentes universos en el multiverso es grande o infinita, la teoría no se
puede comprobar experimentalmente”.
Paradójicamente, este
multiverso del que Hawking no era fan se derivaba de sus propias
investigaciones. Concretamente, en 1983 desarrolló un modelo del universo junto
el físico James Hartle que proponía que no hubo un instante inicial de modo
similar a como una esfera -la Tierra, por ejemplo- no tiene un lugar inicial.
El llamado modelo de Hartle-Hawking, fundamentado en las matemáticas de la
mecánica cuántica, eliminaba el problema de cómo pudo formarse el universo a
partir de la nada. Sin embargo, implicaba que tenían que haberse creado una
cantidad ilimitada de universos con características muy variadas. Algunos
–pocos- serían parecidos al nuestro y muchos otros serían completamente
diferentes.
“El problema de los
multiversos es que todo es posible en algún lugar. Por lo tanto, no permite
predecir gran cosa sobre qué deberíamos observar en nuestro universo local”,
explica Hertog. “Nuestra nueva teoría resuelve esta cuestión reduciendo la
vastedad del multiverso a un universo mucho más pequeño, homogéneo y
manejable”.
Hertog empezó a trabajar con
Hawking a finales de los años 90 como estudiante de doctorado y siguió
colaborando con él desde entonces. Hace unos tres años, explica, se dieron
cuenta de que, si aplicaban las matemáticas de la teoría de cuerdas al estudio
del origen del universo, podían corregir los aspectos de la teoría del
multiverso que les incomodaban.
“El punto clave de nuestra
teoría es que el rango de universos posibles se restringe”, explica Hertog.
“Esto hace que la cosmología basada en esta teoría sea más predictiva,
científicamente más sólida y esperamos que en última instancia comprobable.
Este artículo final es la culminación del trabajo que Stephen y yo hemos hecho
juntos a lo largo de estos años”.
Para que la teoría se pueda
comprobar, sin embargo, será necesario desarrollarla hasta el punto de hacer
predicciones concretas sobre las ondas gravitacionales emitidas en los estadios
iniciales del universo. Se podría predecir, por ejemplo, qué tipo de
irregularidad deberían haber dejado las ondas gravitacionales en la radiación
de fondo cósmica. Si las observaciones experimentales coinciden con las
predicciones derivadas de la teoría, incluso podrían llegar a ofrecer indicios
de la existencia de universos paralelos. Pero estas son predicciones que
Hawking y Hertog no llegan a hacer en el artículo publicado ayer.
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Fuentes:
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