¿Vivimos en un multiverso?

Tanto si os gusta la ciencia-ficción como si no (pero especialmente si os gusta), habréis oído hablar mil veces sobre la idea de que vivimos en un multiverso compuesto por muchos universos más o menos parecidos al nuestro. De hecho, es posible que hayáis escuchado a alguien justificando esta “teoría” con un argumento parecido a este:

Cada vez que tiene lugar un evento que puede producir varios resultados diferentes, el universo se divide en tantas versiones distintas de sí mismo como posibles conclusiones existan. Si por ejemplo lanzas un dado, el universo se ramificará en seis versiones diferentes y, en cada una de ellas, existirá una copia de ti mismo que obtendrá un número distinto. Por tanto, aunque a ti te parezca que el asunto se acaba cuando tiras el dado y sacas un 3, existirían otras cinco realidades alternativas en las que cinco versiones paralelas de ti mismo habrían observado cada posible resultado… Pero nunca podrías ponerte en contacto con ellas, porque esos nuevos universos serían inaccesibles.

Por supuesto, en función del resultado que hubieras obtenido en cada uno, tu vida se desarrollaría de manera diferente en estos nuevos universos.

Aplicado esta lógica al universo entero, este planteamiento implicaría que la realidad se habría estado ramificando constantemente desde que tuvo lugar el Big Bang, creando nuevos universos cada vez que la interacción entre dos partículas tenía más de un resultado posible. Si esto fuera cierto, existiría una cantidad potencialmente infinita de universos paralelos que habrían evolucionado de manera diferente al nuestro durante casi 14.000 millones de años. Algunas de estas realidades alternativas serían parecidas a la nuestra, pero otras serían radicalmente distintas.

¿Eso significa que existirían otras versiones del universo en las que me ha tocado la lotería varias veces? ¿Y otras en la que he ganado un premio Nobel? 

Sí, claro, voz cursiva. Y otras tantas en las que la Tierra nunca se llegó a formar o algunas en las que la especie humana ha sido extinguida por un meteorito. Incluso existiría alguna realidad en la que tú llevas el blog y yo soy la voz cursiva.

Y seguro que Ciencia de Sofá tiene mucho más éxito en ese universo. En cualquier caso, ¿a qué esperamos para desarrollar alguna tecnología que nos permita visitar todas esas realidades paralelas potencialmente fantásticas? 

Para el carro, voz cursiva. Entiendo que la idea de moverte entre las infinitas realidades de un multiverso te parezca emocionante (y más ahora que ha salido la tercera temporada de Rick&Morty), pero esta interpretación es sólo una hipótesis que sirve para intentar encontrarle sentido a las extrañas propiedades de la mecánica cuántica.

Madre mía, ya estamos con la mecánica cuántica otra vez…

No te preocupes, vamos a poner algo de contexto al asunto para ver si existe alguna posibilidad de que realmente vivamos en un vasto multiverso.

Como vimos en esta otra entrada, el comportamiento de las partículas subatómicas es muy distinto al de las cosas que estamos acostumbrados a ver en nuestra vida diaria porque se rigen por las leyes de la mecánica cuántica. Como resultado, en vez de ser objetos que siempre tienen una posición y una velocidad determinadas, como pueden ser una pelota o un coche, la existencia de una partícula subatómica está definida por una distribución estadística que representa todos los posibles estados en los que se puede encontrar en cualquier momento.

Para entender mejor este concepto, tomemos como ejemplo los electrones. En el colegio nos enseñaron que estas partículas son bolitas que dan vueltas alrededor del núcleo atómico… Pero no es así. En realidad, mientras nada interaccione con ellos, los electrones están desparramados alrededor de los núcleos de los átomos sin una posición definida, como si fueran una especie de “nube de carga eléctrica” tridimensional.

Pero una partícula subatómica no permanece en esta forma incierta para siempre porque, en cuanto interacciona con algún elemento de su entorno, escoge uno de sus estados posibles de manera aleatoria y lo adopta, abandonando así su existencia “borrosa” (si os suena raro, recomiendo leer la entrada que he mencionado).

De hecho, puede que hayáis oído que “las partículas no existen en un estado u otro hasta que las observas“. En este contexto, observación no es literalmente el acto de mirarlas, sino conseguir que entren en contacto con alguna otra partícula para poder deducir información sobre ellas a partir de su interacción.

