UNIVERSOS PARALELOS

[Scientia]

UNIVERSOS PARALELOS

consecuencia directa de observaciones cosmológicas

por: MAX TEGMARK

Scientific American, Mayo de 2003




No sólo un producto de la ciencia ficción

No son sólo un producto de la ciencia ficción: los otros universos son consecuencia directa de las observaciones cosmológicas .
Una de las muchas consecuencias de las recientes observaciones cosmológicas es que el concepto de los universos paralelos no es una mera metáfora. El espacio parece tener un tamaño infinito. Si es así­, entonces en alguna parte allá afuera, cualquier cosa posible se convierte en real, sin importar cuán improbable sea. Más allá del alcance de nuestros telescopios hay otras regiones del espacio que son idíénticas a las nuestras. Esas regiones son un tipo de universo paralelo. Los cientí­ficos pueden incluso calcular quíé tan lejos están estos universos, en promedio.

Y eso es fí­sica bastante sólida. Cuando los cosmólogos consideran teorí­as que están menos establecidas, concluyen que otros universos pueden tener propiedades y leyes de la fí­sica totalmente distintas. La presencia de tales universos explicarí­a varios aspectos extraños del nuestro. Incluso podrí­a responder preguntas fundamentales acerca de la naturaleza del tiempo y del mundo fí­sico.

¿Habrá una copia de usted leyendo este artí­culo? ¿Alguien que no es usted, pero vive en un planeta llamado Tierra, con brumosas montañas, fíértiles campos y extensas ciudades, en un sistema solar con ocho planetas más? La vida de esa persona ha sido, en todos aspectos, idíéntica a la suya. Pero quizá decida ya no leer este artí­culo, mientras usted sigue leyendo.

La idea del alter ego es rara y poco plausible. Pero vamos a tener que aceptarla, pues las observaciones astronómicas la apoyan. El modelo más sencillo y popular predice que usted tiene un gemelo en una galaxia ubicada a 10 a la 1028 metros de aquí­. Es una distancia tan enorme que excede la escala astronómica, pero eso no le resta realidad a su doppelgí¤nger La estimación se deriva de la teorí­a elemental de las probabilidades, y ni siquiera se basa en la fí­sica especulativa moderna, que sólo postula que el espacio es infinito (o al menos suficientemente grande) y que está, según las observaciones, casi uniformemente poblado de materia. En el espacio infinito tienen lugar incluso los eventos más improbables. Hay infinidad de planetas habitados, de los cuales no uno, sino muchos contienen personas con la misma apariencia, nombre y recuerdos de usted, viviendo todas las variantes posibles de las elecciones de su vida.

Probablemente no verá jamás a sus otros yoes. Lo más lejano que puede usted observar está a la distancia que la luz ha podido recorrer durante los 14.000 millones de años transcurridos desde que comenzó la expansión del Big Bang. Los objetos visibles más distantes se encuentran hoy a unos 4 x 1026 metros de nosotros, una distancia que define nuestro universo observable, llamado tambiíén volumen de Hubble o simplemente nuestro universo. Los universos de sus otros yoes son esferas del mismo tamaño, centradas en sus planetas. Son el ejemplo más sencillo de universos paralelos, donde cada uno es apenas una pequeña parte de un “multiverso” más amplio.

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Con esta definición del “Universo” esperarí­amos que la idea de multiverso pertenezca eternamente al reino de la metafí­sica. Pero la frontera entre la fí­sica y la metafí­sica se define por la posibilidad o imposibilidad de comprobar experimentalmente una teorí­a, no por el hecho de que algo parezca inverosí­mil o implique entidades no observables. Las fronteras de la fí­sica se han ido expandiendo para incorporar cada vez más conceptos abstractos y otrora metafí­sicos, como la redondez de la Tierra, los invisibles campos electromagníéticos, la ralentización del tiempo a velocidades elevadas, las superposiciones cuánticas, la curvatura del espacio y los agujeros negros. En los últimos años se agregó a esta lista el concepto del multiverso. Está cimentado en teorí­as bien comprobadas, como la relatividad y la mecánica cuántica, y cumple los dos criterios básicos de una ciencia empí­rica: se hacen predicciones con base en íél y es falsable. Los cientí­ficos han descrito hasta cuatro tipos diferentes de universos paralelos. La pregunta no es si hay multiverso, sino cuántos niveles tiene.

