El último estudio de Stephen Hawking simplifica el universo

Apenas dos semanas antes de su fallecimiento, Stephen Hawking publicó un último estudio. En él, planteaba que quizá podamos descubrir si vivimos en un multiverso. No solo eso, también que el cosmos podría ser más simple de lo que creíamos…

Es el mismo estudio de Stephen Hawking

El último estudio de Stephen Hawking simplifica el universo

Concepto artístico del multiverso.
Crédito: Moonrunner Design

Primero, y para evitar confusiones. Este es el mismo estudio del que hablé hace algo más de un mes, en este artículo. Esta vez, sin embargo, se está poniendo el foco en otro aspecto de lo que se plantea en el estudio. La esencia, sin embargo, sigue siendo la misma. Por lo que es aconsejable que le eches un vistazo a ese artículo. Especialmente si lo que te interesa es la parte relacionada con el multiverso.

El estudio se ha vuelto a poner en el foco de los medios por dos motivos. El primero es que ya ha sido publicado en una revista científica. Concretamente, en Journal of High Energy Physics. El segundo es que Thomas Hertog, que trabajó junto al astrofísico británico en la publicación, ha concedido una entrevista en la que habla de varios aspectos del estudio. Y eso, evidentemente, siempre es interesante.

Especialmente si tenemos en cuenta que, a grandes rasgos, lo que se cuenta es que nuestro universo podría ser más simple de lo que se creía. O mejor dicho, de lo que se creía dentro del marco del multiverso. Pero vayamos por pasos. La teoría planteada en este estudio está basada en la teoría de cuerdas. Lo más llamativo, es que plantea que vivimos en un universo finito. Por extraño que pueda parecer.

A vueltas con la inflación eterna

Concepto artístico del Big Bang.
Crédito: Alamy

En la actualidad, la teoría del Big Bang plantea que nuestro universo local comenzó a existir tras una breve inflación. Es decir, apenas una fracción de segundo, miles de veces inferior a una milésima, después de Big Bang, el universo se expandió a un ritmo exponencial. Esta parte, a la que llamamos era de inflación, seguramente te resulte familiar si has curioseado alguna vez qué pasó durante el inicio del cosmos.

Pero, generalmente, lo que se plantea es que una vez que la inflación comienza, hay regiones en las que nunca se detiene. Se cree que los efectos, a escala cuántica, pueden permitir que en algunas regiones del universo continúe indefinidamente. Dicho de otro modo, que la inflación es eterna. En ese caso, el universo observable sería, simplemente, una especie de pequeño universo habitable.

Una región en la que la inflación se ha detenido por completo. Al hacerlo, las estrellas y galaxias se han podido formar. En este escenario, la teoría de la inflación eterna dice que nuestro universo sería como un fractal. Es decir, como un objeto cuya estructura básica se repite a diferentes escalas. Sería un fractal infinito. Un mosaico de diferentes universos pequeños separados por un espacio en inflación constante.

Múltiples universos con leyes diferentes

Stephen Hawking en Princeton, en 1979.
Crédito: Santi Visalli/Getty Images

Siguiendo este razonamiento, se puede suponer que cada universo tendría sus propias leyes de la física y la química. Cada universo sería diferente. Todos, en conjunto, formarían el multiverso. Sin embargo, a Stephen Hawking nunca le gustó demasiado esta idea. Si la cantidad de universos diferentes, en el multiverso, es muy grande o infinita, entonces no era posible probar si la teoría estaba en lo cierto.

En este último estudio, Hawking y Hertog lo que plantean es que esta idea de la inflación eterna, tal y como la he explicado, es errónea. El principal problema, según cuenta Hertog, es que en la inflación eterna se supone que existe un universo de fondo que evoluciona según la teoría de la relatividad de Einstein y que trata los efectos cuánticos como pequeñas fluctuaciones. Sin embargo, la inflación eterna rompe la separación entre la física clásica y la cuántica.

O dicho de otra manera, la teoría de la relatividad de Einstein no funciona si la intentamos aplicar a la inflación eterna. Así que Hawking entendía que el universo, en su escala más grande, sería bastante liso (no literalmente, sino que presentaría pocas irregularidades) y que sería finito. Por lo que se descartaría que tuviese una estructura fractal. Con todo esto, Hawking y Hertog plantean una teoría de la inflación eterna diferente.

La teoría de cuerdas al rescate

Concepto artístico de la teoría de cuerdas.
Crédito: Fresh Wallpapers

Como quizá sepas, la teoría de cuerdas es una candidata a teoría del todo. Un intento de unificar la gravedad, y la relatividad general, con el mundo de la física cuántica. Algo que, según esa teoría, sería posible en parte describiendo el componente más básico del universo como si fuese una cuerda. En este caso en particular, su versión de la teoría de cuerdas es algo más compleja. Tratan el universo según el principio holográfico.

