Astronomia

Els físics poden demostrar mai que el multivers és real? | Ciència

L'univers va començar com un Big Bang i gairebé immediatament va començar a expandir-se més ràpidament que la velocitat de la llum en un brot de creixement anomenat inflació . Aquest estirament sobtat va suavitzar el cosmos, untant matèria i radiació de la mateixa manera que el salsa de tomàquet i la mostassa en un monyo d’hamburguesa.

Aquesta expansió es va aturar al cap de només una fracció de segon. Però, segons una idea anomenada multivers inflacionista, continua –no només al nostre univers on el podríem veure. I com ho fa, genera altres universos. I fins i tot quan s’atura en aquests espais, continua en d’altres. Aquesta inflació eterna hauria creat un nombre infinit d'altres universos.



Juntes, aquestes illes còsmiques formen el que els científics anomenen multivers. En cadascuna d’aquestes illes, els fonaments físics d’aquest univers, com ara les càrregues i les masses d’electrons i protons i la manera com s’expandeix l’espai, podrien ser diferents.



Els cosmòlegs estudien sobretot aquesta versió inflacionària del multivers, però l’estrany escenari també adopta altres formes. Imagineu-vos, per exemple, que el cosmos és infinit. Llavors, la part que podem veure, l’univers visible, és només un nombre incomptable d’altres universos de la mateixa mida que s’uneixen per formar un multivers. Una altra versió, anomenada Interpretació de molts mons, prové de la mecànica quàntica. Aquí, cada vegada que una partícula física, com un electró, té múltiples opcions, les necessita totes, cadascuna en un univers diferent i recentment engendrat.

Una representació de l’evolució de l’univers al llarg de 13.777 milions d’anys. L'extrema esquerra representa el moment més primerenc que podem explorar, quan un període de 'inflació' va produir una explosió de creixement exponencial a l'univers.(Equip científic NASA / WMAP)



Guanyadors del premi Kavli per invenció de la inflació(Premi Kavli)

Una imatge de com podria aparèixer una col·lisió amb un altre univers al fons del microones(University College London)

Però tots aquests altres universos podrien estar fora del nostre abast científic. A univers conté, per definició, totes les coses que qualsevol persona del seu interior pot veure, detectar o indagar. I com que el multivers no és accessible, física i filosòfic, és possible que els astrònoms no puguin esbrinar -segurament- si existeix.



Determinar si vivim o no en una de les moltes illes, però, no és només una recerca de coneixement pur sobre la naturalesa del cosmos. Si existeix el multivers, la capacitat d’allotjament vital del nostre univers en particular no és un misteri: també hi ha un nombre infinit d’univers menys hospitalaris. La nostra composició, doncs, seria una feliç coincidència. Però no ho sabrem fins que els científics puguin validar el multivers. I com ho faran, i si és possible fer-ho, continua sent una pregunta oberta.

significat i símbols del dia dels morts

Resultats nuls

Aquesta incertesa presenta un problema. En ciència, els investigadors intenten explicar com funciona la natura mitjançant prediccions que formalment anomenen hipòtesis. Col·loquialment, tant ells com el públic a vegades anomenen aquestes idees teories. Els científics graviten especialment cap a aquest ús quan la seva idea tracta un conjunt ampli de circumstàncies o explica alguna cosa fonamental per al funcionament de la física. I què podria ser més àmplia i fonamental que el multivers?

Perquè una idea passi tècnicament de la hipòtesi a la teoria, els científics han de provar les seves prediccions i després analitzar els resultats per veure si les seves suposacions o refutacions fan la seva conjectura inicial. Si la idea obté el suficient suport consistent i descriu la natura amb exactitud i fiabilitat, es promou a una teoria oficial.

A mesura que els físics escapen més profundament al cor de la realitat, les seves hipòtesis, com el multivers, es tornen cada vegada més difícils, i potser fins i tot impossibles, de provar. Sense la capacitat de demostrar o refutar les seves idees, no hi ha manera que els científics puguin saber fins a quin punt una teoria representa realment la realitat. És com conèixer una cita potencial a Internet: tot i que poden quedar bé en paper digital, no es pot saber si el seu perfil representa el seu jo real fins que no es troba en persona. I si mai no us coneixeu en persona, us podrien estar pescant. I també ho podria fer el multivers.

Ara els físics debaten si aquest problema mou idees com el multivers de la física a la metafísica, del món de la ciència al de la filosofia.