Total, que mientras nadie la moleste, el comportamiento de una partícula está descrito por su función de onda que, matemáticamente, no es más que una lista que contiene todos los posibles estados que tiene asociados y la probabilidad de que se encuentre en cada uno de ellos en un instante determinado. Cuando se observa una partícula y ésta adopta uno de esos estados arbitrariamente, entonces se dice que su función de onda se ha colapsado.

El componente estadístico de este fenómeno puede parecer muy confuso pero, en realidad, la función de onda en sí es determinista, en el sentido de que se puede predecir con precisión cómo cambiarán con el tiempo las probabilidades de que una partícula se encuentre en un estado concreto u otro. Lo que no se puede predecir con antelación es el estado que elegirá adoptar la partícula cuando sea observada, que es el único momento del proceso en el que interviene el azar.

Pero, ojo, que aquí viene un dato importante.

Resulta que, sobre el papel, todos los estados descritos por la función de onda son igual de reales. Y eso es un problema conceptual porque, si una partícula se encuentra siempre en una superposición de muchos estados igual de reales, ¿por qué no los manifiesta todos a la vez cuando la observamos? ¿Por qué la función de onda se colapsa y sólo podemos observar uno de ellos?

¿Y qué pasa con el resto de estados que la partícula decide no adoptar? ¿Simplemente se desintegran y dejan de existir?

Buen apunte, voz cursiva. Nos estamos acercando a lo interesante.

Para explicar este extraño comportamiento, se suele asumir que el mundo cuántico y los instrumentos que utilizamos para medirlo se rigen por principios fundamentalmente distintos. Este argumento propone que, al contrario que las partículas subatómicas, los objetos macroscópicos sólo pueden existir en un único estado en todo momento (una suposición bastante natural, teniendo en cuenta que los objetos que nos rodean nunca parecen encontrarse en varios estados a la vez). Por tanto, cuando usamos nuestros instrumentos para observar una partícula, ésta “entiende” que ha llegado el momento de comportarse según las reglas macroscópicas, así que decide abandonar su superposición de estados adoptando uno de ellos al azar.

Pero esta explicación, la llamada interpretación de Copenhague, no es del todo satisfactoria.

La función de onda gobierna el comportamiento de las partículas incluso cuando se juntan en grupos. De hecho, desde el punto de vista matemático, no debería existir ninguna razón por la que los objetos macroscópicos (que no son más que agrupaciones de partículas) no se puedan encontrar también en múltiples estados al mismo tiempo. De nuevo, eso no es lo que observamos en nuestro día a día, pero parece que la formulación de la mecánica cuántica lo permite.

Pero, si esto fuera cierto, ¿por qué las partículas abandonan su estado de superposición cuando son observadas por otro montón de partículas que también siguen los mismos principios?

Dicho de otra manera: ¿cómo sabe una partícula que debe comportarse de manera distinta ante un sistema de medición que, a su vez, está compuesto por partículas que tienen posiciones inciertas a menos que algo las perturbe? ¿De dónde sale nuestro mundo macroscópico, en el que todos los objetos tienen un estado definido en todo momento, a partir de partículas que no lo tienen? ¿Y qué pasa con los estados que no se llegan a manifestar tras una observación?

Uf, nos estamos poniendo filosóficos.

No te preocupes, voz cursiva, que vamos a arrojar algo de luz sobre el asunto con la hipótesis de los multiversos… O la interpretación de los muchos mundos, que es como terminaron llamando a la idea original de Hugh Everett.

Hemos visto que, desde el punto de vista matemático, todos los posibles estados descritos por la función de onda de una partícula son igual de “reales” y que, a priori, no debería existir ningún motivo por el que un sistema macroscópico tenga que existir en un único estado. Pero, aunque las ecuaciones lo permitan, está claro que en nuestro día a día sólo experimentamos una realidad en la que las cosas se encuentran en un único estado en todo momento.

¿Cómo se puede arreglar esta contradicción? Pues, basado en estas ideas, Everett sugirió que no uno, sino todos estados en los que puede existir una partícula o un sistema se manifiestan en cuanto los observamos, pero no vemos señales de ellos en nuestra vida cotidiana porque no somos capaces de detectarlos. Y ahí es donde entran las realidades paralelas.

