¿Qué está pasando en el mundo paralelo?
1 Universo Paralelo
¿Hay algún otro artículo que estés leyendo exactamente como este? ¿Ese tipo no eres tú, pero vive en un planeta con montañas cubiertas de niebla, naturaleza infinita, ciudades ruidosas y otros 8 planetas orbitando una estrella, también llamada "Tierra"? Su experiencia de vida es la misma que la tuya cada segundo. Sin embargo, tal vez ella esté a punto de dejar el artículo en este momento y usted esté planeando seguir leyendo.
Esta idea de un "doble" suena extraña e increíble, pero parece que tenemos que aceptarla porque ha sido respaldada por los resultados de diversas observaciones astronómicas. El modelo del universo más popular y simple de la actualidad señala que hay una galaxia exactamente como nuestra Vía Láctea a unos 10^ (10^28) metros de distancia de nosotros, y en ella estás exactamente el mismo tú. Aunque esta distancia está mucho más allá de la imaginación de la gente, no afecta la autenticidad de la existencia de su "clon". La idea surgió originalmente de una "posibilidad natural" muy simple y no de la suposición de la física moderna: el universo es de tamaño infinito (o al menos lo suficientemente grande) y, como indican las observaciones astronómicas, está distribuido uniformemente en materia. En este caso, de acuerdo con las leyes de la estadística, se puede concluir que todos los eventos (por muy similares o idénticos que sean) sucederán innumerables veces: habrá innumerables planetas que engendran seres humanos, y entre ellos habrá personas exactamente iguales. tú - uno Tienen la misma apariencia, nombre, memoria e incluso las mismas acciones y elecciones que tú; hay más de una persona así, para ser precisos, hay infinitas.
2. Teoría de la burbuja
El término "estado de burbuja", para decirlo casualmente, significa que el precio de uno o una serie de activos aumenta repentinamente en un proceso continuo. El aumento de precios aumentará Esto crea expectativas de que los precios aumentarán, atrayendo así a nuevos compradores; estas personas generalmente solo quieren obtener ganancias comprando y vendiendo, pero no están interesadas en el uso de estos activos en sí mismos ni en su capacidad para generar ganancias. Dado que los aumentos de precios suelen ser una inversión de las expectativas, van seguidos de un colapso de los precios, que culmina en una crisis financiera. Normalmente, un "auge" dura más que una burbuja, con aumentos más modestos en los precios, la producción y las ganancias. Puede ser seguido por una crisis en forma de colapso (o pánico), o puede terminar con un desvanecimiento gradual. del auge sin que se produjera una crisis.
La definición de burbuja de Kindleberger es relativamente vívida, pero es difícil de operar en la investigación teórica. La investigación económica moderna suele definir una burbuja como una desviación persistente de los precios de los activos respecto de su valor fundamental. Esta definición simplifica el juicio sobre las burbujas. Hay dos tareas que deben realizarse: una es determinar el valor básico del activo y la otra es ver si la desviación del precio del activo es sostenible o desaparece en un corto período. de tiempo.
P.D.
[Ciencia popular] Universo paralelo (Texto completo completado) (Actualización)
Trabajo original: (EE. UU.) Max Ironmark
Publicación original: "Scientific American" 2003.5
Traducción: focus
Universo Paralelo
¿Hay algún otro artículo que estés leyendo que sea exactamente igual a este? ? ¿artículo? ¿Ese tipo no eres tú, pero vive en un planeta con montañas cubiertas de niebla, naturaleza infinita, ciudades ruidosas y otros 8 planetas orbitando una estrella, también llamada "Tierra"? Su experiencia de vida es la misma que la tuya cada segundo. Sin embargo, tal vez ella esté a punto de dejar el artículo en este momento y usted esté planeando seguir leyendo.
Esta idea de un "doble" suena extraña e increíble, pero parece que tenemos que aceptarla porque ha sido respaldada por los resultados de diversas observaciones astronómicas. El modelo del universo más popular y simple de la actualidad señala que hay una galaxia exactamente como nuestra Vía Láctea a unos 10^ (10^28) metros de distancia de nosotros, y en ella estás exactamente el mismo tú. Aunque esta distancia está mucho más allá de la imaginación de la gente, no afecta la autenticidad de la existencia de su "clon".
