La existencia del multiverso es inevitable, y vivimos en él.

Una ilustración de la multitud de universos independientes no unidos por relaciones causales en un océano cósmico en constante expansión es una de las ideas sobre la idea del multiverso.

Imagine que el Universo que estamos observando de borde a borde es solo una gota en el océano cósmico. Que todavía hay espacio fuera de nuestro campo de visión, más estrellas, más galaxias, incluso más que todos, quizás, miles de millones de años luz más lejos de lo que podemos ver. Y, aunque el Universo no observable es grande, hay innumerables otros Universos que son similares a él, algunos de ellos son más grandes y más viejos, otros son más pequeños y más jóvenes, extendiéndose a través de las vastas extensiones del espacio-tiempo. Y aunque estos universos se expanden inevitablemente y rápidamente, el espacio-tiempo que los contiene se expande aún más rápido, separándolos aún más, asegurando que ningún par de universos se encuentre nunca. Parece ciencia ficción: esta es la idea científica del multiverso. Pero si la ciencia resulta ser correcta, entonces no será solo una idea confiable, será una secuencia inevitable de leyes fundamentales.



El concepto del artista de la representación logarítmica del universo observable. Estamos limitados por la oportunidad de mirar al pasado por la cantidad de tiempo que ha pasado desde la época del Big Bang: 13.8 mil millones de años, o, dada la expansión del Universo, 46 ​​mil millones de años luz.

La idea de un multiverso surge de la física necesaria para describir el universo que vemos y habitamos hoy. Dondequiera que miremos en el cielo, vemos estrellas y galaxias agrupadas en una gigantesca red cósmica. Pero cuanto más miramos al espacio, más miramos en el tiempo. Las galaxias más distantes nos parecen más jóvenes y, por lo tanto, menos desarrolladas. Sus estrellas tienen menos elementos pesados, su tamaño aparente es más pequeño, porque han sufrido menos fusiones, hay más espirales, menos galaxias elípticas (necesitan tiempo para formarse después de las fusiones), y así sucesivamente. Si llegamos al límite de nuestras habilidades para ver, encontrarás las primeras estrellas del Universo, y más allá de esto: el reino de la oscuridad, en el que la única luz será el resplandor residual del Big Bang.



Al observar objetos cada vez más distantes del Universo, miramos hacia el pasado, hasta el momento en que no había átomos, hasta el Big Bang

Pero el Big Bang, que ocurrió simultáneamente en todo el Universo hace 13.800 millones de años, no fue el comienzo del espacio y el tiempo, sino que se convirtió en el comienzo de nuestro Universo observable. Antes de él, hubo una era de inflación cósmica, en la que el espacio se expandió exponencialmente y se llenó de energía inherente al tejido del espacio-tiempo. La inflación cósmica es un ejemplo de una teoría que acompañó al núcleo y luego lo eclipsó, porque:

1. De acuerdo con todos los éxitos del Big Bang y abrazó toda la cosmología moderna.
2. Explicó varios problemas que el Big Bang no pudo resolver, incluyendo: por qué la temperatura en todo el Universo es la misma, por qué es espacialmente plano, por qué no hay reliquias residuales de alta energía como los monopolos magnéticos.
3. Hizo muchas predicciones nuevas que pueden verificarse mediante la observación, y la mayoría de ellas ya han sido confirmadas.

Pero la inflación predice otra consecuencia más, para la cual no sabemos si podemos confirmarla o no: el multiverso.



La inflación hace que el espacio se expanda exponencialmente, lo que puede hacer que cualquier espacio curvo parezca plano

La inflación funciona de tal manera que obliga al cosmos a expandirse a una tasa exponencial. Todo lo que existía antes del Big Bang se está volviendo mucho, mucho, mucho más grande en tamaño. Hasta ahora, todo está claro: esto explica por qué tenemos un universo tan homogéneo y grande. Al final de la inflación, el Universo está lleno de materia y radiación, y esto es lo que vemos como un Big Bang caliente. Pero eso es extraño. Para que termine la inflación, el campo cuántico responsable de ella debe pasar de un estado inestable de alta energía que alimenta la inflación a un estado de equilibrio de baja energía. Esta transición y "rodar" de una colina a una tierra baja hace que la inflación termine y dé lugar a un Big Bang caliente.



Si la inflación fuera un campo clásico, la inflación continuaría mientras el valor del campo permaneciera grande, pero cuando el valor disminuya, la inflación se detendría y volvería a calentar el Universo.