Es decir, plantean que el universo podría ser como un gigantesco holograma. De nuevo, no de una manera literal. Es decir, la realidad física, en tres dimensiones, puede reducirse a proyecciones en 2 dimensiones en una superficie. En ese proceso perdemos una dimensión. ¿Cuál? En la variante que han desarrollado Hertog y Hawking, perdemos el tiempo. De manera que describen la inflación eterna sin tener que apoyarse en la teoría de la relatividad de Einstein.

En esta nueva teoría, la inflación eterna es un estado atemporal definido en una superficie espacial al principio del tiempo. Dicho así seguramente suena un tanto indescifrable… Lo que quiere decir es que, si deshacemos el camino de la evolución del universo, hacia atrás, llegamos al momento de la inflación eterna. En ese punto, nuestra noción del tiempo deja de tener sentido. Esto tiene que ver con una teoría anterior de Hawking.

La teoría sin límites de Hawking

Una representación de cómo podría ser un multiverso en constante inflación.
Crédito: A. Linde/Stanford University

En esa teoría, Hawking predecía que, al retroceder en el tiempo en el inicio del universo, el cosmos se va encogiendo y se cierra como una esfera, aunque nunca se llegaría al inicio. En lo planteado en este nuevo estudio, el gran cambio es que Hawking y Hertog afirman que el universo es finito en nuestro pasado. Esto les permite hacer predicciones sobre la estructura global que tendría el universo.

Por lo que, un universo surgido según lo que ellos plantean, debería ser más sencillo. No debería tener una estructura fractal infinita. Si esto se confirmase, sacudiría el concepto del multiverso. No querría decir que nuestro universo fuese único. Pero la cantidad de posibles universos adicionales no sería infinita. Sería una cantidad mucho más pequeña y limitada. Y aquí es donde entra en juego el gran objetivo de Hawking.

Esta teoría es, en palabras de Hertog, más fácil de predecir y de probar. De hecho, tiene planteado estudiar las implicaciones de su trabajo en escalas más pequeñas. Algo que podamos detectar utilizando telescopios espaciales. Aunque no lo va a tener fácil. Que sea una escala más pequeña no quiere decir, sin embargo, que sea algo que esté al alcance de lo que podemos predecir y probar en estos momentos.

En busca de ondas gravitacionales

Concepto artístico del observatorio LISA.
Crédito: NASA

Hertog cree que debería haber ondas gravitacionales primordiales. Son como olas en el tejido del espacio-tiempo. Esas ondas primordiales debieron generarse cuando terminó la inflación eterna. Por lo que sería la señal inequívoca de que el modelo es cierto. Siempre y cuando, claro está, se llegase a detectar. Lo malo de esto es que no podemos olvidar la expansión del universo desde su nacimiento.

Las ondas gravitacionales primordiales, si es que se llegaron a emitir, deberían tener una longitud de onda extremadamente grande. Estaría completamente fuera del rango de detección de instalaciones como LIGO. Con esos mismos observatorios hemos detectado varias ondas gravitacionales. Sin embargo, aunque esas instalaciones no nos servirán, hay una que sí podría conseguirlo en los próximos años.

Se trata de LISA, un observatorio de ondas gravitacionales que sería lanzado al espacio. Está en fase de planificación por parte de la ESA. La Agencia Espacial Europea. Pero habrá que esperar hasta que entre en funcionamiento. Porque, ahora mismo, se prevé que no lo veremos en funcionamiento antes de 2034. Si LISA no pudiese detectarlas, otros experimentos futuros sí podrían tener esa capacidad. Quizá en unas décadas sepamos si vivimos en un multiverso…

El estudio es Stephen Hawking y Thomas Hertog; “A Smooth Exit from Eternal Inflation?”. Publicado en la revista Journal of High Energy Physics el 2 de mayo de 2018. Puede ser consultado en arXiv.

Referencias: Phys.org

Alex Riveiro

Amante de la astronomía. Hablo de todo lo relacionado con el universo y sus conceptos de una manera amena y sencilla. Desde los púlsares hasta la historia de la astronomía en Al-Andalus.

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2 Respuestas

  1. Pablo Expósito dice:

    Acabo de descubrir tu blog y joder, qué maravilla. ¡Mil gracias por tu labor!

  2. Bondergirl dice:

    Muy buen artículo, Alex! Sin embargo, no me gusta la idea de que haya más universos que el nuestro.

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