Pregúntele a Ethan No. 45: ¿Hasta dónde se extiende el multiverso?
El lector pregunta:¿Podría explicar la teoría del multiverso con más detalle? ¿Habrá diferentes leyes en diferentes universos? ¿O tendrán todos algunas leyes fundamentales? ¿O será todo al mismo tiempo? ¿Vienen del centro de nuestro universo, o cada uno de ellos tiene su propio punto de Big Bang?
Se hicieron muchas preguntas a la vez, así que comencemos con lo básico: con el Universo, que conocemos y amamos.Cada punto en este video es una galaxia que contiene de millones a trillones de estrellas. Los más grandes tienen una masa miles de veces mayor que la masa de la Vía Láctea. Y por todo eso, este "vuelo" nos muestra solo el 0.0002% de todas las galaxias que son visibles para nosotros.
Seleccionando una porción poco notable del cielo y apuntando el telescopio espacial Hubble durante 23 días, pudimos detectar 5,000 galaxias desde una parte remota del universo. Para cubrir todo el cielo de tales sitios se necesitarían 32 millones, esto significa que en el universo hay al menos cien mil millones de galaxias.En la escala más grande, nuestra visión cósmica se extiende por 46 mil millones de años luz en cualquier dirección. Y entonces solo sabemos que el universo tiene una edad finita, y que la velocidad de la luz también es finita.
Pero, hasta donde sabemos, el Universo continúa más allá. Nuestro rincón del cosmos parece no ser diferente de los demás: en una aproximación aproximada, el Universo es aproximadamente homogéneo en estructura y propiedades.Incluso podemos estudiar la radiación cósmica de microondas, la radiación residual de la época en que el Universo estaba tan caliente que no podía formar átomos neutros; se rompieron inmediatamente en pedazos.
Esta es una instantánea de la radiación del universo desde una distancia de 46 mil millones de años luz en todas las direcciones. Fue emitido solo 380,000 años después del Big Bang. Todo indica no solo que el Universo es casi el mismo en todas partes en términos de densidad y propiedades, sino también que las leyes de la física son las mismas en todas partes, y también que el Universo no se cierra como una superficie cerrada.Esto nos dice que el Universo que vemos es solo una parte de todo el Universo. Todas las estrellas, galaxias y radiaciones que alcanzaron la Vía Láctea durante la existencia del Universo son solo parte de lo que se creó durante el Big Bang.
Y, a pesar del hecho de que la escala del Universo es desconocida para nosotros, todas las observaciones sugieren que en cada una de sus partes:- las mismas leyes de la física funcionan, en cualquier momento y en cualquier lugar- cada región tiene su propia historia, y no está unida relaciones causales con otros (no intercambia información con ellos): todos provienen de un Big BangEn otras palabras, incluso más allá de los límites del Universo observable, simplemente hay un espacio adicional del mismo Universo, lo que llamamos el nivel cero del multiverso, que esencialmente no es un multiverso.Pero creemos que el multiverso existe, y no solo nuestro universo. Todo proviene de nuestras ideas sobre cómo nació el universo.Actualmente, el universo se está expandiendo (y expandiéndose desde el Big Bang), en proporción a la cantidad de materia y energía que contiene. Cuando era más joven, más caliente, más densa y más enérgica, su tasa de expansión era mayor. Hoy, la densidad de energía es más baja y continúa disminuyendo, tendiendo asintóticamente a un pequeño valor distinto de cero.Este valor distinto de cero se conoce como la energía oscura inherente al espacio mismo. Su valor es pequeño, pero la materia y la radiación continúan disipándose en el Universo en expansión, y la energía oscura permanece constante. Como resultado, la energía oscura ya está contribuyendo más que el resto a la expansión del Universo.Lo más sorprendente es que el Universo hizo lo mismo antes del Big Bang, solo que con mucha más energía y velocidad. Este período se llamó inflación cósmica.