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¿Quíé tan lejos hay un universo duplicado?

Multiverso Nivel I

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 1026 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 14.000 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.

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Nivel I: Más allá de nuestro horizonte cósmico

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 íésta, 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, ¿quíé 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 esfíérico, toroide (en forma de dona) 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 (víéase 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 satíélite WMAP midió recientemente las fluctuaciones del fondo de microondas . Las fluctuaciones más grandes están a sólo medio grado por encima, lo que significa —despuíés 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.

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Otra posibilidad es que el espacio sea infinito pero que la materia estíé 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 1024 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 idíéntica a usted más cercana vive a 10 a la 1028 metros de aquí­. A unos 10 a la 1092 metros, deberí­a haber una esfera con un radio de 100 años-luz, idíéntica a la que tiene su centro aquí­, por lo que todas las percepciones que tengamos en el próximo siglo serán idíénticas a las de nuestras contrapartes en ese sitio. Y a unos 10 a la 10118 metros, deberí­a haber todo un volumen de Hubble idíéntico al nuestro.

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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 108 kelvins. Una manera de calcularlo es preguntándonos cuántos protones contendrí­a un volumen de Hubble a esa temperatura. La respuesta es 10118 protones. Y cada una de esas partí­culas puede o no estar presente, lo que representa 2 a la 10118 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 10118 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 doppelgí¤nger más cercano lo estíé 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 1020 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 esfíérica 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 esfíérica. 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 estíé engañando: podrí­a ser esfíérico, pero con puntos anormalmente pequeños. Cuando los cosmólogos afirman haber descartado el modelo esfíérico 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.

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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 íél. 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 explicaríé más adelante, este problema de la medida puede convertirse en un gran desafí­o.

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Nivel II: Otras burbujas de la post-inflación


Multiverso Nivel II



SI EL MULTIVERSO NIVEL I era enorme y difí­cil de concebir, trate de imaginar un conjunto infinito de multiversos Nivel 1 distintos y discretos, algunos quizá con distinta dimensionalidad espacio-temporal y diferentes constantes fí­sicas. Esos otros multiversos, que constituyen un multiverso Nivel II, son predichos por la teorí­a ahora popular de la inflación caótica.

La inflación es una extensión de la teorí­a del Big Bang y ata muchos de sus cabos sueltos, como por quíé el universo es tan grande, uniforme y plano. Un rápido estiramiento del espacio, ocurrido hace mucho tiempo, explicarí­a de una vez esos y muchos otros atributos (víéase Alan H. Guth y Paul J. Steinhardt, “The Inflationary Universe”, Scientific American, mayo de 1984; y Andrei Linde, “The Self-Reproducing Inflationary Universe”, noviembre de 1994). El estiramiento es predicho por una amplia categorí­a de teorí­as sobre las partí­culas elementales, y toda la evidencia disponible lo confirma. El adjetivo “caótico” para la inflación se refiere a lo ocurrido en las escalas más grandes. El espacio en su totalidad se está estirando y continuará haciíéndolo eternamente, pero algunas regiones del espacio dejan de crecer y forman burbujas definidas, como las de gas dentro de una hogaza de pan en el horno. Surge una cantidad infinita de estas burbujas. Cada una es un multiverso Nivel I incipiente: de tamaño infinito y lleno de materia depositada por el campo energíético que impulsó la inflación.

Esas burbujas están más que infinitamente alejadas de la Tierra, en el sentido de que jamás las alcanzarí­a aunque viajase eternamente a la velocidad de la luz. La razón es que el espacio que hay entre nuestra burbuja y sus vecinas se está expandiendo a mayor velocidad que la que usted podrí­a tener para atravesarlo. Sus descendientes no verán a sus doppelgí¤ngers en ningún lugar del Nivel II. Igualmente, si la expansión cósmica se está acelerando, como sugieren las observaciones actuales, quizá tampoco vean a sus otros yoes ni siquiera en el Nivel I.

