¿Nuestro Universo es todo lo que hay, o podría haber más? ¿Es nuestro Universo solo uno de una multitud incontable, todos juntos en un multiverso que lo abarca todo?
Y si hay otros universos, ¿cómo serían? ¿Podrían ser habitables?
Esto puede parecer una especulación sobre especulación, pero no es tan loco como podría pensar.
Mis colegas y yo hemos estado explorando cómo podrían ser otras partes del multiverso, y qué pueden decirnos estos hipotéticos universos vecinos sobre las condiciones que hacen posible la vida y cómo surgen.
¿Y si los universos
algunos físicos contender que un estallido de rápida expansión en el amanecer cósmico conocido como inflación hace inevitable alguna forma de multiverso. Nuestro Universo realmente sería solo uno de muchos.
En esta teoría, cada nuevo universo cristaliza a partir del fondo hirviente de la inflación, impreso con su propia combinación única de leyes físicas.
Si leyes físicas similares a las nuestras gobiernan estos otros universos, entonces podemos enfrentarnos a ellas. Bueno, al menos en teoría.
Dentro de nuestro Universo, la física se rige por reglas que nos dicen cómo deben interactuar las cosas entre sí, y constantes de la naturaleza, como la velocidad de la luz, que dictan la fuerza de estas interacciones.
Entonces, podemos imaginar universos hipotéticos de “qué pasaría si” donde cambiamos estas propiedades y exploramos las consecuencias dentro de las ecuaciones matemáticas.
Esto puede sonar simple, pero las reglas con las que jugamos son la composición fundamental del Universo. Si imaginamos un universo donde, digamos, el electrón es cien veces más pesado que en nuestro Universo, ¿cuáles serían sus consecuencias para las estrellas, los planetas e incluso la vida?
¿Qué necesita la vida?
Recientemente abordamos esta pregunta en una serie de artículos en los que consideramos la habitabilidad en el multiverso. Por supuesto, la habitabilidad es un concepto complejo, pero creemos que la vida requiere algunos ingredientes selectos para ponerse en marcha.
La complejidad es uno de esos ingredientes. Para la vida en la Tierra, esa complejidad proviene de los elementos de la tabla periódica, que se pueden mezclar y organizar en una miríada de moléculas diferentes. Somos máquinas moleculares vivientes.
Pero también son esenciales un entorno estable y un flujo constante de energía. No es de extrañar que la vida terrestre comenzara en la superficie de un planeta rocoso, con abundancia de elementos químicos, bañado por la luz de una estrella estable de larga vida.
Ajustando las fuerzas fundamentales
¿Existen entornos similares en toda la extensión del multiverso? Comenzamos nuestra exploración teórica considerando la abundancia de elementos químicos.
En nuestro Universo, aparte del hidrógeno y el helio primordiales que se formaron en el Big Bang, todos los elementos surgen a través de la vida de las estrellas. Se generan a través de las reacciones nucleares en los núcleos estelares, o en la suprema violencia de las supernovas, cuando una estrella masiva se desgarra al final de su vida.
Todos estos procesos están gobernados por las cuatro fuerzas fundamentales del universo. La gravedad aprieta el núcleo estelar, llevándolo a temperaturas y densidades inmensas. El electromagnetismo trata de forzar la separación de los núcleos atómicos, pero si pueden acercarse lo suficiente, la fuerza nuclear fuerte puede unirlos en un nuevo elemento. Incluso la fuerza nuclear débil, que puede convertir un protón en un neutrón, juega un papel importante en la ignición del horno estelar.
Las masas de las partículas fundamentales, como los electrones y los quarks, también pueden desempeñar un papel fundamental.
Entonces, para explorar estos universos hipotéticos, tenemos muchos diales que podemos ajustar. Los cambios en el universo fundamental fluyen hacia el resto de la física.
El equilibrio carbono-oxígeno
Para abordar la inmensa complejidad de este problema, cortamos las distintas partes de la física en partes manejables: estrellas y atmósferas, planetas y tectonica de placasel orígenes de la vida, y más. Y luego unimos los fragmentos para contar una historia general sobre la habitabilidad en el multiverso.
Surge un cuadro complejo. Algunos factores pueden influir fuertemente en la habitabilidad de un universo.
Por ejemplo, la proporción de carbono a oxígeno, algo establecido por una cadena particular de reacciones nucleares en el corazón de una estrella, parece ser particularmente importante.
Desviarse demasiado del valor en nuestro Universo, donde hay cantidades aproximadamente iguales de los dos elementos, da como resultado entornos en los que sería extremadamente difícil que la vida surja y prospere.
Pero la abundancia de otros elementos parece ser menos importante. Siempre que sean estables, lo que depende del equilibrio de las fuerzas fundamentales, pueden desempeñar un papel fundamental en los componentes básicos de la vida.
Más complejidad para explorar
Solo hemos podido adoptar un enfoque general para desentrañar la habitabilidad en el multiverso, muestreando el espacio de posibilidades en pasos muy discretos.
Además, para que el problema fuera manejable, tuvimos que tomar varios atajos y aproximaciones teóricas. Entonces, solo estamos en la primera etapa de comprensión de las condiciones para la vida en el multiverso.
En los próximos pasos, se debe considerar toda la complejidad de la física alternativa de otros universos. Tendremos que comprender la influencia de las fuerzas fundamentales a pequeña escala y extrapolarla a gran escala, en la formación de estrellas y eventualmente planetas.
Una palabra de precaución
La noción de un multiverso es todavía solo una hipótesis, una idea que aún no se ha probado. En verdad, aún no sabemos si es una idea que se pueda probar.
Y no sabemos si las leyes físicas podrían ser diferentes en el multiverso y, si lo son, qué tan diferentes podrían ser.
Puede que estemos al comienzo de un viaje que revelará nuestro último lugar dentro del infinito, o puede que nos dirijamos a un callejón sin salida científico.
geraint lewisProfesor de Astrofísica, universidad de sydney
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