Multiverso y mecánica cuántica
La mecánica cuántica se encuentra probablemente entre las primeras ramas de la física que han conducido a la idea del multiverso. En algunas situaciones, predice de manera inevitable la superposición.
Para evadir la existencia de los gatos de Schrödinger macroscópicos, simultáneamente muertos y vivos, Bohr introdujo un postulado de reducción que presenta dos desventajas considerables: la primera, que lleva a una interpretación filosófica extremadamente intrincada en la que la correspondencia entre las matemáticas subyacentes de la teoría física y el mundo real dejaría de ser isomórfica (al menos no lo sería en todos los tiempos) y, en segundo lugar, viola la unitariedad (una propiedad matemática de las ecuaciones, N. de la R.). Ningún fenómeno físico conocido – ni aún la evaporación de los agujeros negros en las descripciones modernas- hace esto.
Existen buenas razones para considerar seriamente la interpretación de muchos mundos de Hugh Everett. Cada resultado posible de cada acontecimiento puede definirse o existir en su propia historia o universo, a través de la decoherencia cuántica, versus el colapso de la función de onda.
En otras palabras, hay un mundo donde el gato está muerto y otro en el que sigue vivo. Esto es, simplemente, una manera de ajustarse estrictamente a las ecuaciones fundamentales de la mecánica cuántica. Los mundos no se encuentran separados espacialmente, sino que existirían más como universos “paralelos”.
Esta interpretación sorprendente resuelve algunas paradojas de la mecánica cuántica, pero resulta vaga en lo que se refiere a la determinación del momento en que los universos se concretan. Este multiverso es complejo y, dependiendo de la naturaleza cuántica de los fenómenos de otros tipos de multiversos, podría originar niveles más o menos altos de diversidad.


El multiverso, una consecuencia
Asimismo, pueden imaginarse multiversos más especulativos, relacionados con un tipo de democracia matemática platónica o con el relativismo nominalista. En cada caso, resulta importante subrayar que el multiverso no es una hipótesis inventada para contestar a una cuestión específica. Simplemente, es una consecuencia de una teoría normalmente construida con otro propósito.
Lo curioso es que esta consecuencia también resuelve muchos problemas complejos y naturales. En la mayoría de los casos, incluso parece que la existencia de muchos mundos se acerca al principio de economía de Ockham, que determina que la asunciones ad hoc deberían añadirse a los modelos para eludir la existencia de otros universos.
Con un modelo dado, por ejemplo, el paradigma de la inflación de las cuerdas, ¿es posible hacer predicciones en el multiverso? En principio, sí, al menos en una aproximación de Bayes.
La probabilidad de observar el vacío i (y las leyes físicas asociadas) es simplemente Pi = Piprior fi, donde Piprior viene determinado por la geografía del paisaje de la teoría de cuerdas y las dinámicas de la inflación eterna, y el factor fi de selección caracterizaría los cambios para un observador para evolucionar en el vacío i.
Esta distribución concede la probabilidad a un observador seleccionado aleatoriamente para estar en un vacío dado. Claramente, las predicciones sólo pueden hacerse por probabilidades, pero esto ya sucede en la física estándar.
El hecho de que podamos observar sólo una muestra (nuestro propio universo) no cambia el método cualitativamente y aún permite la refutación de modelos a ciertos niveles dados de fiabilidad. Las claves aquí son las peculiaridades bien conocidas de la cosmología, incluso en un solo universo: el observador se encuentra sumergido en el sistema descrito; las condiciones iniciales son críticas; el experimento es irreproducible “localmente”; las energías involucradas no han sido probadas experimentalmente en la Tierra; y la flecha del tiempo debe ser conceptualmente revertida.


