Nuestro universo es uno entre muchos. Pero el número total de universos es finito.
STEPHEN HAWKING
Teoría final de Stephen Hawking “origen del Universo”
El llamado modelo de Hartle-Hawking, fundamentado en las matemáticas de la mecánica cuántica, eliminaba el problema de cómo pudo formarse el universo a partir de la nada.
El científico elaboró esta cosmología durante veinte años junto a su colega Thomas Hertog
Stephen Hawking teoría (Jemal Countess / Getty)
JOSEP CORBELLA
Nuestro universo es uno entre muchos. Pero el número total de universos es finito. Y los múltiples universos existentes son similaresentre ellos. Esta es la visión final del cosmos que desarrolló Stephen Hawking en sus últimos meses antes de morir y que se publicó ayer póstumamente en la revista Journal of High Energy Physics.
El trabajo, realizado en colaboración con su discípulo Thomas Hertog, de la Universidad de Lovaina (Bélgica), se fundamenta en la teoría de cuerdas de la física (que postula que las partículas elementales son en realidad como minúsculas cuerdas que vibran) y en el concepto de multiverso (que postula que existen múltiples universos).
Nuestro objetivo ha sido trasladar el estudio del origen del universo íntegramente al campo de las ciencias naturales
THOMAS HERTOG
Hawking y Hertog defienden que su modelo del universo tiene la ventaja, en comparación con otros modelos, de que permite hacer predicciones sobre fenómenos que se podrían llegar a observar. Por lo tanto, se podría comprobar experimentalmente si es válido o erróneo.
“Nuestro objetivo ha sido trasladar el estudio del origen del universo íntegramente al campo de las ciencias naturales. Esto significa que desarrollamos teorías del universo que son al mismo tiempo matemáticamente consistentes y comprobables con observaciones”, declara Hertog por correo electrónico.
Los cosmólogos Thomas Hertog y Stephen Hawking, en Cambridge. Crédito: Thomas Hertog (Thomas Hertog)
Las observaciones que pueden indicar en el futuro si el modelo de Hawking y Hertog es válido son las de “ondas gravitacionales originadas en los estadios iniciales del universo”, señala el cosmólogo. Estas ondas, que nunca han sido observadas todavía, se podrían llegar a detectar directamente con instrumentos más avanzados que los actuales. O bien se podrían detectar de manera indirecta a través de la señal que debieron dejar en la radiación de fondo cósmica, popularmente conocida como el eco del big bang, señala Carlos Sopuerta, físico del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).
Las teorías actuales sobre el big bang predicen que nuestro universo local nació con un brevísimo episodio de inflación. Según esta visión, el universo se expandió de manera exponencial durante una fracción de segundo después del big bang. Estas teorías proponen que, “una vez se inicia la inflación, hay regiones donde nunca se detiene”, explica un comunicado difundido por la Universidad de Cambridge, donde trabajaba Hawking, con motivo de la publicación de su artículo póstumo. “Se cree que los efectos cuánticos pueden mantener la inflación en marcha para siempre en algunas regiones del universo, de manera que globalmente la inflación es eterna. La parte observable de nuestro universo sería por lo tanto sólo una bolsa hospitalaria, una región donde la inflación ha terminado y donde se han formado estrellas y galaxias”.
Nunca he sido un fan del multiverso
STEPHEN HAWKING
“Nunca he sido un fan del multiverso”, declaró Hawking el pasado otoño en una entrevista. “La teoría usual de la inflación eterna predice que globalmente nuestro universo es como un fractal infinito, con un mosaico de universos diferentes separados por un océano en inflación. Las leyes de la física y la química pueden diferir de un universo a otro, que juntos forman un multiverso. Pero […] si la escala de los diferentes universos en el multiverso es grande o infinita, la teoría no se puede comprobar experimentalmente”.
Paradójicamente, este multiverso del que Hawking no era fan se derivaba de sus propias investigaciones. Concretamente, en 1983 desarrolló un modelo del universo junto el físico James Hartle que proponía que no hubo un instante inicial de modo similar a como una esfera -la Tierra, por ejemplo- no tiene un lugar inicial. El llamado modelo de Hartle-Hawking, fundamentado en las matemáticas de la mecánica cuántica, eliminaba el problema de cómo pudo formarse el universo a partir de la nada. Sin embargo, implicaba que tenían que haberse creado una cantidad ilimitada de universos con características muy variadas. Algunos –pocos- serían parecidos al nuestro y muchos otros serían completamente diferentes.