En vez de asumir que nuestro universo es la única realidad posible y que, por tanto, las partículas sólo pueden manifestar en ella una de las opciones que tienen a su disposición, Everett propuso que una partícula podría adoptar todos los estados contenidos en su función de onda si el universo se ramificara en muchas versiones de sí mismo en el momento de la observación.

Por tanto, como cada uno de los resultados posibles tendría lugar en un universo diferente, ese elemento aleatorio de la mecánica cuántica, el instante en el que, de manera arbitraria, la partícula decide adoptar un estado u otro durante su observación, desaparecería por completo.

Eso sí, aunque la interpretación elimina el azar de la ecuación, a cada nueva versión del observador le seguiría pareciendo que el proceso de observación produce resultados aleatorios, porque no tendría ninguna manera de acceder a los universos en los que se manifiestan el resto de estados de la partícula, ni tampoco podría predecir con antelación en qué versión del universo se encuentra él.

Hasta aquí la interpretación de los muchos mundos, una idea especialmente atractiva porque responde a una pregunta muy importante en el campo de la física: ¿las partículas se comportan de manera verdaderamente aleatoria al ser observadas o, por el contrario, su comportamiento sólo parece aleatorio porque obedecen una serie de leyes que aún no hemos descubierto?

Si esta interpretación fuera correcta, entonces el enigma estaría resuelto, porque esa aleatoriedad aparente del mundo subatómico no sería más que una ilusión provocada por la existencia de infinitas realidades paralelas, pero inaccesibles para los observadores que viven en ellas.

Vale, vale, pero vamos a ponernos escépticos un momento antes de que me haga ilusiones. ¿Hay alguna evidencia de que realmente vivamos en un multiverso? ¿O sólo es una idea bonita, pero sin fundamento?

Pues siento decírtelo, voz cursiva, pero no hay ninguna evidencia de que la interpretación de los muchos mundos sea correcta…

… Peeeeero, si te consuela, tampoco hay evidencias de que alguna de las interpretaciones actuales del mundillo cuántico sea más válida que las otras porque, aunque todas ellas intentan explicar qué pasa tras la aparente aleatoriedad del reino subatómico, ninguna predice la existencia de algún fenómeno en particular que la distinga de las demás y se pueda comprobar empíricamente.

Aun así, es posible que haya una manera de obtener alguna pista.

Como hemos visto, la interpretación de Copenhague sugiere que el universo se rige por leyes distintas a gran y pequeña escala. La de los muchos mundos, en cambio, propone que la mecánica cuántica también rige el universo a gran escala, pero que no podemos percibir sus efectos porque ocurren en otras realidades paralelas.

Por tanto, si se observaran fenómenos cuánticos en un objeto macroscópico, entonces existiría una evidencia sólida a favor de la interpretación de los muchos mundos. El problema es que la magnitud de estos efectos disminuye a medida que la escala aumenta y, aunque se han conseguido detectar comportamientos cuánticos en un objeto de 30 micrómetros de longitud, probablemente nunca existirá un experimento que nos permita detectarlos a escalas humanas, que es lo que haría falta para arrojar algo de luz sobre la naturaleza del un posible multiverso.

O sea, que de momento nos tendremos que conformar con lo que ven nuestros ojos: un sólo universo observable de 93.000 millones de años luz de diámetro y potencialmente infinito… Que tampoco está tan mal.

 

Y ahora, lo de siempre.

Ciencia de Sofá tiene un libro nuevo, “Las 4 fuerzas que rigen el universo“. En él hablo sobre cómo las cuatro fuerzas fundamentales dan forma a nuestro universo, su descubrimiento y su efecto sobre nuestras vidas. Por otro lado, el libro “viejo” (“El universo en una taza de café“) va por la tercera edición y ahora vuelvo a ofrecer suscripciones a la revista de National Geographic así que, si os interesa alguna de estas propuestas, podéis acceder a una entrada donde las explico con más detalle haciendo click sobre la siguiente imagen 🙂

 

31 pensamientos en “¿Vivimos en un multiverso?”

