martes, septiembre 02, 2008

Física Cuántica: Universos Paralelos

Los físicos hoy en día creen que existe un conjunto infinito de universos paralelos al que llaman Multiverso y que el universo conocido por la física hasta ahora es solo uno de ellos. Estas novedosas ideas se fundamentan en los avances alcanzados por la mecánica cuántica y la física teórica a partir de la llamada Teoría de la Cuerdas (String Theory en inglés) la cual asume que las partículas materiales aparentemente puntuales son en realidad estados vibracionales de un objeto más básico llamado 'cuerda'. Esta teoría que comenzó a desarrollarse en la década de los 80 actualmente ya tiene un grado de madurez tal que muchos físicos la consideran como la Teoría del Todo (Theory of Everything).

La razón por la cual nuestro universo es tan especial entre todos los posibles mundos del multiverso es porque el conjunto de las constantes físicas fundamentales está muy finamente sintonizado para permitir no solo la aparición de nuestro sistema solar y nuestro planeta Tierra con la vida biológica en toda su maravillosa diversidad, impulsada por la explosión cámbrica hace más de 500 millones de años, sino también la existencia de la consciencia de tipo autoreflexiva que nos da el sentido del Ser (el inefable sentido que tenemos de que Yo Existo o Yo Soy) y que, como diría un filósofo, es lo que en fin de cuentas nos permite observar el Universo que nos ha creado y llegar a conocernos a nosotros mismos.

Este conjunto de constantes físicas fundamentales que hasta ahora se cuentan en más de veinte, las cuales funcionan como parámetros de ajuste en las múltiples teorías y modelos matemáticos de la física, incluye por ejemplo la constante de gravitación universal de Newton, la velocidad de la luz en el vacío derivada de las ecuaciones de Maxwell, la constante termodinámica de Boltzmann, la constante cuántica de Planck, el radio atómico de Bohr, la constante cosmológica de Einstein, la carga eléctrica elemental, la masa en reposo y el spin de las partículas elementales, así como las constantes de acoplamiento de las cuatro fuerzas físicas fundamentales: gravitación, electromagnetismo, e interacciones nucleares fuertes y débiles (incluyendo la constante de estructura fina de Sommerfeld, la relación entre la intensidad de la fuerza gravitacional versus la fuerza electromagnética, la relación entre la masa en reposo del protón sobre la del electrón y los parámetros de acoplamiento de leptones y quarks).

Quizás lo más asombroso de todo esto es que con solo cambiar un poco el valor de cualquiera de estas constantes físicas, nuestro universo resultaría ser muy diferente a lo que conocemos, y quizás ni siquiera podría haber llegado a crearse. Este sorprendente hecho es lo que los científicos llaman Principio Antrópico que algunos interpretan como un argumento de diseño o propósito para la existencia de nuestro Universo como providenciador de la vida biológica inteligente y la consciencia.

Otro muy interesante aspecto de esta teoría es que predice la existencia de un Hiperespacio con un número de dimensiones espaciales mayor que las 3D que experimentamos en nuestra realidad cotidiana. Por ejemplo, la variante llamada Teoría M (o Supercuerdas) propuesta por Edward Witten en 1995, además de unificar las cuatro interacciones físicas fundamentales en una sola teoría matemática a partir de un conjunto de primeros principios y predecir la existencia de todo un conjunto de nuevas partículas llamadas parejas supersimétricas (en inglés, SUSY) también predice la existencia de un total de 11 dimensiones del espacio-tiempo. Estas dimensiones extra del espacio también son llamadas dimensiones ocultas, o 'hidden dimensions' en inglés, porque no se pueden observar directamente ya que se compactan por debajo de la Longitud de Planck de 10−35 m.

La existencia de un universo de muchas dimensiones espaciales podría resultar tan maravilloso para nosotros los seres tridimensionales como lo era la tercera dimensión para los habitantes de la novela Planilandia (Flatland en inglés). Por eso entender la física de un posible universo multidimensional resulta ser tan importante en la actualidad.

Misterios de la Cosmología Física

Precisamente ese caracter multidimensional del universo podría ser la clave para explicar algunos de los misterios de la Cosmología Física, como la llamada materia oscura (dark matter) que mantiene las galaxias cohesionadas en sus formas espirales con igual velocidad de rotación frente a la distancia del centro de la galaxia, lo cual no se puede explicar solo mediante la materia visible. O la energía oscura (dark energy) que causa la expansión acelerada de nuestro universo; y de paso abrirnos la puerta a la realidad de muchos fenómenos hasta ahora considerados metafísicos.

Por otro lado la existencia de parejas supersimétricas predichas por la teoría podría permitirnos avanzar en el descubrimiento de nuevas formas de energía y materia hasta ahora desconocidas por la ciencia, que van más allá del actual Modelo Estándard de la física de partículas elementales, consistente hasta ahora en 17 partículas elementales divididas en 12 ferminones (partículas de materia) y 4 clases de bosones (mediadores de los campos de fuerza) en dependencia del tipo de interacción física fundamental de que se trate, más el Bosón de Higgs (también llamado Partícula de Dios) cuyo campo genera la masa del resto de las partículas, pero que muchos físicos hoy en día consideran incompleto.

Modelo Estándard de las Partículas Elementales

Incluso estas ideas podrían ayudar a resolver algunos problemas no resueltos de la física, como la actual teoría de la Inflación Cósmica propuesta por Alan Guth en 1981, la cual describe los instantes iniciales de la creación del universo y resuelve el Problema del Horizonte o por qué la temperatura del universo resulta ser tan uniforme (homogenea e isótropa) aunque por otro lado se supone una expansión inicial a velocidades superlumínicas, es decir, que la actual velocidad de la luz en el vacío no habría sido un límite en aquel caso (la radiación térmica se propagó más rápido que la gravedad) la cual es una hipótesis que pronto se espera poder probar experimentalmente. O la teoría alternativa llamada Universo Holográfico, la cual es una idea o Principio propuesto por Gerard Hooft, Charles Thorn, Leonard Susskind, Juan Maldacena y otros en los años 90, que establece que la información de nuestra realidad 3D está codificada como si fuera un holograma en una superficie 2D en la frontera; lo cual pronto se espera poder comprobar empíricamente.

Para conocer más sobre estas fascinantes teorías físicas y sobre los científicos que actualmente trabajan en ellas recomendamos el siguiente documental titulado Parallel Universes de BBC Horizon (en inglés) que explica todos estos conceptos en un lenguaje sencillo y fácil de entender.

Si las predicciones de estas novedosas teorías físicas pueden comprobarse empíricamente en observaciones cosmológicas como la radiación de fondo de microondas remanente del Big Bang, o en experimentos de laboratorio como los realizados en el Fermilab o los que se esperan realizar en el Large Hadron Collider (LHC) que próximamente entrará en operaciones en el CERN, quizás en verdad, como ha dicho el célebre físico Stephen Hawking, los seres humanos en la tierra pronto llegaremos a conocer "la mente de Dios".


1 comentario:

  1. Anónimo12:31 p.m.

    Acabo de ver el documental en youtube. Me ha parecido muy interesante! Me ha gustado como se van encadenando y encajando las teorías, cómo se desechan y se vuelven a utilizar cuando cambia el contexto. Gracias por el link! Esto es de otro tema, pero otro día curiosenado en tu blog me leí "Mensajes espirituales sobre la vida póstuma" y me gustó.

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