3

TEM

AS

93

97

78

41

13

55

66

8

00

09

3

Los monográficos de

3er trimestre 2018 · N.o 93 · 6,90 € · investigacionyciencia.es

TEMAS

COSMOLOGÍA

¿Por qué el multiverso?

TEORÍA DE CUERDAS

Mundos en otras dimensiones

PRINCIPIO ANTRÓPICO

Constantes físicas y vida

FILOSOFÍA

Los límites del método científico

Multiverso¿Fantasía científica o necesidad teórica?

ESPECIAL

MONOGRÁFICOS DIGITALESDescubre los monográficos digitales que reúnen nuestros

mejores artículos (en pdf) sobre temas de actualidad

www.investigacionyciencia.es/revistas/especial

Presentación

Multiverso 1

Más allá de lo que podremos ver

L a noción de que la realidad físi-

ca podría contener una multi-

plicidad de mundos, universos

o dominios similares al nues-

tro ha aparecido en diversas formas a lo

largo de la historia. En los últimos veinte

años, sin embargo, el auge de la teoría de

cuerdas y de la cosmología inflacionaria ha hecho que la idea de un multiverso

gane una inusitada popularidad. Ello ha

generado un intenso y en ocasiones agrio

debate entre físicos teóricos, cosmólogos

y filósofos, con brillantes contendientes en uno y otro lado.

Quienes la critican suelen considerarla

una hipótesis gratuita por hallarse nece-

sariamente fuera del ámbito de la ciencia.

Quienes la defienden ven en el multiverso una consecuencia necesaria de teorías a

las que atribuyen un gran poder expli-

cativo. El presente monográfico invita a recorrer ese camino de redescubrimiento

(págs. 4-35), fascinación (págs. 36-69) y

crítica (págs. 70-96) que desde principios

de siglo vive la idea.

El número comienza con una peque-

ña joya de la hemeroteca de Investigación

y Ciencia: el artículo publicado en 1995

por Andrei Linde sobre el modelo de in-

flación caótica, propuesto por el propio autor unos años antes (pág. 6). Aquel mo-

delo demostraba que varios de los proble-

mas de los que adolecía la teoría tradicio-

nal de la gran explosión podían resolverse

de forma genérica invocando un mecanis-

mo conceptualmente sencillo para descri-

bir el origen del universo. Dicho meca-

nismo, sin embargo, implicaba de mane-

ra inevitable la existencia de incontables

dominios similares al nuestro pero situa-

dos mucho más allá de nuestro horizon-

te cósmico, por lo que nunca serían ob-

servables.

Poco después la misma noción ha-

lló una encarnación natural en la teoría

de cuerdas. Lo cuentan en estas pági-

nas Raphael Bousso y Joseph Polchisnki

(pág. 14), este último tristemente fallecido

a principios de este año. Que la cosmología

y la física fundamental convergiesen de

aquella manera en la noción de un multi-

verso hizo que muchos la abrazaran con

entusiasmo y la explorasen desde un pun-

to de vista más amplio (pág. 24).

En caso de existir, ¿cómo podrían

ser esos universos? La segunda parte de

este monográfico explora algunas varian-

tes inspiradas por la teoría de cuerdas

(pág. 38), la mecánica cuántica (pág. 46)

y los argumentos antrópicos, relativos a

la emergencia de vida y estructuras com-

plejas (págs. 54-69), un aspecto esencial

del debate.

Aunque tal vez fascinante, en ese in-

menso repertorio de posibles encarnacio-

nes del multiverso se esconde también el

germen de una de las principales críticas:

su excesiva flexibilidad. ¿Es lícito califi-

car de ciencia semejante exuberancia de

entidades inobservables? ¿Tienen algún

poder explicativo? El cosmólogo George

Ellis argumenta con brillantez en contra

y advierte sobre los problemas de hacer

pasar por ciencia algo que en realidad no

lo es (pág. 72). Y la cosmología inflaciona-

ria, uno de los grandes avales de quienes

defienden la legitimidad del multiverso, es cuestionada con dureza por Anna Ijjas,

Paul Steinhardt (antaño uno de sus prin-

cipales proponentes) y Abraham Loeb a

la luz de los últimos datos sobre el fondo

cósmico de microondas (pág. 78).

Ese malabarismo en los límites de lo

que solemos entender por ciencia es sin

duda una de las razones que explican la

fascinación y la exasperación que causa

en muchos la idea de una multiplicidad

de mundos. Las ricas consideraciones fi-

losóficas al respecto, expuestas con gran claridad por Adán Sus (pág. 88), cierran

este monográfico. —La redacción

ISTO

CK/S

EQU

ENTI

AL5

SUSCRÍBETE A LA REVISTA

TEMASSelecciones temáticas

de nuestrosmejores artículos

Ventajas para los suscriptores:

Envío puntual a domicilio

Ahorro sobre el precio de portada

27,60 € 22 € por un año (4 ejemplares)

Acceso gratuito a la edición

digital de los números incluidos

en la suscripción

Los monográficos de

www.investigacionyciencia.es/suscripcionesTeléfono +34 934 143 344

Multiverso 3

ISTO

CK/F

OTO

JOG

EN PORTADAEn los últimos veinte años, el

auge de la teoría de cuerdas y

de la cosmología inflacionaria ha hecho que la idea de una

realidad física formada por

incontables universos gane

popularidad. Ello ha generado

un intenso y en ocasiones

agrio debate entre físicos

teóricos, cosmólogos y filó-

sofos. ¿Es una idea legítima?