  1. me parece que puede haber muchas más posibilidades , así como lo cuenta , podría quedar el dado en un punto de equilibrio y no cargarse para alguno de los lados con sus respectivos puntos del uno al seis, pero eso abre otras posibilidades , como que quede entre el uno y un número contiguo a este en equilibrio perfecto y así hasta que todos los números (simbolizados por los puntos) hasta llegar al seis , queden suspendido al número contiguo en un perfecto equilibrio , también se podría caer el dado en distintas direcciones y hasta en distintos puntos , creo que es algo muy descabellado , pero bien si es Ciencia ficción estamos de acuerdo.

  2. disculpe, dices que el universo observable es de 93000 millones de años luz, pero sabemos que el big bang fue hace 13800 millones de años(o la menos eso creemos saber) lo que en sumatoria nos daría un universo de 27600 millones de años luz, si hablamos al menos de la luz o la radiación de fondo. ¿ Como podemos tener un universo observable de 93000 millones de años?

  3. Excelente entrada, Jordi.
    Es totalmente cierto lo que dicen de la ciencia y del universo. Cuanto más descubres más opciones aparecen y todo parece más complicado aún.

    Un saludo y enhorabuena por el blog.

  4. No deja de sorpenderme que una hipotesis tan disparatadamente poco racional, tan fácilmente reducible al absurdo, como el multiverso, goce de tanto credito en el mundo científico. Espero que algun dia comprendamos de verdad la indeterminacion de Heisemberg y dejemos de hacer preguntas incorrectas

    1. Parecía disparatada la relatividad y Einstein les cerró el orto a todo..
      Así que, hay que estar abierto a nuevas posibilidades y tener imaginación como dijo Einstein, pero para que sea ciencia es cierto que tienen que comprobar empíricamente algunas cuestiones y además determinar algunas cuestiones lógicas sobre esto. Que es sumamente difícil ya que si los multiversos están separados y no hay formas a acceder a ellos es probable que nunca podamos saber la verdad en ese aspecto, de la misma forma que aquellas personas que quieren saber que hay después de la muerte, si no hay nada, luego de morir nunca lo sabrán, porque su.conciencia habrá desaparecido

  5. En uno de tus artículos recuerdo que mencionabas el motivo por el cuál los objetos macroscópicos no pueden adoptar diferentes estados en nuestra realidad y las partículas cuánticas si, mediante una ecuación matemática. Me extrañó que no lo hayas mencionado en este artículo.

      1. …”Resulta que cualquier objeto con masa se comportará como una onda estadística sólo si el tamaño de la longitud de onda que tiene asociada es mayor que el espacio que ocupa”…

  6. Muy interesante el artículo y las reflexiones en el mismo. Me ha hecho volver a interesarme en los temas planteados y a leer las sugerencias indicadas. Gracias por publicarlo.

    Pedro Lara: ¿Y por qué este planteamiento debería ser tan disparatado o absurdo? Desde el momento que existe una posibilidad la convierte en una opción válida. Que no se haya podido constatar o medir ya es otra cosa, pero no la hace descartable.

  7. “En este contexto, observación no es literalmente el acto de mirarlas, sino conseguir que entren en contacto con alguna otra partícula para poder deducir información sobre ellas a partir de su interacción”.

    Partendo de este concepto de “observación”, se podría afirmar que la partícula está siendo observada en todo momento. En todo momento se encuentra sometida a la influencia de otras partículas en su entorno

  8. Esto (la teoría, no el artículo) me ha sonado muy a mezcla de teletienda, película mala de ciencia-ficción protagonizada por Scarlet Johanson y Rick y Morty. Parece que hay 100tifikos a los que sólo les preocupa sacar tajada sin importarles para nada el avance científico, sólo quieren una idea que venda. Y lo llevo viendo desde que crecí con la teoría de cuerdas, que salía en la tele y lo que explicaban no tenía nada que ver. Lo mismo con el gato de Schrodinger, que es frecuente verlo convertido en zombi cuando lo que menos importa es el gato en sí.

    Y claro, ahora está de moda el multiverso y la simulación, vuelven las glándulas pineales, el geocentrismo, el terraplanismo, la homeopatía (incluso en veterinaria)… Y en vez de incluirse en ciencia-ficción se incluye en ciencia, a secas. Y se le da más relevancia a lo estrafalario y a lo trambólico que a lo corriente.

    Es como si no nos gustase la realidad y fantaseasemos con teorías que trantan de cambiarla. Porque, al fin y al cabo, estamos creyendo una película que no es real (no es más real que Harry Potter) pero como lo ha escrito un 100tifiko pues parece que da potestad para apropiarse 4 ideas e inventarse una historia al respecto.