“El problema de los multiversos es que todo es posible en algún lugar. Por lo tanto, no permite predecir gran cosa sobre qué deberíamos observar en nuestro universo local”, explica Hertog. “Nuestra nueva teoría resuelve esta cuestión reduciendo la vastedad del multiverso a un universo mucho más pequeño, homogéneo y manejable”.
El punto clave de nuestra teoría es que el rango de universos posibles se restringe
THOMAS HERTOG
Hertog empezó a trabajar con Hawking a finales de los años 90 como estudiante de doctorado y siguió colaborando con él desde entonces. Hace unos tres años, explica, se dieron cuenta de que, si aplicaban las matemáticas de la teoría de cuerdas al estudio del origen del universo, podían corregir los aspectos de la teoría del multiverso que les incomodaban.
“El punto clave de nuestra teoría es que el rango de universos posibles se restringe”, explica Hertog. “Esto hace que la cosmología basada en esta teoría sea más predictiva, científicamente más sólida y esperamos que en última instancia comprobable. Este artículo final es la culminación del trabajo que Stephen y yo hemos hecho juntos a lo largo de estos años”.
Este artículo final es la culminación del trabajo que Stephen y yo hemos hecho juntos a lo largo de estos años
STEPHEN HERTOG
Para que la teoría se pueda comprobar, sin embargo, será necesario desarrollarla hasta el punto de hacer predicciones concretas sobre las ondas gravitacionales emitidas en los estadios iniciales del universo. Se podría predecir, por ejemplo, qué tipo de irregularidad deberían haber dejado las ondas gravitacionales en la radiación de fondo cósmica. Si las observaciones experimentales coinciden con las predicciones derivadas de la teoría, incluso podrían llegar a ofrecer indicios de la existencia de universos paralelos. Pero estas son predicciones que Hawking y Hertog no llegan a hacer en el artículo publicado ayer.
“Existen muchos modelos del universo”, advierte Carlos Sopuerta, del IEEC, para quien no hay motivos para pensar a priori que el de Hawking y Hertog sea más acertado que otros. “Mientras no tengamos predicciones concretas sobre los fenómenos que podemos esperar observar, no podremos comprobarlo”.
Hawking experimentó la ingravidez en un vuelo hace casi diez años. (Jim Campbell/Aero-News Network)
Las claves para entender la última teoría de Hawking sobre el Universo
Sostiene que el nuestro es uno más entre un conjunto de universos finitos y homogéneos
El físico Stephen Hawking, durante su conferencia en el Festival Starmus que se celebró en Tenerife (Afp / Desiree Martin)
ELSA VELASCO
Stephen Hawking desarrolló durante los meses previos a su muerte una nueva teoría sobre el universo, junto a su compañero Thomas Hertog, que publicó ayer la revista Journal of High Energy Physics . Estas son algunas claves para entenderla.
¿Qué sostiene la última teoría de Hawking sobre el universo?
Que nuestro universo forma parte de un conjunto de universos finitos y similares entre ellos, conocido como multiverso.
¿Qué es el multiverso?
Aquello a lo que comúnmente llamamos universo es en realidad solo la pequeña parte que alcanzamos a observar. “El universo en realidad es mucho más grande de lo que vemos, una región de algo mucho más grande”, explica en entrevista telefónica Carlos Sopuerta, investigador del Institut de Ciències de l’Espai (IEEC-CSIC). “Por llamarlo de alguna manera, a ese algo más grande lo llamamos multiverso”.
En el multiverso que proponen Hawking y Hertog habría otras regiones similares a nuestro universo observable, pero no tenemos forma de acceder a ellas, porque nunca han interaccionado con nuestro universo, señala Sopuerta.
¿En qué se diferencia la teoría de Hawking y Hertog de otros modelos sobre el universo?
Según teorías anteriores, basadas en un concepto llamado inflación eterna, habría multitud de universos infinitos que existirían como remansos dentro de un multiverso en constante inflación. Estos universos tendrían características totalmente diferentes, donde las leyes de la física podrían funcionar de formas muy distintas y donde no tendrían por qué existir las mismas estructuras de materia que conocemos. “En nuestro universo dio la casualidad de que se dieron las condiciones adecuadas para que se formasen galaxias, planetas y seres vivos”, apunta Sopuerta.
Sin embargo, los universos que predice la teoría de Hawking y Hertog son finitos y más similares de lo que proponían estas teorías anteriores.
Pie: Los cosmólogos Thomas Hertog y Stephen Hawking, en Cambridge. Crédito: Thomas Hertog (Thomas Hertog)
¿Qué es la inflación eterna?