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El multiverso Nivel II es mucho más diverso que el Nivel I. Las burbujas varí­an no sólo en sus condiciones iniciales, sino en aspectos aparentemente inmutables de la Naturaleza. La idea predominante en la fí­sica actual es que la dimensionalidad del espacio-tiempo, las cualidades de las partí­culas elementales y muchas de las llamadas constantes fí­sicas no son parte integral de las leyes fí­sicas, sino que resultan de procesos conocidos como rupturas de la simetrí­a. Por ejemplo, los cientí­ficos teóricos piensan que el espacio de nuestro universo tuvo alguna vez nueve dimensiones igual de importantes. Pronto en la historia del cosmos, tres de ellas contribuyeron a la expansión cósmica y se convirtieron en las tres que hoy observamos. Las otras seis son hoy inobservables, o porque permanecen microscópicas dentro de una topologí­a toroide, o porque toda la materia está confinada en una superficie tridimensional (una “membrana”) dentro del espacio de nueve dimensiones.

Se rompió, entonces, la simetrí­a original entre las dimensiones. Las fluctuaciones cuánticas que impulsan la inflación caótica podrí­an causar distintas rupturas de simetrí­a en las diversas burbujas. Algunas podrí­an volverse tetradimensionales, otras contendrí­an sólo dos y no tres generaciones de quarks, y otras más tendrí­an una constante cosmológica más fuerte que la de nuestro universo.

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El misterio de lo posible: ¿cuáles son las probabilidades?

Otra forma de producir un multiverso Nivel II podrí­a ser a partir de un ciclo de nacimientos y destrucciones de universos. Esta idea fue presentada en la díécada de 1930 por el fí­sico Richard C. Tolman y retrabajada recientemente por Paul J. Steinhardt de la Universidad de Princeton y Neil Turok de la Universidad de Cambridge. La propuesta de Steinhardt y Turok y otros modelos relacionados incluyen una segunda membrana tridimensional que es literalmente paralela a la nuestra, sólo que está desplazada a una dimensión más elevada (víéase George Musser, “Been There, Done That”, Scientific American, marzo de 2002). Este universo paralelo no es realmente un universo aparte, ya que interactúa con el nuestro. Pero el conjunto de universos —pasados, presentes y futuros— que estas membranas generan formarí­an un multiverso, tal vez con una diversidad similar a la producida por la inflación caótica. Una idea propuesta por el fí­sico Lee Smolin, del Perimeter Institute de Waterloo, Ontario (Canadá), incluye un multiverso más, similar en diversidad al del Nivel II pero que muta y genera nuevos universos a partir de agujeros negros y no tanto por la fí­sica de las membranas.

Si bien no podemos interactuar con otros universos paralelos del Nivel II, los cosmólogos pueden inferir indirectamente su presencia; su existencia resolverí­a ciertas coincidencias inexplicables de nuestro universo. Como analogí­a, suponga usted que se registra en un hotel, le asignan el cuarto 1967, que resulta ser su año de nacimiento. “¡Quíé coincidencia!”, piensa usted. Pero meditándolo un poco, concluye que la cosa no es para tanto. El hotel tiene cientos de habitaciones, y no hubiera pensado en algo así­ si le hubieran asignado un número sin significado alguno para usted. La lección es que, incluso si usted no supiera nada sobre los hoteles, podrí­a inferir la existencia de otros cuartos de hotel que explicaran la coincidencia.