Mostra’m l’estat

Alguns físics teòrics diuen que el seu camp necessita proves més fredes i fortes i es preocupen per on condueix la manca de proves. És fàcil escriure teories, diu Carlo Rovelli del Centre de Física Teòrica de Luminy, França. Aquí, Rovelli utilitza la paraula col·loquialment per parlar d’explicacions hipotètiques de com funciona fonamentalment l’univers. Segueix, és difícil escriure teories que sobreviuin a la prova de la realitat. Pocs sobreviuen. Mitjançant aquest filtre, hem estat capaços de desenvolupar la ciència moderna, una societat tecnològica, per curar malalties, alimentar milers de milions. Tot això funciona gràcies a una simple idea: no confieu en les vostres fantasies. Conserveu només les idees que es poden provar. Si deixem de fer-ho, tornem a l’estil de pensament de l’edat mitjana.

Ell i els cosmòlegs George Ellis de la Universitat de Ciutat del Cap i Joseph Silk de la Universitat Johns Hopkins de Baltimore es preocupen perquè, com que actualment ningú pugui demostrar idees com el multivers correcte o incorrecte, els científics simplement poden continuar pels seus camins intel·lectuals sense saber si les seves passejades són alguna cosa menys aleatòries. La física teòrica corre el risc de convertir-se en terra de ningú entre matemàtiques, física i filosofia que realment no compleix els requisits de ningú, Ellis i Silk assenyalat a Naturalesa editorial el desembre de 2014 .

No és que els físics no vulguin provar les seves idees més salvatges. Rovelli diu que molts dels seus col·legues pensaven que amb l'avanç exponencial de la tecnologia —i amb molt de temps assegut a les habitacions pensant— ja podrien validar-les. Crec que molts físics no han trobat la manera de demostrar les seves teories, tal com havien esperat, i per tant, esbufegen, diu Rovelli.

La física avança de dues maneres, diu. O bé els físics veuen quelcom que no entenen i desenvolupen una nova hipòtesi per explicar-ho, o bé amplien les hipòtesis existents que estan en bon estat de funcionament. Avui molts físics perden el temps seguint una tercera via: intentar endevinar arbitràriament, diu Rovelli. Això no ha funcionat mai en el passat i no funciona ara.

El multivers podria ser una d’aquestes conjectures arbitràries. Rovelli no s’oposa a la idea en si, sinó a la seva existència purament de dibuix. No veig cap raó per rebutjar a priori la idea que hi ha més a la natura que la porció de l'espai-temps que veiem, diu Rovelli. Però fins ara no he vist cap prova convincent.

La prova ha d’evolucionar

Altres científics diuen que les definicions de proves i proves necessiten una actualització. Richard David del Centre de Filosofia Matemàtica de Munic creu que els científics podrien donar suport a les seves hipòtesis, com el multivers, sense trobar realment suport físic. Va exposar les seves idees en un llibre anomenat Teoria de cordes i mètode científic . A l’interior hi ha una mena de rúbrica, anomenada Avaluació de la teoria no empírica, que és com un full de judici just per a la ciència per a físics professionals. Si una teoria compleix tres criteris, ho és probablement cert.

soldats confederats negres a la guerra civil

En primer lloc, si els científics han intentat i han fracassat, elaborar una teoria alternativa que expliqui bé un fenomen, que compti com a prova a favor de la teoria original. En segon lloc, si una teoria continua semblant una idea millor com més l’estudieu, aquest és un altre avantatge. I si una línia de pensament va produir una teoria que l’evidència va donar suport més tard, és probable que torni a funcionar.

Radin Dardashti , també del Centre de Filosofia Matemàtica de Munic, creu que Dawid està a cavall pel bon camí. La idea més bàsica que es basa en tot això és que si tenim una teoria que sembla que funciona i no hem arribat a res que funcioni millor, és probable que la nostra idea sigui correcta, diu.

Però, històricament, aquesta infraestructura sovint s’ha esfondrat i els científics no han estat capaços de veure les alternatives òbvies a les idees dogmàtiques. Per exemple, el Sol, en la seva sortida i posta, sembla que gira al voltant de la Terra. La gent, per tant, Feia temps que la nostra estrella orbitava la Terra .

Dardashti adverteix que els científics no haurien d’anar aplicant la idea de Dawid volent o no, i que necessita més desenvolupament. Però pot ser la millor idea per provar el multivers i altres idees massa difícils, per no dir impossibles, de provar. Assenyala, però, que el preuat temps dels físics es gastaria millor somiant maneres de trobar proves reals.

Però no tothom és tan sanguini. Sabine Hossenfelder de l’Institut Nòrdic de Física Teòrica d’Estocolm, pensa que el post-empíric i la ciència mai no poden viure junts. La física no es tracta de trobar la veritat real. La física tracta de descriure el món, ella va escriure al seu bloc Backreaction en resposta a una entrevista en què Dawid va exposar les seves idees. I si una idea (que ella també anomena col·loquialment teoria) no té cap suport físic empíric, no pertany. Sense establir contacte amb l’observació, una teoria no és útil per descriure el món natural, que no forma part de les ciències naturals i no la física, va concloure.