La idea surgió originalmente de una "posibilidad natural" muy simple y no de la suposición de la física moderna: el universo es de tamaño infinito (o al menos lo suficientemente grande) y, como indican las observaciones astronómicas, está distribuido uniformemente en materia. En este caso, de acuerdo con las leyes de la estadística, se puede concluir que todos los eventos (por muy similares o idénticos que sean) sucederán innumerables veces: habrá innumerables planetas que engendran seres humanos, y entre ellos habrá personas exactamente iguales. tú - uno Tienen la misma apariencia, nombre, memoria e incluso las mismas acciones y elecciones que tú; hay más de una persona así, para ser precisos, hay infinitas.
Las últimas observaciones cosmológicas muestran que el concepto de universos paralelos
no es una metáfora. El espacio parece infinito. Si este es el caso,
todo lo que pueda pasar, definitivamente sucederá, por muy absurdo que sea
. En lugares mucho más allá del alcance de nuestras observaciones astronómicas
existe un universo exactamente como el nuestro. Los astrónomos incluso han calculado
su distancia media a la Tierra
Probablemente nunca verás sus "sombras". La distancia más lejana que se puede observar es la distancia más larga que ha viajado la luz desde el Big Bang: unos 14 mil millones de años luz, o 4X10^26 metros: el radio de una esfera que define exactamente el tamaño de nuestro horizonte observable, o dicho simplemente, el tamaño del universo, también llamado volumen de Hubble. De manera similar, el otro universo en el que te encuentras también es una esfera del mismo tamaño. Lo anterior es la explicación más intuitiva del "universo paralelo". Cada universo es una pequeña parte del "multiverso" más grande.
Con tal definición de "universo", la gente puede pensar que se trata sólo de una forma metafísica. Pero la diferencia entre física y metafísica es si la teoría puede comprobarse experimentalmente, no si parece extraña o contiene algo imperceptible. A lo largo de los años, las fronteras de la física se han expandido para incorporar conceptos abstractos (e incluso una vez metafísicos) como una Tierra esférica, campos electromagnéticos invisibles, tiempo que se desacelera a altas velocidades, superposición cuántica, la curvatura del espacio, agujeros negros y más. . esperar. En los últimos años se ha sumado a la lista anterior el concepto de "multiverso", sumándose a teorías previamente probadas como la relatividad y la mecánica cuántica, y cumpliendo al menos con un criterio básico de una teoría científica empírica: hacer predicciones. Por supuesto, las conclusiones a las que se llegue también pueden ser erróneas. Hasta ahora, los científicos han discutido hasta cuatro tipos de universos paralelos independientes. La pregunta clave ahora no es si existen los multiversos, sino cuántos niveles tienen.
El primer nivel: más allá del horizonte
Todos los universos paralelos conforman el multiverso de primer nivel. --Este es el nivel menos controvertido. Todo el mundo acepta el hecho de que, aunque no podemos ver al otro yo en este momento, podemos observarlo más tarde moviéndonos a otro lugar o simplemente esperando en el lugar el tiempo suficiente. Es como mirar un barco que se acerca más allá del horizonte del mar; es similar a mirar objetos fuera del horizonte. A medida que la luz viaja, el radio del universo observable se expande un año luz cada año, así que siéntate ahí y espera y observa. Por supuesto, probablemente no podrás esperar hasta el día en que la luz de otro tú en otro universo llegue hasta aquí, pero teóricamente hablando, si la teoría de la expansión del universo es sostenible, tus descendientes podrán verla con súper telescopios ellos.
Entonces, ¿el concepto de un multiverso de Nivel 1 suena mundano? ¿No es el espacio infinito? ¿Quién podría imaginar un cartel que dijera en algún lugar: "Aquí termina el espacio, cuidado con la zanja de abajo"? Si es así, todos se preguntarán instintivamente: ¿Qué hay al final "afuera"? De hecho, la teoría del campo gravitatorio de Einstein convirtió nuestra intuición en un problema. Es posible que el espacio no sea infinito, siempre y cuando tenga algún grado de curvatura o no sea topológico (es decir, interconectado) como pensamos intuitivamente.
Un universo esférico, con forma de donut o de cuerno puede tener un tamaño limitado pero no tener límites. Se pueden utilizar observaciones de la radiación cósmica de fondo de microondas para probar estas hipótesis.