Pero no importa qué campo sea responsable de la inflación, al igual que todos los demás campos que obedecen las leyes de la física, debe ser de naturaleza cuántica. Al igual que todos los campos cuánticos, se describe mediante una función de onda, cuya probabilidad se distribuye en el tiempo. Si el valor del campo cae de la colina bastante lentamente, entonces la extensión cuántica de la función de onda irá más rápido que la caída, lo que significa que es probable e incluso posible que la inflación pase el punto final y dé lugar al Big Bang con el tiempo.



Si la inflación es un campo cuántico, entonces su valor se distribuye a lo largo del tiempo, y surgen diferentes realizaciones del valor del campo en diferentes partes del espacio. En muchas áreas, el valor del campo será igual al fondo del valle, y la inflación terminará, y en muchas otras, la inflación continuará arbitrariamente durante mucho tiempo.

A medida que el espacio se expande a una tasa exponencial durante la inflación, con el tiempo surgirá un número exponencialmente grande de secciones de espacio. En algunas regiones, la inflación terminará: donde el valor del campo se desliza hacia el fondo del valle. En otros, la inflación continuará y generará más espacio alrededor de todas las regiones en las que la inflación ha terminado. La tasa de inflación es mucho mayor que la tasa de expansión máxima del universo lleno de materia y energía, por lo tanto, las regiones en expansión comenzarán a prevalecer rápidamente sobre todo lo demás. De acuerdo con los mecanismos plausibles que nos dan bastante inflación para generar el Universo observable, hay muchas más regiones del espacio que nos rodean, donde la inflación ha terminado, en las que la inflación no termina.



Donde ocurre la inflación (cubos azules), genera un número exponencialmente mayor de regiones del espacio con cada momento en el tiempo. Incluso si hay muchas regiones en las que la inflación ha terminado (marcada con cruces rojas), habrá muchas más regiones en las que la inflación continuará en el futuro. Y el hecho de que nunca termina hace que la inflación sea "interminable" después de que comienza.

De aquí proviene el fenómeno conocido como inflación sin fin. Donde termina, obtenemos un Big Bang y el Universo calientes, en los que podemos observar la parte donde estamos (tales áreas están marcadas con cruces rojas en la imagen de arriba). Pero donde la inflación no termina, aparece aún más espacio en expansión, como resultado de lo cual aparecen áreas donde el Big Bang caliente, cuando ocurre, no estará conectado causalmente con nuestro sitio, y áreas donde la inflación continuará. Y así sucesivamente.



No importa cuán grande sea la parte observable del Universo, es solo una pequeña parte de lo que debe existir además de él.

Es esta imagen, de los enormes universos, que es mucho más grande que la parte que podemos observar, que aparece constantemente en un espacio en expansión exponencial, y describe el multiverso. Es importante entender que el multiverso en sí mismo no es una teoría científica. Ella no predice ningún fenómeno observado al que podamos acceder desde nuestro rincón del espacio. En cambio, el multiverso es una predicción teórica derivada de las leyes de la física que hoy entendemos mejor. Quizás sea una consecuencia inevitable de estas leyes: si tienes un Universo inflacionario controlado por la física cuántica, entonces estás predeterminado a llegar a esta conclusión.



Aunque se predice la existencia de múltiples universos independientes en la expansión del espacio-tiempo, la inflación nunca termina en todas partes al mismo tiempo, solo ocurre en ciertas áreas independientes separadas por la expansión continua del espacio. De aquí viene la motivación científica de la idea multiverso.

Es posible que nuestra comprensión del estado antes del Big Bang sea incorrecta y que nuestras ideas sobre la inflación sean completamente inaplicables. En este caso, la existencia del multiverso no es inevitable. Pero la predicción de un estado de expansión infinita, donde innumerables universos de bolsillo nacen y se separan constantemente entre sí, es una consecuencia directa de nuestras mejores teorías hasta la fecha, si son ciertas.

¿Qué es entonces un multiverso? Puede ir más allá de los límites de la física y convertirse en el primer fenómeno metafísico que hemos encontrado, resultante de la física. Esta es la primera vez que entendemos las limitaciones de lo que el universo puede enseñarnos. Hay información que necesitamos, pero nunca podemos obtenerla para plantear una idea del estado de una ciencia que se está probando. Hasta entonces, podemos predecir, pero ni confirmar ni negar, el hecho de que nuestro Universo es solo una pequeña parte del gran multiverso.