    En fin… que enhorabuena por tu blog, es de lo mejorcito, la crème de la crème.

    1. Imaginate la siguiente situación: un científico dedica toda su vida al estudio y la comprensión de las cosas, de repente da con una “teoría” incomprobable pero que vende, de golpe tiene toda la prensa, la gente compra la idea por ser fantabulosa, el científico, que apenas lo conocía su mamá, de repente pasa a ser reconocido, sale en los medios, la prensa lo busca, la gente lo conoce. Llega un punto en que este científico (la persona) se corrompe, empieza a alimentarse de la fama y la aceptación. El ser humano busca la aceptación del otro.

  9. Esto me hace pensar en otra idea que se debate mucho en ciencia.

    ¿Existe realmente el azar o nuestro destino obedece a alguna ley física que hace que esté predefinido desde un comienzo?

  10. Hipótesis atrevida e inconmensurable con el tiempo transcurrido, es decir si a cada segundo la ramificación crece infinitas veces en infinitos segundos llegara un momento en que tantos universos posibles tengan cada uno de cada uno de los estados posibles del sistema global pero sea imposible vivir uno solo, como el autobus de cantor, y se me hace que el factor de escala daría como resultado algo distinto que la suma de las partes, no es tan fácil deshacerse del azar.

    1. Tienes parte de razón pero mi planteamiento era otro:

      Si tiras una moneda de tal forma, con tal fuerza, conociendo el peso de la misma, teniendo en cuenta la gravedad, el roce del aire, la parábola que describe y todos los datos necesarios que puedan influirle.

      ¿Se podría calcular de qué forma va a caer? ¿Si cara o cruz?

      Imagino que si aunque debe ser tremendamente complejo.

      En ese caso uno podría pensar que el azar no existe ya que, de poder medir todos los datos necesarios, hipotéticamente, podríamos saber en cada momento el resultado de lanzar esa u otra moneda.

      Teniendo esto en cuenta y aplicando la misma teoría a nivel de partículas se podría decir que no existen los universos paralelos ya que no hay posibilidad de que “el resultado de lanzar la moneda” sea otra cosa.

  11. Echo de menos que no se hable de decoherencia, que es un intento serio de entender la transición de sistema cuántico a clásico. Por otro lado: ¿alguién se tomó en serio la propuesta de Everett? (Por ejemplo, hay intentos de calcular algo?)

  12. Me ha gustado la entrada… pero aún así me queda en el tintero una pregunta. Si a escala macroscópica solo observamos un estado posible y se entiende por multiuniverso todos los demás estados a los que no tenemos acceso, ¿cómo es posible que en que se mantena el mismo estado durante las distintas observaciones que realizamos en un universo? ¿Qué probabilidad habría de observar el mismo estado infinitas veces dentro de un mismo universo? Para explicarme, supongamos un objeto macroscópico que observamos y tiene 4 posibles estados (como la particula del artículo), si cada vez que observamos el objeto pudiese estar en cualquiera de los 4 estados, y dado que no vemos variación alguna en el objeto cuando lo observamos, ¿cómo es posible que siempre esté en el mismo estado cuando lo obsevamos en nuestro universo y no varíe? ¿Cómo se explica que se mantenga el estado macroscópico estable?

    Un saludo

  13. no es que la particula adopte un estado lo que pasa sencillamente es que no podemos saber su ubicacion a menos que la observemos o la hagamos interactuar con algo, es como si hay una solo persona subida en un autobus sin ventanas, podria esta sentada en cualquiera de los 80 asientos pero solo sabre en que asiento esta hasta que la observe o la haga interactuar para determinar su ubicacion, los cientificos creen que confundiendo asi ala gente con estas explicaciones locas, los hacen ver como dioses capaces de interpretar lo que el humano comun no, y asi no es la cosa,

    1. Exelente analogía amigo! Eso quita toda la parafernaria del azar. Es decir, para el que está fuera del autobús haciendo la observación cualquier resultado es azaroso desde su punto de vista. Pero la persona que está dentro (la partícula) siempre tiene su posición definida. Es como una “relatividad cuántica”. No concibo un universo dividiendose por cada interacción entre dos particulas del Universo, es absurdo y no comprobable.

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