Consulte otro artículo "¿Es finito el universo?" por Jean-Pierre Luminet, Glenn D. Starkman y Jeffrey R. Weeks Scientific American, abril de 1999. Sin embargo, las observaciones hasta ahora parecen contradecirlas. El modelo del universo infinito es consistente con los datos de observación y existen fuertes restricciones.
Otra posibilidad es que el espacio en sí sea infinito, pero toda la materia esté limitada a un área limitada que nos rodea: el alguna vez popular modelo de "universo isla". La diferencia con este modelo es que la materia se distribuye en patrones fractales a gran escala y se disipa constantemente. En este caso, casi todos los universos del multiverso de primer nivel eventualmente quedarán vacíos y muertos. Sin embargo, observaciones recientes sobre la distribución galáctica tridimensional y el fondo de microondas han señalado que la organización de la materia presenta una vaga uniformidad a grandes escalas, y no se pueden observar detalles claros en escalas superiores a 10^24 metros. Suponiendo que este patrón continúe, el espacio más allá de nuestro universo observable también estará lleno de planetas, estrellas y galaxias.
Existen datos que respaldan la teoría de que el espacio se extiende más allá del universo observable. El satélite WMAP midió recientemente las fluctuaciones en la radiación de fondo de microondas (izquierda). La amplitud más fuerte supera los 0,5 kelvin, lo que sugiere que el espacio es muy grande, quizás incluso infinito (imagen del medio). Además, los detectores de corrimiento al rojo de galaxias WMAP y 2dF descubrieron que la materia se distribuye uniformemente en el espacio a escalas muy grandes
Los observadores que vivan en diferentes universos paralelos del multiverso de primer nivel percibirán que son diferentes al nuestro. Las mismas leyes físicas. , pero diferentes condiciones iniciales. Según la teoría actual, la materia fue expulsada con cierto grado de aleatoriedad en un momento de los primeros días del Big Bang. Este proceso incluye todas las posibilidades de distribución de la materia, y cada posibilidad no es 0. Los cosmólogos suponen que nuestro universo original, con una distribución de materia aproximadamente uniforme y un estado de onda inicial (uno entre 100.000 posibilidades), es bastante típico (al menos entre todos los universos paralelos que han producido observadores típicos). Entonces la persona más cercana que sea exactamente como tú estará a 10^(10^28) metros de distancia y habrá un área con un radio de 100 años luz a sólo 10^(10^92) metros de distancia, y todo lo que hay en ella. es exactamente igual al espacio en el que vivimos, lo que significa que todo lo que suceda en nuestro mundo en los próximos 100 años se reproducirá completamente en esta área y el área solo aumentará a 10 ^ (10 ^ 118) metros de distancia; Bo es tan grande que, en otras palabras, habrá un universo exactamente como el nuestro.
La estimación anterior es extremadamente conservadora y solo enumera todos los estados cuánticos en un espacio con una temperatura inferior a 10^8 Kelvin y un tamaño de un volumen de Hubble. Un paso en el cálculo es el siguiente: ¿cuántos protones caben en un volumen del Hubble a esa temperatura? La respuesta es 10^118. Cada protón puede existir o no existir, lo que supone un total de ***2^(10^118) estados posibles. Ahora todo lo que se necesita es una caja que pueda contener 2^(10^118) espacios de Hubble para agotar todas las posibilidades. Si la caja es más grande (por ejemplo, una caja con una longitud lateral de 10^ (10^118) metros), la disposición de los protones se repetirá inevitablemente según el principio del cajón. Por supuesto, el universo tiene más que sólo protones y más de dos estados cuánticos, pero se puede utilizar un método similar para estimar la cantidad total de información que el universo puede contener.
La distancia media de otro universo que es exactamente igual al nuestro
El "doppelgänger" más cercano a ti puede que no esté tan lejos como se calcula teóricamente, pero puede que esté mucho más cerca. Porque la forma en que se organiza la materia también está sujeta a otras leyes físicas. Dadas algunas leyes, como los procesos de formación de planetas y las ecuaciones químicas, los astrónomos sospechan que hay al menos 10^20 planetas habitados por humanos sólo dentro de nuestro volumen del Hubble; algunos de ellos pueden ser muy similares a la Tierra;
El marco del multiverso de Nivel 1 se utiliza a menudo para evaluar las teorías cosmológicas modernas, aunque el proceso rara vez se articula.