La inflación hace que el espacio-tiempo se expanda exponencialmente, y si sucedió en el pasado con mucha energía, entonces esta expansión exponencial fue irrealmente rápida. Por solo 10 -32segundos, una región del tamaño de una partícula subatómica se expandiría a tamaños más grandes que la parte observable actual del universo.Debido a las propiedades de la teoría cuántica de campos, no importa cómo comenzó la inflación: la mayoría de las partes del cosmos se expandirían exponencialmente y hasta el infinito. Pero esto claramente no sucedió en nuestra parte del Universo: en algún momento, la inflación terminó y generó el Universo de hoy. Y el mecanismo que puso fin a la inflación para nosotros se suponía que terminaría en el resto del universo.Aunque las áreas del Universo donde la inflación continúa creciendo más rápido que aquellas donde terminó, debe haber una gran cantidad de áreas no conectadas de espacio-tiempo donde terminó la inflación: en la imagen a continuación están marcadas con una X:
Estas regiones separadas del Universo, no conectadas entre sí, experimentan el Big Bang con el fin de la inflación, independientemente el uno del otro. Esto es lo que llamamos el multiverso de primer nivel. Por lo general, describimos cuatro niveles diferentes del multiverso, y este, el primero, en el contexto de la inflación cósmica, es más probable que ocurra.Esta es la respuesta a la pregunta final del lector: hay diferentes Universos, separados entre sí, cada uno de los cuales tiene un Big Bang independiente, que se produjo como resultado de la explosión que dio lugar al Universo que conocemos.
¿Qué pasa con otros universos? ¿Están obligados a tener un conjunto idéntico de leyes de la física?La hipótesis del multiverso de segundo nivel dice que las constantes físicas de otros universos serán diferentes a las nuestras. Esto se basa en un conjunto de supuestos que generalmente no se expresan:- hay un tipo de simetría que se recupera durante la inflación
- Al final de la inflación, la simetría se rompe
- en diferentes universos la simetría se rompe de diferentes maneras
- Es la simetría rota la que determina las constantes fundamentales del Universo.
Veamos qué sabemos sobre la inflación y qué sucede cuando termina.
Se cree que la inflación cósmica es un campo cuántico que tiene algún valor de no equilibrio durante la inflación, pero al final tiende al equilibrio. A partir de las mediciones de radiación cósmica de microondas, se sabe que al final de la inflación, el valor de su energía era mucho más bajo que el valor en la escala de Planck. Esto generalmente se considera la energía a la que se violan las constantes de simetría. Solo en el caso de la curva naranja en la imagen, y solo en el caso de que sus mínimos tengan valores diferentes, y solo en los casos en que el campo de inflación interactúe con diferentes constantes fundamentales, el otro Universo tendrá otras constantes.Esto da razones para creer que otras variantes de ruptura de simetría (electrodébil o simetría de Higgs, por ejemplo) no conducen a un cambio en las constantes de interacción fundamentales. En otras regiones de nuestro universo, esto sucedió y no condujo a un cambio en las constantes.
Por lo tanto, aunque la idea de la presencia de otro multiverso de primer nivel con otras constantes parece atractiva, tenemos muchas razones para creer que esto es casi imposible, y no hay razón para creer que la probabilidad de su presencia sea alta.¿Qué pasa con los niveles superiores de multiverso?Solo se pueden cumplir malinterpretando deliberadamente la interpretación multidimensional de la mecánica cuántica.
Algunas personas afirman erróneamente que cada vez que tomas una "decisión" cuántica te encuentras en uno de los dos universos posibles que coincidieron entre sí antes.No importa cuán romántico y atractivo sea, ¡esto no es de lo que habla la física! Muchos elementos hacen una contribución distinta de cero a la función de onda del Universo, y no hay muchos Universos, y cuando haces mediciones, te colocas en un Universo y no en otro. En otras palabras, la física de la interpretación multimundo dice que la función de onda cuántica del Universo puede representarse como una superposición de estados, y en absoluto que todas las posibilidades se realizan en algún lugar del Universo. Una interpretación multimundo es completamente aceptable, pero esto no significa que existan universos paralelos idénticos al nuestro.
Y el multiverso del 4to nivel está tan lejos en el campo de los supuestos e hipótesis que no tiene sentido difundirse al respecto durante mucho tiempo. Ella afirma que hay todos los universos posibles que corresponden a todas las construcciones matemáticas posibles que pueden controlar el universo.Entonces, respondiendo a la pregunta del lector:- nuestro Universo se extiende más allá de su parte observada, y fue creado durante el Big Bang, y todos tienen las mismas leyes de física y constantes, debido a la inflación hay otros Universos, con otros Big Bangs, pero lo más probable es que sus leyes y constantes coincidan con las nuestras: todas ellas no están unidas por relaciones causales con nosotros y no pueden afectarnos, tal como lo hacemos en ellas- cada uno tiene su propia historia única, y muchos pueden tener observadores razonables que buscan respuestas a tales preguntas Source: https://habr.com/ru/post/es393741/
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