Fuente de la imagen: Juergen Faelchle / ShutterstockComo dicen algunos físicos modernos, el problema con la teoría de cuerdas (en adelante TS) es que se necesitan demasiados universos para su trabajo. Según el TS, hay
versiones del mundo, cada una con sus propias leyes de la física. Pero si tenemos ante nosotros un espectro de opciones de orden mundial, ¿cómo adaptar la teoría para explicar los principios de nuestra realidad?
Nuevamente, como la mayoría de los físicos, y tal vez todos, sugieren, los Universos adicionales están realmente en un estado compactado; Esta suposición, a su vez, se toma para incluir en la teoría la constancia de
la energía oscura (en adelante TE), que todavía se considera la principal fuerza impulsora de la expansión inflacionaria del cosmos. Sin embargo, algunos científicos tienen el deseo de destruir las dimensiones "extra"; Al mismo tiempo, declaran que esto no es un paso atrás, sino más bien un gran avance en la mejora del TS. Por desgracia, el resto de la comunidad científica todavía cree que el enfoque de "multiverso" debe preservarse, y en general, en general, esto no es un problema.
El debate sobre un tema tan candente tuvo lugar en Japón, a fines de junio, donde los defensores de la teoría de cuerdas se reunieron de todo el mundo en la conferencia Strings 2018 ("Strings 2018"). "Algunos pensamientos nuevos llevaron a un feroz debate sobre algunos temas", dice Ulf Danielsson, físico de la Universidad de Uppsala, Suecia. Básicamente, la discusión giró en torno a un par de artículos científicos (
primero ,
segundo ) publicados en el recurso web
ArXiv durante el mes pasado, que se centraron en lo que se llama un
"paisaje" : un
conjunto incomprensible de universos potenciales que aparecieron como resultado de resolver varias ecuaciones TS describe nuestro mundo con todos sus contenidos, incluida la energía oscura. Como ambos trabajos enfatizan, si arrastra una teoría desde un "paisaje" conveniente hacia el llamado
"pantano" , entonces las matemáticas comienzan a debilitarse y se contradicen. Con los años, muchas decisiones han aterrizado directamente en el "pantano", pero nadie ha expresado aún la idea de que todos o casi todos los resultados basados anteriormente en el principio del "paisaje" deberían ir allí. Como dijo
Kamran Wafa , físico de la Universidad de Harvard, en la conferencia: "Es muy posible que, en principio, no podamos encontrar la solución correcta para la teoría de cuerdas que involucra energía oscura".
Perdido en el multiversum
La teoría de cuerdas se ha posicionado durante mucho tiempo como un intento de describir el mundo que nos rodea con una sola "Teoría de todo", al agregarle dimensiones adicionales y considerar todas las partículas como "cuerdas" en miniatura que vibran continuamente. Muchos adherentes a TS todavía lo consideran la forma más adecuada de realizar finalmente el sueño de Albert Einstein: combinar la teoría general de la relatividad (GR) con los efectos cuánticos. Además, debe tenerse en cuenta que el "paisaje", que predice el comportamiento de muchos universos, a menudo repele a los físicos. "Desde mi punto de vista, el" paisaje "mata una teoría porque pierde valor como método de pronóstico", dice Paul Steinhardt, físico de la Universidad de Princeton, autor de uno de los trabajos antes mencionados que critica al TS. "Literalmente,
todo está permitido". Steinhardt y sus colegas ven una salida a los problemas recientemente descubiertos con la adición de energía oscura. "Esta historia con un gran multiversum es matemáticamente incorrecta", agrega Danielsson, "lo cual es bastante curioso, porque la teoría, paradójicamente, se vuelve más profética de lo que pensábamos".
Algunos teóricos, como Savedip Seti de la Universidad de Chicago, por el contrario, incluso están contentos con lo que está sucediendo: “Creo que esto es maravilloso. "He sido escéptico sobre el concepto de" paisaje "durante mucho tiempo, y es bueno escuchar que el paradigma se ha movido desde el punto de vista ciego en la capacidad de probar todas estas decisiones". Pero no a todos les gusta la idea de que los resultados basados en el "paisaje" en realidad deberían estar en el "pantano", especialmente el equipo de investigadores que propuso una de las primeras versiones del "paisaje" en 2003, llamada
KKLT por las primeras letras de los nombres de los científicos creadores Shamit Kahru, uno de los miembros del grupo KKLT de la Universidad de Stanford, expresó dudas sobre los argumentos de Wafa y el resto: "No, por supuesto, es genial participar en diversas especulaciones e intentar predecir cómo afectará esto al resultado, pero no veo razones, teóricas o experimentales, para para tomar en serio este "juego de adivinanzas". Los datos iniciales y cómo los juntamos en un solo todo, todo está perfectamente justificado ".
Juan Muldacena , físico teórico del Instituto de Estudios Avanzados de Nueva Jersey, también afirmó que continuaría adhiriéndose a la idea de la existencia de una multitud de Universos de Energía Oscura en el marco de la teoría de cuerdas.