Consideremos, por ejemplo, cómo nuestros cosmólogos utilizan el fondo de microondas para tratar de derivar la geometría del universo como "espacio esférico". Con la diferencia en el radio de curvatura del espacio, el tamaño de esas "áreas calientes" y "áreas frías" en el mapa de fondo cósmico de microondas mostrará ciertas características y las áreas observadas indican que la curvatura es demasiado pequeña para formar una esférica; espacio cerrado. Sin embargo, es importante mantener el rigor estadístico. El tamaño medio de estas regiones en cada espacio del Hubble es completamente aleatorio. Entonces, es posible que el universo nos esté engañando: no es que la curvatura del espacio sea insuficiente para formar una esfera cerrada que haga que el área observada sea más pequeña, sino que el área promedio de nuestro universo es inherentemente más pequeña que otras. Entonces, cuando los cosmólogos juran que su modelo espacial esférico tiene un 99,9 de confianza, lo que realmente quieren decir es que nuestro universo es tan insociable que sólo uno de cada 1.000 volúmenes del Hubble tendría algo así.
El punto clave de esta clase es: incluso si no podemos observar otros universos, la teoría del multiverso aún se puede verificar en la práctica. La clave es predecir la unicidad de cada universo paralelo en el multiverso de primer nivel y señalar su distribución de probabilidad, lo que los matemáticos llaman una "métrica". Nuestro universo debería ser uno de esos "universos más probables". De lo contrario, y desgraciadamente vivimos en un universo improbable, la teoría planteada previamente como hipótesis se vería en serios problemas. Como veremos a continuación, cómo resolver este problema de medición será todo un desafío.
Diagrama esquemático de la segunda capa del multiverso.
Segundo nivel: burbujas que quedan después de la expansión
Si el concepto del multiverso de primer nivel no es fácil de digerir, entonces intenta imaginar el siguiente multiverso de nivel 1 con conjuntos infinitos. el universo: Los grupos son independientes entre sí e incluso tienen diferentes dimensiones espacio-temporales y constantes físicas. Estos grupos constituyen la segunda capa del multiverso, predicha por una teoría moderna llamada "expansión desordenada".
Como extensión inevitable de la teoría del Big Bang, la "inflación" está estrechamente relacionada con muchos otros corolarios de la teoría. Por ejemplo, ¿por qué nuestro universo es tan grande y al mismo tiempo tan regular, liso y plano? La respuesta es que "el espacio ha sufrido un rápido proceso de expansión", lo que no sólo explica la pregunta anterior, sino que también explica muchas otras propiedades del universo. Véase "The Expanding Universe" de Alan H. Guth y Paul J. Steinhard; Scientific American, mayo de 1984; "The Self-Reproducing Expanding Universe" de Andrei Linde, noviembre de 1994. La teoría "inflacionaria" no es sólo el lenguaje de muchas teorías. de partículas elementales, pero Y ha sido confirmado por muchas observaciones. La "persistencia desordenada" se refiere al comportamiento en las escalas más grandes. El espacio en su conjunto se está ampliando y seguirá haciéndolo para siempre. Sin embargo, ciertas áreas dejaron de tirar, creando "burbujas" individuales como las que se encuentran dentro de una tostada. Hay innumerables burbujas de este tipo. Cada uno de ellos es un multiverso de Nivel 1: de tamaño infinito y lleno de materia precipitada por fluctuaciones en los campos de energía.
Para la Tierra, la otra burbuja está infinitamente lejos, tan lejos que nunca podrás alcanzarla aunque viajes a la velocidad de la luz. Porque el espacio entre la Tierra y la "otra burbuja" se está estirando más rápido de lo que se puede viajar. Si hay otro tú en otra burbuja, ni siquiera tus descendientes podrán observarlo. Por la misma razón que el espacio se está expandiendo a un ritmo acelerado, la observación desalentadora es que incluso el otro yo en la primera capa del espacio multidimensional ya no será visible.