Serí­a un ejemplo más pertinente considerar la masa de nuestro Sol. La masa de una estrella determina su luminosidad, y es posible calcular con la fí­sica básica que la vida, tal como la conocemos en la Tierra, sólo es posible si la masa del Sol está dentro de un intervalo de entre 1,6 x 1030 y 2,4 x 1030 kilogramos. De otro modo, el clima de la Tierra serí­a más frí­o que el actual de Marte o más caliente que el de Venus. La masa medida del Sol es de 2,0 x 1030 kilogramos. A primera vista, esta aparente coincidencia entre los valores de la masa “habitable” y la masa observada parece ser una gran suerte. Las masas estelares van de los 1029 a los 1032 kilogramos, así­ que si el Sol adquirió su masa por azar, tení­a apenas una ligera posibilidad de caer dentro del intervalo que posibilita la vida. Pero al igual que con el ejemplo del hotel, se puede explicar esa aparente coincidencia postulando un conjunto (en este caso, de sistemas planetarios) y un efecto de selección (el hecho de que tenemos que encontrarnos viviendo en un planeta habitable). Estos efectos de selección relacionados con el observador se denominan “antrópicos”, y aunque este vocablo despierta grandes controversias, los fí­sicos están de acuerdo, en general, en que estos efectos de selección no deben ignorarse cuando se prueban teorí­as fundamentales.

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Lo mismo que se aplica a los cuartos de hotel y a los sistemas planetarios se aplica a los universos paralelos. Muchos de los atributos (si no es que todos) fijados por la ruptura de la simetrí­a parecen estar finamente calibrados. Alterar mí­nimamente sus valores generarí­a un universo cualitativamente diferente: uno en el que quizá no existirí­amos. Si los protones fueran 0,2 por ciento más pesados, se descompondrí­an en neutrones, lo que desestabilizarí­a a los átomos. Si la fuerza electromagníética fuera 4 por ciento más díébil, no habrí­a hidrógeno ni estrellas comunes. Si la interacción díébil fuera bastante más tenue, no habrí­a hidrógeno; si fuera mucho más fuerte, las supernovas no sembrarí­an el espacio interestelar con elementos pesados. Si la constante cosmológica fuera mucho mayor, el Universo se habrí­a despedazado antes de que pudieran formarse las galaxias.

Aunque todaví­a se debate ese grado de calibración, estos ejemplos sugieren la existencia de universos paralelos con otros valores de las constantes fí­sicas (víéase Martin Rees, “Exploring Our Universe and Others”, Scientific American, diciembre de 1999). La teorí­a del multiverso Nivel II predice que los fí­sicos no podrán determinar los valores de esas constantes a partir de los primeros principios. Cuando mucho calcularán distribuciones probabilí­sticas de lo que esperarí­an encontrar, teniendo en cuenta los efectos de selección. El resultado serí­a tan geníérico como lo permitiera una congruencia con nuestra existencia.

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Nivel III: Múltiples mundos cuánticos

Multiverso Nivel III



LOS MULTIVERSOS NIVEL I Y NIVEL II implican mundos paralelos muy lejanos, más allá incluso de los dominios de los astrónomos. Pero el siguiente nivel del multiverso está justo alrededor de usted. Surge de la famosa y controvertida noción de los mundos múltiples de la mecánica cuántica: la idea de que los procesos cuánticos aleatorios ocasionan que el universo se ramifique en múltiples copias, una por cada posible resultado.

A principios del siglo XX, la teorí­a de la mecánica cuántica revolucionó la fí­sica al explicar el reino de lo atómico, que no obedece las reglas clásicas de la mecánica newtoniana. No obstante los evidentes íéxitos de la teorí­a, sigue muy vivo el debate sobre lo que esto significa realmente. La teorí­a especifica el estado del universo no en tíérminos clásicos, como las posiciones y velocidades de todas las partí­culas, sino en los de un objeto matemático denominado función de onda. De acuerdo con la ecuación de Schrí¶dinger, este estado evoluciona con el tiempo de un modo que los matemáticos llaman “unitario”, es decir, que la función de onda gira en un espacio abstracto de dimensiones infinitas, llamado espacio de Hilbert. Aunque se dice a menudo que la mecánica cuántica es en sí­ misma aleatoria e incierta, la función de onda evoluciona de manera determinista: no tiene nada de aleatorio o incierto.