Sí, muchos en ciencia están bastante contentos con el TS con un multiversum. "Está claro que si el enfoque que usa el" paisaje "es correcto, comparar nuestro Universo con un multiverso es lo mismo que comparar el Sistema Solar con el resto del Universo", explica Kahru. "Y eso es bueno". Johannes Kepler trató de encontrar la razón fundamental por la cual la Tierra está a una distancia tan grande del Sol, y no otra. Pero ahora sabemos que nuestra estrella es una de miles de millones incluso en esta galaxia, y muchos de ellos también tienen planetas, y el radio de la órbita de la Tierra es solo un número aleatorio, y no el resultado de alguna relación matemática profundamente oculta en la estructura del universo. En consecuencia, si permitimos la existencia de trilliards de otros universos, entonces los parámetros del cosmos que nos rodean son simplemente un conjunto de números arbitrarios, no más. Y la conclusión de que parecen estar perfectamente diseñados precisamente para la vida de una persona es simplemente un error de selección; Con el tiempo, la humanidad seguramente encontrará su propia especie en esos rincones raros del multiversum, donde las condiciones son adecuadas para las personas ".
Universo acelerado
Bueno, volvamos a la cuestión de la energía oscura: es precisamente su invariancia la que no encaja con la teoría de cuerdas. Y según Wafa, esta es una gran razón para dudar del concepto mismo de TE, especialmente en la forma que se llama la
"constante cosmológica" . La idea, propuesta por Einstein en 1917, recibió una segunda vida en 1998, cuando los astrónomos descubrieron que el Universo no solo se está expandiendo, sino que lo está haciendo con aceleración. La constante cosmológica se convertiría en una forma de energía de vacío, estable y contrarrestando las fuerzas de la gravedad. Pero, como se vio después, esta no es la única forma posible de justificar la expansión acelerada de los mundos. Por ejemplo, existe una hipótesis acerca de la
"quintaesencia" como una especie de cierto campo que impregna todo el Universo observable y al mismo tiempo cambia. "Independientemente de si los partidarios de la teoría de cuerdas finalmente pueden vincularlo con la energía oscura constante, de repente resultó que la idea de inconstancia de TE parece mucho más natural en TS", Vafa se divierte. "Y en ese caso, el que pueda medir el cambio ganará energía oscura a través de observaciones astronómicas ".
Y dado que todos los datos que los astrónomos recopilaron antes confirmaban la idea de una constante cosmológica, ahora hay margen de maniobra. La
sonda Euclides , el telescopio infrarrojo
WFIRST de la NASA y el equipo del
Laboratorio Simons en construcción ya han planeado una serie de experimentos para comprender si la energía oscura en el pasado era más débil o más fuerte que ahora. Paul Steinhardt: "Ni siquiera tenemos que esperar a que comiencen algunas nuevas tecnologías. Ya estamos en el negocio ".
Sorprendentemente, incluso aquellos que eran escépticos sobre la suposición de Wafa apoyan la búsqueda de una alternativa a la constante cosmológica. Por ejemplo, puede citar a
Eve Silverstein , una cosmóloga y física teórica estadounidense: "No creo que haya razón para comenzar a preguntarse cuáles serán los resultados de las observaciones de la energía oscura. Pero estoy de acuerdo en que [el campo variable de la energía oscura] simplifica enormemente la creación de un modelo de expansión acelerada del universo ".
La quintaesencia no es la única opción, por cierto. En el contexto del trabajo de Wafa, Danielsson y sus colegas presentaron
una forma alternativa de "hacer amigos" de las celdas de combustible y los vehículos. En su versión, nuestro Universo es una superficie tridimensional de una determinada burbuja que se expande en el espacio con una gran cantidad de dimensiones. "Los científicos que usan esta superficie pueden replicar la física con una constante cosmológica", explica Danielsson. "En comparación con lo que pensábamos antes, este es un método completamente diferente de sustituir la energía oscura en la ecuación".
Buena teoría
Sin lugar a dudas, la base de todas las discusiones sobre la teoría de cuerdas radica en la pregunta principal: ¿cuál es el significado de la física como ciencia? ¿Podemos exigir una explicación de cualquiera de las teorías más geniales sobre cada evento más pequeño en el Universo que nos rodea, o ya es demasiado? Y cuando la teoría contradice nuestras ideas sobre la estructura del mundo, ¿vale la pena descartar la teoría o lo que consideramos "conocimiento" sobre la naturaleza de las cosas?
Sí, TS atrae a muchos con su "belleza": las soluciones de sus ecuaciones son bastante satisfactorias, y las explicaciones que se le ofrecen no carecen de elegancia. Pero gradualmente hay una falta de evidencia, y lo que es peor, no hay certeza de que, en principio, se encuentren. Sin embargo, incluso la suposición de que es imposible incluir celdas de combustible en el vehículo no detiene los ventiladores. "Es tan espacioso y magnífico, y tan correcto en muchos asuntos que nos hemos enseñado a pensar:" el error no está en teoría, me equivoco ", recuerda Networks -" Pero la búsqueda de la "belleza" no es la mejor manera de desarrollar el General correcto. Teoría del Universo ". Al final, como
Sabina Hossenfilder del Instituto de Estudios Avanzados, escribió en su último libro, Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray (Lost in Mathematics: How "Beauty" Makes Physics the Way "), Frankfurt:" Las matemáticas están llenas de asombrosas y cosas maravillosas, y la mayoría de ellas no tienen nada que ver con el mundo real ".
A pesar de las opiniones a menudo opuestas, los físicos teóricos son, sin embargo, buenos tipos, unidos por una sed común: saber todo lo que existe, incluido el Universo. Kahru, quien creó el "paisaje", era la supervisora de Wafa, una feroz crítica de sus ideas, pero todavía son amigos. "Una vez que me preguntó si estaba listo para jurar por mi vida que el" paisaje "existe", se ríe Kahru. "¡Respondí que estaba listo para jurar por su vida!"
Material adicional de Lee Billings.
Este artículo fue proporcionado por Astrobiology Magazine , un editor web patrocinado por el Programa de Astrobiología de la NASA.