El segundo nivel del multiverso es muy diferente al primer nivel. No sólo difieren las condiciones iniciales de cada burbuja, sino que su apariencia también es muy diferente. La visión predominante en la física actual es que las dimensiones del espacio y el tiempo, las propiedades de las partículas elementales y muchas de las llamadas constantes físicas no son parte de las leyes físicas básicas, sino que son sólo el resultado de un proceso llamado "rotura de simetría". " Por ejemplo, los físicos teóricos creen que nuestro universo alguna vez estuvo formado por nueve dimensiones iguales.
En la historia temprana del universo, sólo tres de las dimensiones participaron en la expansión del espacio, formando el universo tridimensional que observamos ahora. Las 6 dimensiones restantes ahora son inobservables porque están enrolladas en escamas muy pequeñas y toda la materia está distribuida en la "superficie" de estas tres dimensiones completamente estiradas (para 9 dimensiones, la tercera dimensión es solo una superficie, o una capa de “membrana”).
Vivimos en un espacio-tiempo de 31 dimensiones y esto no nos sorprende especialmente. Cuando las ecuaciones diferenciales parciales que describen la naturaleza son ecuaciones elípticas o hiperbólicas, es decir, una de espacio o de tiempo es 0-dimensional o
multidimensional a la vez, al Observador, el universo es imposible de predecir (partes violeta y verde).
En otros casos (ecuación hiperbólica), si ngt; 3, el átomo no puede existir de manera estable, nlt; 3, la complejidad es demasiado baja para
En cuanto al observador que no puede producir autoconciencia (Sin gravedad, la topología es un problema).
Así, decimos que se destruye la simetría del espacio. La incertidumbre en las ondas cuánticas hace que diferentes burbujas alteren su equilibrio de diferentes maneras a medida que se expanden. Y los resultados serán muy extraños. Algunos de ellos pueden extenderse hasta un espacio de cuatro dimensiones; otros pueden formar sólo dos generaciones de quarks en lugar de las tres que conocemos y algunos de ellos pueden tener constantes físicas básicas mayores que las nuestras;
Otra forma de crear un multiverso de segundo nivel es recorrer el ciclo completo del universo desde la creación hasta la destrucción. En la historia de la ciencia, esta teoría fue propuesta por un físico llamado Richard C en la década de 1930. Recientemente, dos científicos, Paul J. Steinhardt de la Universidad de Princeton y Neil Turok de la Universidad de Cambridge, la desarrollaron. Steinhardt y Turok propusieron un modelo de una "brana tridimensional secundaria" que está bastante cerca de nuestro espacio, con cierta traslación a dimensiones superiores. ver "Been There, Done That", de George Musser News Scan, Scientific American, marzo de 2002. Este universo paralelo no es verdaderamente un universo independiente, pero el universo en su conjunto (pasado, presente y futuro) forma un universo múltiple y puede Se puede demostrar que contiene tanta diversidad como el universo en expansión desordenada. Además, el físico Lee Smolin de Waterloo ha propuesto otra teoría con diversidad similar al multiverso de Nivel 2, en el que el universo se crea y muta a través de agujeros negros en lugar de mediante la física de membranas.
Aunque no podemos interactuar con otras cosas en el multiverso de Nivel 2, los cosmólogos aún pueden señalar indirectamente su existencia. Porque su existencia puede usarse para explicar la aleatoriedad de nuestro universo. He aquí una analogía: imagina que entras a un hotel y encuentras una habitación con la puerta número 1967, el año en que naciste. Qué casualidad, te maravillaste en ese momento. Pero pronto te diste cuenta de que esto no era ninguna coincidencia. Hay cientos de habitaciones repartidas por todo el hotel y es normal que una de ellas coincida con tu cumpleaños. Sin embargo, si lo que ve es otro número que no tiene nada que ver con usted, no desencadenará el pensamiento anterior. ¿Qué quiere decir esto? Incluso si no sabes nada sobre hoteles, puedes utilizar el método anterior para explicar muchos fenómenos accidentales.
Pongamos un ejemplo más relevante: examinemos la masa del sol. La masa del Sol determina su luminosidad (es decir, la cantidad de radiación que emite). A través de cálculos físicos básicos, sabemos que sólo cuando la masa del Sol está dentro de un rango estrecho de 1,6X10^30~2,4X10^30 kilogramos, la Tierra puede ser adecuada para la vida. De lo contrario, la Tierra sería más caliente que Venus o más fría que Marte. La masa del sol es exactamente 2,0X10^30 kilogramos. A primera vista, la masa del Sol parece ser un sorprendente golpe de suerte y coincidencia. Las masas de la mayoría de las estrellas se distribuyen aleatoriamente en el amplio rango de 10^29 a 10^32 kilogramos. Por lo tanto, si la masa del Sol se determina aleatoriamente al nacer, las posibilidades de caer en el rango correcto serán muy escasas.