Atajos técnicos
Sin embargo, esta aproximación estadística para testar el multiverso sufre severos atajos técnicos. Primero, mientras parece natural identificar la probabilidad previa con la fracción de volumen ocupada por un vacío dado, el resultado depende sensiblemente de la elección de una hipersuperficie similar al espacio en la que la distribución debe ser evaluada. Este es el llamado “problema de medida” en el multiverso.
Segundo, es imposible proporcionar cualquier sensible estimación de fi. Esto requeriría de una comprensión sobre lo que es la vida –e incluso sobre lo que es la conciencia- y simplemente queda fuera del alcance por el momento. Exceptuando algunos casos favorables –como, por ejemplo, cuando todos los universos del multiverso presentan una característica dada que resulta incompatible con nuestro universo- es difícil refutar explícitamente un modelo en el multiverso. Pero la dificultad práctica no significa que esto sea intrínsicamente imposible. El multiverso permanece dentro del campo de la ciencia popperiana.
Cualitativamente no difiere de otras propuestas relacionadas con las formas comunes de hacer física. Claramente, se necesitan nuevas herramientas matemáticas y predicciones más ajustadas al paisaje (que básicamente es completamente desconocido) para que la falsabilidad sea algo más que un principio abstracto en este contexto. Además, la falsabilidad es sólo un criterio entre muchos otros posibles y probablemente no debería ser sobredeterminado.


Dos posibles hipótesis
Cuando afrontamos la cuestión del increíble ajuste requerido por los parámetros fundamentales de la física para permitir la emergencia de la complejidad, existen varias vías posibles de pensamiento. Si no se desea utilizar a Dios o a un increíble azar que hayan provocado unas condiciones iniciales extremadamente precisas, quedan dos hipótesis posibles.
La primera sería considerar que dado que la complejidad –y, en particular, la vida- es un proceso adaptativo, podría haber emergido en casi cada tipo de universo. Esta es una respuesta seductora, pero nuestro propio universo nos ha demostrado que la vida requiere de condiciones muy específicas para existir. Resulta difícil imaginar la vida en un universo sin química o con otro número de dimensiones.
La segunda idea es aceptar la existencia de muchos universos con diferentes leyes, y que nosotros estaríamos en uno de ellos, compatible con la complejidad. El multiverso no se imaginó para contestar esta cuestión específica, pero “espontáneamente” aparece en teorías físicas serias, por lo que puede ser considerado como la explicación más simple a la misteriosa cuestión de la naturalidad. Esto por supuesto no prueba que el modelo sea correcto, pero se debe resaltar que no hay en absoluto un antropocentrismo “pre-copernicano” en este proceso de pensamiento.


¿Idea engañosa?
Bien podría ser que la idea entera de múltiples universos sea engañosa. También que el descubrimiento de las leyes más fundamentales de la física vuelvan obsoletos los mundos paralelos en unos cuantos años o que con el multiverso la ciencia esté entrando en un camino sin retorno.
La prudencia es una máxima cuando la física nos habla de los espacios invisibles. Pero también podríamos encontrarnos ante un profundo cambio de paradigma que revolucionaría nuestra comprensión de la naturaleza y que abriría nuevos campos de posibles pensamientos científicos.
Dado que reposa en la frontera de la ciencia, estos modelos son peligrosos, pero ofrecen una extraordinaria posibilidad para la interrelación constructiva con otras ramas del conocimiento humano. El multiverso es una idea arriesgada pero, de nuevo, no debemos olvidar que el descubrimiento de nuevos mundos siempre resulta peligroso.


(*) Aurélien Barrau, físico del Laboratorio de Física Subatómica y de Cosmología de Grenoble, fue en 2006 Premio Internacional Bogoliubov para jóvenes científicos por sus investigaciones sobre “los fenómenos cuánticos en las cercanías de los agujeros negros”.
El artículo que ahora reproducimos se publicó originalmente en el CERN Courier, Diciembre 2007, págs. 13-16. Se reproduce con autorización del CERN Courier y de su autor.
Traducción del ingles: Yaiza Martínez. Copyright CERN