Cosmos raro (segunda vuelta)

En la primera parte te contaba de qué creemos que está hecho el Universo. De cuerdas y branas, ¿te acuerdas? Y te dije que las cuerdas y las branas servían para explicar algo que, se supone, le sucedió al Universo justo al principio de su historia, la inflación. Y que la inflación estaba muy bien para dar una respuesta a por qué nuestro Universo tiene la estructura que tiene, con sus galaxias, sus estrellas, sus planetas…

Eso es lo que te contaba en la primera parte. Y te lo contaba porque creo que hay que avanzar. Que no nos podemos quedar contentos con lo que sabemos, pensando que no podemos adquirir según qué ideas porque son difíciles. Quiero contártelo a pesar de que suena raro. Igual que sonó rara la voz del primero que dijo que la Tierra no era plana, sino esférica.

Vamos a conectar todo lo que vimos en “Cosmos raro (primera vuelta)“. Mejor dicho, te comento como lo conectan Cliff Burgess y Fernando Quevedo.

Para generar la inflación se necesita un campo escalar. ¿Otra vez con nombres raros? Pues sí. Pero el concepto es sencillo. Un campo es un conjunto de sitios, de puntos. Un campo escalar viene a ser como energía por todas partes, en todos los puntos. Un campo vectorial viene a ser como energía yendo de un sitio a otro. ¿Te parece raro? Pues todos los días te encuentras con campos escalares y campos vectoriales. La velocidad del viento es un campo vectorial. La temperatura en una casa es un campo escalar. Para que quede claro qué está haciendo el viento necesito un número (su velocidad) y una flecha (su dirección). Es un campo vectorial. Cada punto tiene que tener, para entender bien que sucede, un número y una flecha. En el caso de la temperatura me basta con el número, no necesito flecha. En los campos vectoriales pillo a la energía viajando de un sitio a otro. En los escalares mido cuánta energía hay en ese sitio. Energía o lo que sea.

Campo vectorial

Te decía que para la inflación se necesita un campo escalar, hecho de una energía especial, desconocida. Le pusieron nombre. Inflatón. Vale. El que descubre tiene derecho a poner nombre a su descubrimiento por idota que sea el apodo. Inflatón pues.

La energía del inflatón es rara. Tuvo que ser una energía que se manifestara brutalmente en muy poco espacio de tiempo. Y que se apagara súbitamente en todas partes a la vez, convirtiéndose en energía cinética, radiación, calor. Por raro que parezca, en la física no se conoce ninguna forma de energía que se comporte así. Ninguna forma de energía capaz de crear un Universo. Conocemos energías que hacen funcionar un Universo una vez creado. Lo que buscamos es una energía que lo fabrique. Y no tenemos fórmulas para ella.

¿O sí?

Quizá tengamos una pista para el Universo, lo más grande, en el átomo, lo más pequeño. En la ecuación de Schrödinger, de la que también te hablaba en “Energía de un electrón“.

Resulta que la ecuación de Schrödinger tiene muchas soluciones. Eso lo interpretaron Bohr y otros como las probabilidades de que el electrón, o la partícula que sea, esté en un sitio. A esto se le conoce como Interpretación de Copenhague. Pero pensar así lleva a un problema gordo que todavía no ha sido resuelto y que no sabemos si se resolverá. El mundo atómico y subatómico obedecerían a unas leyes y el mundo macroscópico, nuestro mundo, obedecería a otras. En el mundo subatómico, dicen las matemáticas que un electrón puede estar en muchos estados a la vez. Pero cuando lo mides sólo está en un estado concreto. Nunca ves a un electrón desdoblado. Nunca ves a un electrón en dos sitios a la vez. Y las matemáticas te dicen que sí que está. Tampoco vemos los muchos estados en los que puede aparecer la pantalla del ordenador, o el teclado, o el ratón. Y sí que pueden estar en muchos estados a la vez. P.ej., puede estar apagada y encendida a la vez. Eso dicen las matemáticas. Pero tú nunca la ves así. La ves apagada o la ves encendida.