Sin embargo, con la experiencia del hotel, entendemos que esta aparente posibilidad es en realidad el resultado de una selección inevitable en un sistema grande (en este caso, muchos sistemas solares) (porque estamos aquí, la masa del sol tiene que serlo). Esta selección dependiente del observador se denomina "principio antrópico". Aunque es comprensible lo controvertido que ha sido, los físicos han aceptado ampliamente el hecho de que este efecto de selección no puede ignorarse al probar teorías básicas.
Lo que se aplica a las habitaciones de hotel, también se aplica a los universos paralelos. Lo interesante es que cuando se rompe la simetría de nuestro universo, todas (al menos la mayoría) de las propiedades se "ajustan" perfectamente. Si se realiza incluso un cambio muy pequeño en estas propiedades, el universo entero será completamente diferente: ningún ser vivo. puede existir en él. Si la masa de los protones aumenta en 0,2, inmediatamente se desintegran en neutrones y los átomos no pueden existir de forma estable. Si la fuerza electromagnética se redujera a 4, no habría hidrógeno y, por tanto, no habría estrellas. Si las interacciones débiles fueran más débiles, tampoco se podría formar hidrógeno; por el contrario, si fueran más fuertes, esas supernovas no podrían difundir iones de elementos pesados al espacio interestelar. Si el universo tuviera una constante mayor, se destruiría antes de que se pudieran formar galaxias.
Aunque aún no se sabe qué tan bien regulado está el universo, cada uno de los ejemplos anteriores implica que hay muchos universos paralelos que contienen todos los estados de regulación posibles. Véase "Exploring Our Universe and Others", de Martin Rees; Scientific American, diciembre de 1999. El multiverso de nivel 2 sugiere que será imposible para los físicos determinar los valores teóricos de esas constantes. Sólo pueden calcular la distribución de probabilidad de los valores esperados, después de tener en cuenta los efectos de selección.
El tercer nivel: mundo paralelo cuántico
Los mundos paralelos predichos por los multiversos de primer y segundo nivel están tan alejados entre sí que están fuera del alcance de los astrónomos. Pero la siguiente capa del multiverso nos rodea a ti y a mí. Proviene directamente de la famosa y controvertida interpretación de la mecánica cuántica: que cualquier proceso cuántico aleatorio hace que el universo se divida en múltiples, uno para cada posibilidad.
Universo paralelo cuántico. Cuando tiras un dado, parece que produce aleatoriamente un resultado específico. Sin embargo, la mecánica cuántica señala que en ese instante en realidad lanzaste todos los estados y los dados se detuvieron en diferentes puntos en diferentes universos. En un universo, sacaste un 1, en el otro universo sacaste un 2... Sin embargo, sólo podemos ver una pequeña parte de la realidad total: un universo.
A principios del siglo XX, el éxito de la teoría de la mecánica cuántica a la hora de explicar fenómenos a nivel atómico desencadenó una revolución en la física. En el ámbito atómico, el movimiento de la materia ya no obedece a las leyes de la mecánica clásica newtoniana. Si bien la teoría cuántica ha logrado un éxito notable al explicarlos, también ha desencadenado debates explosivos y acalorados. ¿Qué significa? La teoría cuántica señala que el universo no está determinado por la posición y velocidad de todas las partículas como lo describe la teoría clásica, sino por un objeto matemático llamado función de onda. Según la ecuación de Schrödinger, este estado evoluciona con el tiempo de una manera que los matemáticos llaman "unidad", lo que significa que la función de onda evoluciona en un espacio de dimensiones infinitas llamado "espacio de Hilbert". Aunque la mecánica cuántica se describe como aleatoria e incierta la mayor parte del tiempo, la forma en que evoluciona la función de onda es completamente determinista y no hay aleatoriedad alguna.