Lo difí­cil es cómo relacionar esa función de onda con lo que observamos. Muchas funciones de onda legí­timas corresponden a situaciones contrarias a la intuición, como la de que un gato estíé a la vez vivo y muerto en lo que se denomina una superposición. En la díécada de 1920, los fí­sicos “explicaron” esa rareza postulando que la función de onda se “colapsaba” hacia un determinado resultado clásico siempre que alguien realizaba una observación. Este añadido tení­a la virtud de explicar las observaciones, pero convirtió una teorí­a elegante y unitaria en una torpe y no-unitaria. La aleatoriedad intrí­nseca que suele atribuirse a la mecánica cuántica se debe a este postulado.

Con los años, muchos fí­sicos abandonaron esa visión en favor de otra desarrollada en 1957 por Hugh Everett III, un estudiante de posgrado de Princeton que mostró que el postulado del colapso es innecesario. De hecho, la teorí­a cuántica pura no plantea ninguna contradicción. Aunque predice que una realidad clásica se va bifurcando en superposiciones de muchas realidades, los observadores experimentan subjetivamente esas bifurcaciones sólo como una leve aleatoriedad, cuyas posibilidades concuerdan exactamente con las debidas al viejo postulado del colapso. Esa superposición de mundos clásicos es el multiverso Nivel III.

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La interpretación de los mundos múltiples de Everett ha confundido a fí­sicos y a legos durante más de cuatro díécadas. Pero la teorí­a es más fácil de entender si distinguimos entre dos maneras de percibir una teorí­a fí­sica: la visión exterior de un fí­sico que estudia sus ecuaciones matemáticas, como la de un ave que explora desde las alturas un paisaje, y la visión interior de un observador que habita el mundo descrito por las ecuaciones, como la de una rana que habita en el terreno estudiado por el ave.

Desde la perspectiva del ave, el multiverso Nivel III es sencillo. Sólo hay una función de onda. Evoluciona tersa y determiní­sticamente en el tiempo, sin ningún tipo de bifurcaciones ni paralelismos. El mundo abstracto cuántico descrito por esta función de onda en evolución contiene una enorme cantidad de devenires clásicos y paralelos que se bifurcan continuamente y se vuelven a unir, como diversos fenómenos cuánticos que carecen de descripciones clásicas. Desde la perspectiva de la rana, los observadores perciben sólo una fracción de esa realidad total. Pueden percibir su propio universo Nivel I, pero un proceso llamado “decoherencia”, que imita el colapso de la función de onda pero preserva la unitaridad, impide que perciban copias paralelas Nivel III de sí­ mismos.

Cuando a los observadores se les hace una pregunta, toman una decisión y dan su respuesta, los efectos cuánticos dentro de sus cerebros conducen a una superposición de resultados, como serí­an “seguir leyendo el artí­culo” o “abandonarlo”. Desde la perspectiva del ave, tomar una decisión hace que una persona se bifurque en varias copias: una que sigue leyendo y otra que no. Desde su perspectiva de rana, cada uno de los alter egos no está consciente de los demás y percibe la bifurcación sólo como una ligera aleatoriedad: una determinada probabilidad de seguir leyendo o no.

Por extraño que parezca, esa misma situación acontece incluso en el multiverso Nivel I. Usted ha decidido seguir leyendo el artí­culo, pero uno de sus alter egos en una galaxia distante botó la revista despuíés del primer párrafo. La única diferencia entre el Nivel I y el Nivel III es dónde residen sus doppelgí¤ngers. En el Nivel I, viven en cualquier parte de un confortable continuo tridimensional. En el Nivel III, viven en otra bifurcación cuántica de un espacio de Hilbert con infinitas dimensiones.