Por cierto, y no te quiero preocupar, tú puedes estar vivo y muerto a la vez. Lo dicen las matemáticas. 😛

A lo que vamos.

Aquí hay una contradicción grave, por resolver. Se le llama colapso de la función de onda. Y viene a decir que lo que podríamos ver de muchas maneras, sólo lo vemos de una. Que, además, es impredecible, aleatoria.

Eso introduce una frontera entre el mundo subatómico, también llamado cuántico, y el mundo macroscópico, nuestro mundo, el de las cosas grandes. Y esa frontera no se sabe qué es, ni donde está, ni por qué existe. Si es que existe.

Eso ocurre porque el observador, el que mira, está fuera de lo mirado. Está como en otro mundo.

Hugh Everett hizo una propuesta al respecto que, hoy, décadas más tarde, está dando fruto. Incluyó en las ecuaciones al objeto mirado y al objeto que mira. Incluyó en las ecuaciones al electrón y al científico. Te incluyó en las ecuaciones. Cada vez que abres los ojos, tocas, sientes, estás en las ecuaciones de Hugh Everett.

La matemática de Everett dice que cada vez que hay una interacción la función de onda se bifurca. O sea, que se crean dos mundos nuevos, en los que sucede lo uno en uno y lo otro en otro. ¿¿¿Queeeé??? Pues sí. Everett propuso que existían infinitos universos. Y aquí surgió la idea del multiverso. Durante mucho tiempo esta idea fue tomada como una estupidez. De hecho, la tesis que escribió Everett quedó mutilada para no presentar todas sus conclusiones.

¿Te sientes aturdido? Vale. Pues ya sabes lo que sintieron muchos cuando escucharon a Galileo decir que el Sol estaba en el centro, que era la Tierra esférica la que se movía. O cuando escucharon la expresión “año-luz” por vez primera. O cuando se explicó lo que era el Big Bang. Muchas de esas ideas te son familiares. Tanto que no te imaginas cómo la gente pudo creer que el mundo era plano, o que la Tierra era el centro del Universo, o que las estrellas eran pequeñas linternas.

Las ideas de Everett, más adelante, sirvieron para estimular nuevos avances. No es que se deban interpretar al pie de la letra (o sí). Es que la matemática que desarrolló se ha mostrado muy útil (p.ej., computación cuántica, que producirá, dentro de algún tiempo, una nueva clase de ordenador). Uno de esos grandes avances ha sido proponer una explicación para la inflación. O lo que es lo mismo, proponer cómo se crea un Universo dentro de un Multiverso.

Es lo que han hecho Burgess y Quevedo. Han imaginado que el Universo es una brana (recuerda que el mundo está hecho de cuerdas y branas, según la Teoría de Cuerdas). En concreto, una D3-brana. Es un nombre raro, pero no te asustes. Sólo quiere decir que nuestro mundo tiene tres dimensiones.

Bueno, pues un universo cualquiera, el nuestro incluido, dentro del Multiverso, sería como un punto. Y se está moviendo. Y puede acercarse a otros puntos-universos. Incluso chocar con ellos. Y aniquilarse en el choque. En un multiverso en diez dimensiones que tendría una forma más o menos así:

Calabi-Yau complejo

En realidad no podemos ver su forma, igual que alguien plano no puede ver la forma de un objeto en tres dimensiones Imagínate que eres plano, vives en un folio. Intenta explicar un botijo, si eres capaz. Esa es la forma que las diez dimensiones adoptan al cruzarse con nuestro universo.