La cuestión clave es cómo relacionar la función de onda con lo que observamos. Muchas funciones de onda razonables conducen a estados aparentemente absurdos e ilógicos, como el gato que está vivo y muerto al mismo tiempo en lo que se llama superposición cuántica. Para explicar esta extraña situación, en la década de 1920, los físicos formularon una hipótesis: cuando alguien intenta observarla, la función de onda inmediatamente "colapsa" en un cierto estado de la teoría clásica. Esta hipótesis adicional puede resolver los problemas descubiertos por la observación, pero convierte la teoría originalmente elegante, armoniosa y unificada en un mosaico y pierde su unidad. La naturaleza de la aleatoriedad que a menudo se atribuye a la propia mecánica cuántica es el resultado de estas suposiciones desagradables.
Con el paso de los años, los físicos abandonaron gradualmente esta hipótesis y comenzaron a aceptar una visión propuesta por Hugh Everett, graduado de la Universidad de Princeton, en 1957. Señaló que la suposición de un "colapso de la función de onda" era completamente redundante. En realidad, la teoría cuántica pura no crea contradicciones. Presagia una situación en la que un estado de realidad se dividirá gradualmente en muchos estados de realidad superpuestos, y la experiencia subjetiva del observador durante el proceso de división es solo experimentar la finalización de una ligera posibilidad que es exactamente igual al "colapso de la función de onda" anterior. resultado de la hipótesis" eventos aleatorios. Este mundo tradicional superpuesto es el multiverso de tercer nivel.
Durante más de 40 años, la comunidad física ha dudado sobre si aceptar el mundo paralelo de Everett y ha ido y venido varias veces. Pero si lo dividimos en diferentes perspectivas y lo miramos por separado, será más fácil de entender. Los físicos que estudian sus ecuaciones matemáticas se sitúan desde una perspectiva externa, como un pájaro que vuela en el cielo observando el suelo; mientras que los observadores que viven en el mundo descrito por las ecuaciones se sitúan desde una perspectiva interna, como un pájaro que es ignorado por una rana pájaro.
Desde la perspectiva del pájaro, todo el multiverso del tercer nivel es muy simple. Puede describirse simplemente mediante una función de onda determinista que evoluciona suavemente sin causar divisiones ni paralelos. El mundo cuántico abstracto descrito por esta función de onda en evolución contiene una gran cantidad de mundos clásicos paralelos. Se dividen y fusionan constantemente, como un montón de fenómenos cuánticos que la teoría clásica no puede describir. Desde la perspectiva de la rana, el observador percibe sólo una pequeña parte de la verdad total. Pueden observar la primera capa del universo en la que viven, pero un efecto llamado "decoherencia" que imita el colapso de la función de onda manteniendo la unidad les impide observar otros universos paralelos.
Cada vez que a un observador se le hace una pregunta, toma una decisión o responde una pregunta, las interacciones cuánticas en su cerebro conducen a resultados compuestos como "continuar leyendo este artículo" y "dejar de leer". Este artículo". Desde la perspectiva del pájaro, el acto de "tomar una decisión" hace que la persona se divida en dos: uno continúa leyendo el artículo y el otro hace otra cosa. Desde la perspectiva de la rana, los dos clones de la persona desconocían la existencia del otro, y su percepción de la división que acababa de ocurrir era sólo un ligero evento aleatorio. Sólo saben qué decisión "ellos" tomaron, pero no saben que hubo otro "él" que tomó una decisión diferente al mismo tiempo.
Aunque suene extraño, este tipo de cosas también suceden en la primera capa del multiverso mencionada anteriormente. Aparentemente, acabas de tomar la decisión de "seguir leyendo este artículo", y otro tú en otra galaxia muy, muy lejana deja la revista después de leer el primer párrafo. La única diferencia entre el primer universo y el tercer universo es dónde está el "otro tú". En el primer nivel del universo, él está ubicado muy lejos de ti, "lejos" en el concepto habitual de espacio dimensional. En el tercer nivel del universo, tu clon vive en otra rama cuántica, separada por un espacio de Hilbert de infinitas dimensiones.