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La existencia del Nivel III depende del supuesto crucial de que la evolución temporal de la función de onda es unitaria. Hasta ahora, los experimentadores no se han topado con nada que se aleje de la unitaridad. En las últimas díécadas se confirmó la unitaridad incluso en los grandes sistemas, incluyendo molíéculas “buckyball” de 60 carbonos y fibras ópticas de kilómetros de largo. En el aspecto teórico, las razones en favor de la unitaridad han sido reforzadas por el descubrimiento de la decoherencia (víéase Max Tegmark y John Archibald Wheeler, “100 Years of Quantum Mysteries”, Scientific American, febrero de 2001). Algunos teóricos que trabajan sobre la gravedad cuántica cuestionan la unitaridad; les preocupa que los agujeros negros que desaparecen pudieran destruir la información, lo cual serí­a un proceso no-unitario. Pero un avance reciente de la teorí­a de cuerdas, conocido como correspondencia AdS/CFT, sugiere que incluso la gravedad cuántica es unitaria. En tal caso, los agujeros negros no destruyen la información sino que sólo la transmiten a otra parte. (Nota de los editores: En un artí­culo próximo se tratará con mayor detalle esta correspondencia.)

Si la fí­sica es unitaria, debemos cambiar nuestra percepción estándar de cómo eran las fluctuaciones cuánticas poco despuíés del Big Bang. Estas fluctuaciones no generaron condiciones iniciales al azar sino una superposición cuántica de todas las condiciones iniciales posibles, las cuales coexistí­an a la vez. Entonces, la decoeherencia hizo que esas condiciones iniciales se comportaran de manera clásica en ramas cuánticas separadas. Y aquí­ tenemos la cuestión crucial: la distribución de resultados en distintas ramificaciones cuánticas dentro de un determinado volumen de Hubble (Nivel III) es idíéntica a la de los resultados en otros volúmenes de Hubble contenidos en una sola ramificación cuántica (Nivel I). Esta propiedad de las fluctuaciones cuánticas se conoce, en la mecánica estadí­stica, como ergodicidad.

Lo mismo se aplica al Nivel II. El proceso de ruptura de simetrí­a no produjo un resultado único, sino una superposición de todos los resultados, los cuales pronto tomaron caminos distintos. Entonces, si las constantes fí­sicas, la dimensionalidad espacio-temporal y demás, pueden variar entre las ramificaciones cuánticas paralelas a un Nivel III, tambiíén pueden hacerlo entre los universos paralelos del Nivel II.

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En otras palabras, el multiverso Nivel III no agrega nada nuevo más allá de los niveles I y II: sólo más copias indistinguibles de los mismos universos: los mismos “guiones” que se repiten indefinidamente en otras ramificaciones cuánticas. El apasionado debate sobre la teorí­a de Everett parece, por tanto, haber terminando en un gran anticlí­max, con el descubrimiento de multiversos menos controvertidos (Niveles I y II) que son igual de grandes.


Huelga decir que las implicaciones son profundas y que los fí­sicos apenas comienzan a explorarlas. Consideremos, por ejemplo, las ramificaciones de la respuesta a una añeja pregunta: ¿La cantidad de universos se incrementa exponencialmente con el tiempo? La sorprendente respuesta es: NO. Desde la perspectiva del ave, es obvio que hay un solo universo. Desde la de la rana, lo importante es la cantidad de universos que se distinguen en un momento dado, es decir, la cantidad de distintos volúmenes de Hubble que pueden percibirse. Imaginemos mover los planetas a nuevas ubicaciones al azar, imagine haberse casado con otra persona... A nivel cuántico, existen 10 a la 10118 universos con temperaturas inferiores a 108 kelvins. Es un número enorme, pero finito.

Desde la perspectiva de la rana, la evolución de la función de onda corresponde al incesante deslizamiento de uno de estos 10 a la 10118 estados a otro. Ahora se encuentra en el universo A, en el que está usted leyendo esta oración. Ahora en el universo B, donde está leyendo esta otra. Dicho de otro modo, el universo B contiene un observador idíéntico al del universo A, excepto que tiene un instante más de memoria. Todos los estados posibles existen a cada instante, por lo que el paso del tiempo podrí­a estar en la mente del observador, una idea explorada en la novela de ciencia-ficción Permutation City de Greg Egan (1994) y desarrollada por el fí­sico David Deutsch de la Universidad de Oxford, el fí­sico independiente Julian Barbour y otros más. Por lo tanto, el marco de los multiversos podrí­a ser indispensable para entender la naturaleza del tiempo.