Raro, ¿no? Se llama espacio de Calabi-Yau. Tiene forma como de pulpo enrollado sobre sí mismo. De vez en cuando, en ese espacio, en sus tentáculos, brotan puntitos que se hinchan. Universos que nacen. En este espacio se mueve nuestro universo, nuestro punto. Se supone. Y este multiverso (muchos universos) explica la inflación bastante bien. La energía que la produjo. Esa que no sabíamos qué era. Esa que era un campo escalar. Esa y otras energías. Las explica diciendo que esas energías, esos campos escalares, son resultado de las interacciones entre puntos-universos. La inflación la crearon otros dos universos al chocar entre sí. No los vemos, no sabemos dónde están. Pero los notamos. El campo escalar “inflatón” sería, en realidad, la manifestación de la distancia a esos otros dos universos, cuyo choque, cuya aniquilación, ha sucedido “aquí al lado” de nuestro universo. Lo que creó la energía de la inflación.

¿Por qué se frenó la inflación? Porque hay otro universo, u otros universos, cercanos, que nos atraen.

Es increíble, ¿verdad? Pero las matemáticas, el lenguaje de la ciencia, dicen que es posible. Que puede existir ese tipo de mundo, en el que el multiverso es como un pulpo, con muchísimos tentáculos muy liados entre sí, con universos como puntos en esos tentáculos, chocando, acercándose y alejándose.

Calabi-Yau en perspeciva

No es la única explicación de cómo es el Universo. Pero me pareció que sería interesante que vieras cosas raras. Como los que escucharon, en su tiempo, a Eratóstenes, Kepler, Galileo, Newton, Hubble… Que te sintieras raro y desconcertado. Que miraras tus manos y no te fiaras de ellas, preguntándote “¿de qué están hechas?”. De que miraras al cielo y te quedaras un poco acoj… asustado.

Y aún así, de que seas capaz de seguir preguntándote: ¿qué voy a comer hoy?, ¿dónde voy a ir?, ¿qué le puedo regalar a mi chico o a mi chica?, ¿de qué color me lo compro?…

De que sigas con tu vida normal.

Quizá, en el espacio de Calabi-Yau.

8 Replies to “Cosmos raro (segunda vuelta)”

  1. Alfredo Moreno

    Una faena redonda, maestro. Te felicito.

    Es curioso como, en la historia de la ciencia, surgen ideas que los científicos establecidos tachan de absurdas, y hace falta que transcurra una generación entera para que esas ideas empiecen a tomarse en serio. Las ciencia alimenta la imaginación de los escritores de ciencia ficción, que a su vez alimentan la imaginación de la siguiente generación de científicos.

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  2. Francisco cobo

    Me parece muy bonito lo que haces. Te diviertes y ayudas a otras personas, ( como yo ) ha entender o por lo menos a que nos planteemos que las cosas y el universo son mas complicadas de lo que parecen y ademas que lo que hoy nos parece un sueño, mañana es un rutina aburrida.
    Muchas gracias y me he divertido leyendote , que no entendiendote, eso es arena de otro costal.
    Saludos. F.Cobo

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    • José Luis Castillo

      ¡Hola, Francisco!

      Con mes y medio de retraso te respondo, ya me vale… Pero es que te juro, os juro a todos, que no me ha sido posible antes…

      Gracias por tu mensaje. Y me esforzaré en explicarme. De hecho, escribir en un blog está siendo un ejercicio estupendo para mí, en ese sentido. Todos los días aprendo!!! 🙂

      Un saludo!

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  3. Carlos E. R. Jiménez

    Querido Profesor: Sugestivo, misterioso, subyugante… todo lo que se diga se queda prendido en alguna esquina de alguna brana. Estamos preparando un embrión de Escuela de Pensamiento. Estoy muy por la labor de entrelazar la Astrofísica con lo cuántico y lo espiritual, a nivel comprensible y reflexivo. ¿Creación, evolución? Filosofía Antropológica… Australopitecus o extraterrestres… Teología sin levitaciones….Ética humana… Invitados todos, con el Profesor a la cabeza. Felicitarte y felicitarnos por esta feliz inquietud.

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