Según la teoría del big bang, en sus inicios nuestro universo experimentó una fase de expansión acelerada, en la que se pasó de escalas subatómicas –el mundo cuántico, el de las partículas que forman los átomos– a escalas cósmicas –el mundo de los planetas, las estrellas y las galaxias–, explica Carlos Sopuerta. En algún punto la inflación terminó y la expansión del universo que observamos se frenó. Pero el modelo predice que en realidad deben existir regiones en inflación eterna; nuestro universo observable, por tanto, no sería más que un remanso de paz en la inflación del universo, según informa en un comunicado publicado ayer la Universidad de Cambridge (Reino Unido), donde trabajaba Stephen Hawking.
¿Cómo surgió la nueva teoría?
Surgió al combinar la teoría de cuerdas con la noción del multiverso. Se trata de un modelo matemático de gran complejidad.
¿Qué es la teoría de cuerdas?
Se trata de una teoría que sostiene que toda la realidad no está compuesta de partículas, sino de lo que los físicos llaman cuerdas, unos componentes que pueden vibrar con distintas frecuencias. “Las diferentes partículas que observamos no son más que modos de vibración de las cuerdas”, aclara Sopuerta. En función de la frecuencia a la que vibran, producirían uno u otro tipo de partículas: quarks o electrones, por ejemplo.
La potencia de la teoría de cuerdas recae en que ha logrado integrar la física cuántica y la teoría de la gravedad, dos teorías sobre la realidad que parecen irreconciliables. “Sin embargo, matemáticamente es muy compleja”, puntualiza Carlos Sopuerta. “Se ha avanzado mucho, pero su complejidad hace que sea muy difícil aplicarla a casos reales, como el universo o los agujeros negros. Requiere mucho más desarrollo”, añade.
¿Cómo se puede comprobar si la teoría de Hawking y Hertog es cierta?
Según los dos físicos, el modelo permite hacer predicciones sobre fenómenos que se podrían llegar a observar en nuestro universo. En concreto, sobre las ondas gravitacionales. Sin embargo, “todavía no sabemos si ese efecto es medible con las capacidades tecnológicas de hoy en día y haría falta que el propio Hertog u otros físicos profundizasen en este modelo para hacer cálculos cuantitativos y predicciones que podamos observar”, matiza Sopuerta.
¿Qué son las ondas gravitacionales?
Son ondulaciones del propio espacio-tiempo, que se generan cuando lo deforma la gravedad. Teóricamente todo cuerpo que ejerza una fuerza de gravedad las produce, pero alcanzan niveles mucho mayores –y potencialmente detectables– cuando se producen fenómenos de altas energías o cuando se mueven cuerpos muy densos, como agujeros negros, a gran velocidad.
La inflación al comienzo de nuestro universo habría dejado una huella de ondas gravitacionales con las que se podría verificar la teoría de Hawking y Hertog. Sin embargo, serían de una frecuencia muy baja, fuera del rango de los detectores existentes actualmente, LIGO y Virgo. Según el comunicado de la Universidad de Cambridge, quizá el nuevo detector LISA que la Agencia Espacial Europea (ESA) planea construir en el espacio, podría llegar a detectarlas.
Por otra parte, estas ondas gravitacionales podrían haber dejado una huella en la radiación de fondo de microondas, que se puede observar con mayor facilidad, aunque dicha huella todavía no se ha detectado.
¿Qué es la radiación de fondo de microondas?
Es una radiación que llega de todas las direcciones de nuestro universo. Corresponde a tan solo 400.000 años después del big bang, es decir, hace unos 13.400 millones de años. Fue justo cuando la temperatura de nuestro universo descendió lo suficiente como para que las partículas se pudieran combinar y formar átomos.
¿Es la teoría definitiva sobre el universo?
No. “Es un modelo más. Mañana saldrá otro, y pasado mañana otro. Hasta que no tengamos predicciones concretas y podamos hacer medidas con la precisión necesaria, no podremos saber cuál es correcto”, precisa Carlos Sopuerta. “Este artículo de Hawking no pretende ser un legado. No lo consideraría la última palabra que tenía Hawking sobre el universo. Es un artículo más a partir del que seguir trabajando”.
Fuente: http://www.lavanguardia.com/ciencia/20180502/443191890225/ultima-teoria-stephen-hawking-universos-paralelos.html / http://www.lavanguardia.com/ciencia/20180503/443210425461/stephen-hawking-ultima-teoria-universo-claves.html