Multivers

Multivers(Universitat de Standford)

La veritat és allà fora

Alguns partidaris del multivers reclamen que ells tenir va trobar proves físiques reals del multivers. Joseph Polchinski de la Universitat de Califòrnia, Santa Bàrbara, i Andrei Linde de la Universitat de Stanford —alguns dels físics teòrics que van somiar l’actual model d’inflació i com condueix a universos insulars— diuen que la prova està codificada al nostre cosmos.

Aquest cosmos és enorme, suau i pla, tal com diu la inflació que hauria de ser-ho. Va passar un temps abans que ens acostuméssim a la idea que la gran mida, la planitud, la isotropia i la uniformitat de l'univers no s'haurien de descartar com a fets trivials de la vida, va escriure Linde a paper que va aparèixer a arXiv.org al desembre . En lloc d'això, s'han de considerar com a dades experimentals que requereixen una explicació, que es va proporcionar amb la invenció de la inflació.

De la mateixa manera, el nostre univers sembla ajustat per ser favorable a la vida, amb una taxa d’expansió Goldilocks que no és massa ràpida ni massa lenta, un electró no massa gran, un protó que té la càrrega exacta oposada però la mateixa massa que un neutró i un espai en quatre dimensions en què podem viure. Si l’electró o el protó fossin, per exemple, un per cent més grans, els éssers no ho podrien ser. Quines són les possibilitats que totes aquestes propietats s’alinean per crear una bona propietat immobiliària perquè la biologia es formi i evolucioni?

En un univers que, de fet, és l’únic univers, les possibilitats són molt petites. Però en un multivers eternament inflable, és cert que un dels universos hauria de sortir com el nostre. Cada univers illenc pot tenir lleis físiques i fonaments diferents. Donades infinites mutacions, un univers sobre el qual poden néixer els humans voluntat néixer. El multivers explica en realitat per què som aquí. I la nostra existència, per tant, ajuda a explicar per què el multivers és versemblant.

quan va ser el gran foc de Chicago

Aquestes proves indirectes, combinades estadísticament, han portat Polchinski a dir que té un 94% de certesa que existeix el multivers. Però sap que és un 5,999999 per cent inferior al 99,999999 per cent de seguretat que els científics han d’anomenar una cosa feta.

univers infantil

La imatge detallada, tot el cel, de l’univers infantil creada a partir de nou anys de dades WMAP. La imatge revela fluctuacions de temperatura de 13.777 milions d’anys (que es mostren com a diferències de color) que corresponen a les llavors que van créixer fins a convertir-se en les galàxies.(Equip científic NASA / WMAP)

Finalment, els científics podran descobrir proves més directes del multivers. Estan buscant les estries que la inflació hauria deixat a la fons còsmic de microones , la llum que queda del Big Bang. Aquestes empremtes podrien dir als científics si va passar la inflació i ajudar-los a esbrinar si encara està passant lluny de la nostra visió. I si el nostre univers s’ha topat amb d’altres en el passat, aquest parabrisa també hauria deixat empremtes en el fons còsmic de microones. Els científics serien capaços de reconèixer aquell accident de dos vehicles. I si existeixen dos cotxes, també n’hi ha de molts més.

O, en 50 anys, els físics poden presentar evasivament evidències que a principis dels 21 anysc-la teoria cosmològica de les mascotes del segle XX era errònia.

Estem treballant en un problema que és molt dur i, per tant, hauríem de pensar-ho a molt llarg termini, Polchinski ha assessorat altres físics . Això no és inusual en física. Fa cent anys, la teoria de la relativitat general d’Einstein, per exemple, va predir l’existència d’ones gravitacionals. Però els científics només els van poder verificar recentment amb un instrument de mil milions de dòlars LIGO , l’Observatori de les Ones Gravitacionals de l’Interferòmetre Làser.

Fins ara, tota la ciència s’ha basat en la testabilitat. Ha estat el que fa que la ciència sigui ciència i no somiar despert. Les seves estrictes regles de prova van traslladar els humans als castells foscos i humits i a l’espai. Però aquestes proves requereixen temps i la majoria de teòrics volen esperar-ho. No estan disposats a guardar una idea tan fonamental com el multivers —que en realitat podria ser la resposta a la vida, a l’univers i a tot— fins que, a no ser que puguin demostrar-ho a si mateixos no ho fa existir. I potser no arribarà mai aquest dia.



^