La existencia del multiverso de tercer nivel se basa en un supuesto crucial: la unidad de la evolución de la función de onda en el tiempo. Afortunadamente, ninguno de los experimentos hasta el momento se desvía de la hipótesis de la unidad. En las últimas décadas hemos demostrado unidad en una variedad de sistemas más grandes: incluidas las buckybolas de carbono 60 y los kilómetros de fibra óptica. Por otro lado, la unidad también se ve respaldada por el descubrimiento de un efecto de "decoherencia". ver "100 Years of Quantum Mysteries", de Max Tegmark y John Archibald Wheeler; febrero de 2001. Sólo algunos físicos teóricos de la gravedad cuántica han cuestionado la unidad, uno de los cuales es que los agujeros negros que se evaporan podrían alterar la unidad. un proceso no unitario. Pero un resultado reciente de una investigación sobre la teoría de cuerdas, llamado "Consenso AdS/CFT", sugiere que el campo de la gravedad cuántica también está unificado. Los agujeros negros no borran información, sino que la transmiten a otros lugares.
Si la física estuviera unificada, habría que reescribir la imagen estándar de cómo funcionaban las fluctuaciones cuánticas en los primeros días del Big Bang. En lugar de generar aleatoriamente una determinada condición inicial, generan todas las condiciones iniciales posibles que se superponen y existen simultáneamente. Luego, el efecto de "decoherencia" asegura que evolucionen en sus respectivas ramas cuánticas como las teorías tradicionales. Este es el punto clave: los resultados de la distribución de la evolución de diferentes ramas cuánticas en un volumen de Hubble (es decir, el multiverso de tercer nivel) son los mismos que los resultados de la distribución de la evolución de la misma rama cuántica (es decir, el multiverso de primer nivel). multiverso de nivel) en diferentes volúmenes de Hubble. No hay diferencia. Esta propiedad de las fluctuaciones cuánticas se denomina "ergodicidad" en mecánica estadística.
El mismo principio también se puede aplicar al multiverso de segundo nivel. El proceso de romper la simetría no produce un solo resultado único, sino la superposición de todos los resultados posibles. Estos resultados luego se desarrollan en su propia dirección. Por tanto, si las constantes físicas, las dimensiones espacio-temporales, etc. son diferentes en las ramas cuánticas del multiverso de tercer nivel, esos universos paralelos de segundo nivel también serán diferentes.
En otras palabras, el multiverso de Nivel 3 no añade nada nuevo al Nivel 1 y al Nivel 2, sino que es simplemente una copia más indistinguible de ellos: la misma vieja historia en diferentes estados cuánticos. Esto está sucediendo una y otra vez. y una y otra vez en universos paralelos ramificados. El otrora feroz escepticismo sobre la teoría de Everett desapareció después de que se descubrió que era esencialmente igual que otras teorías menos controvertidas.
Diagrama esquemático de la diferencia entre la tercera capa y la primera capa
No hay duda de que esta conexión es bastante profunda y la investigación de los físicos está sólo en sus primeras etapas. Por ejemplo, consideremos la pregunta de larga data: ¿Se expandirá exponencialmente el número de universos a medida que pasa el tiempo? La respuesta es un sorprendente "no". Desde la perspectiva del pájaro, el mundo entero se describe mediante una única función de onda; desde la perspectiva de la rana, el número de universos no excede el número total de estados distinguibles en un momento dado, es decir, el número total de volúmenes de Hubble que contienen diferentes. estados. Cosas como que los planetas se muevan a nuevas posiciones, casarse con alguien o lo que sea, son nuevos estados. Por debajo de la temperatura de 10^8 Kelvin, el número total de estos estados cuánticos es aproximadamente 10^ (10^118), es decir, como máximo esta cantidad de universos paralelos. Se trata de una cifra enorme, pero muy limitada.
Desde la perspectiva de la rana, la evolución de la función de onda equivale a saltar de uno de estos 10^ (10^118) universos a otro. Ahora estás en el universo A, el universo en el que estás leyendo esta frase en este momento. Ahora saltas al universo B, el universo donde estás leyendo otra oración. Hay un observador en el Universo B que es exactamente igual al Universo A, con sólo unos segundos de memoria extra. Todos los estados posibles existen en cada momento. Por lo tanto, es probable que el "paso del tiempo" sea la transición entre estos estados, una idea propuesta por primera vez por Greg Egan en su novela de ciencia ficción de 1994 [Permutation City] y luego adoptada por el físico de la Universidad de Oxford David Deutsch y el científico de Física Libre Julian Barbour. y otros.