¿Tiene poder explicativo?

¿Nos obliga a redefinir lo que entendemos por ciencia?

Ilustración: iStock/fotojog.

Multiverso

fi

3.er trimestre 2018 · N.o 93

TEMAS

1 Presentación: Más allá de lo que podremos verLa redacción

¿POR QUÉ EL MULTIVERSO?

6 El universo inflacionario autorregeneranteAndrei Linde

14 El paisaje de la teoría de cuerdasRaphael Bousso y Joseph Polchinski

24 Universos paralelosMax Tegmark

EXPLORAR EL MULTIVERSO

38 La gran montaña rusa del cosmosCliff Burgess y Fernando Quevedo

46 El multiverso cuánticoYasunori Nomura

54 Buscando vida en el multiversoAlejandro Jenkins y Gilad Pérez

62 Explosiones cósmicas, la vida y el multiversoRaúl Jiménez

EL PROBLEMA DEL MULTIVERSO

72 ¿Existe el multiverso?George F. R Ellis

78 La burbuja de la inflación cósmicaAnna Ijjas, Paul J. Steinhardt

y Abraham Loeb

86 El buen estado de la cosmología inflacionariaJuan García-Bellido

88 Los límites del método científicoAdán Sus

¿Por qué el multiverso?

KA

ZUO

KAW

AI/

GET

TY IM

AGES

(fot

ogra

fía),

JEA

N-F

RA

NCO

IS P

OD

EVIN

(gal

axia

s)

6 TEMAS 93

Si mis colegas y yo estamos en lo cierto, habrá que

abandonar la idea de un universo primigenio si-

milar a una bola de fuego creada en una «gran

explosión» (big bang). Proponemos una teoría ba-

sada en una hipótesis formulada hacia 1980, se-

gún la cual el universo naciente sufrió una época

de inflación cósmica. Dicha teoría sostiene que el cosmos creció de forma exponencial en una fracción infinitesi-mal de segundo y que, al final de ese período, continuó su evo-

lución de acuerdo con el modelo de la gran explosión. A medida

que se ha ido refinando el modelo inflacionario, se han descu-

bierto consecuencias sorprendentes. Una de ellas constituye un

cambio fundamental en nuestra forma de ver el cosmos. Cier-

tas versiones de la teoría inflacionaria afirman que el universo no es una bola de fuego en expansión, sino un inmenso fractal en crecimiento, formado por muchas burbujas en proceso de inflación que producen más burbujas, que a su vez engendran más, y así ad infinitum.

Esta forma peculiar de ver el cosmos no nació de una in-

vención caprichosa. Varios investigadores, primero en la Unión Soviética y más tarde en Estados Unidos, propusimos la hipó-

tesis inflacionaria para resolver ciertas complicaciones de las que adolecía la vieja idea de la gran explosión. En su forma estándar, la teoría de la gran explosión mantiene que el uni-verso nació hace unos 14.000 millones de años a partir de una

singularidad cósmica, un estado en el que la temperatura y la densidad eran infinitamente grandes. Por supuesto, no pode-

mos realmente hablar en términos físicos de tales cantidades

infinitas. Se supone que las leyes de la física que conocemos hoy no eran aplicables en aquel instante. Estas solo habrían empezado a ser válidas a partir del momento en que la densidad del universo descendió por debajo de la llamada densidad de Planck, unos 1094 gramos por centímetro cúbico.

Conforme el universo se expandía, se enfriaba progresiva-

mente. Los restos del fuego cósmico primordial todavía nos

rodean en forma del fondo cósmico de microondas, que nos dice que la temperatura del universo ha disminuido hasta 2,7 kelvin. El descubrimiento en 1965 de esta radiación de fondo por Amo

A. Penzias y Robert W. Wilson, de los Laboratorios Bell, apuntaló el afianzamiento de la teoría cosmológica de la gran explosión; modelo que, además, explicaba las cuantías de hidrógeno, helio y otros elementos ligeros en el universo.

LOS PROBLEMAS DE LA GRAN EXPLOSIÓNPero, a medida que se profundizaba en la teoría, aparecían los problemas. Por ejemplo, la teoría estándar de la gran explosión, unida a la teoría moderna de las partículas elementales, predice la existencia de muchas partículas superpesadas dotadas de car-

ga magnética; esto es, objetos con un solo polo magnético. Estos monopolos magnéticos tendrían una masa de unas 1016 veces la

del protón, unos 0,00001 miligramos. Según la teoría estándar de la gran explosión, dichos monopolos habrían surgido en una fase precoz del universo y deberían abundar tanto como los protones. En ese caso, la densidad media de materia del universo sería

¿P O R Q U É E L M U LT I V E R S O?

EL UNIVERSO INFLACIONARIO

AUTORREGENERANTECiertas versiones de la hipótesis inflacionaria describen el universo como un fractal autorregenerante que crea

otros universos inflacionarios

Andrei Linde

La teoría tradicional� de la gran ex-plosión describe con acierto varios aspectos de la evolución del universo. Sin embargo, adolece también de se-rios problemas.

La inflación cósmica postula que, en sus primeros instantes, el espacio su-frió una fase de expansión exponen-cial. Dicho proceso resuelve varios de los problemas de la teoría tradicional.

El mecanismo físico capaz de desen-cadenar la inflación cósmica no obe-dece a un proceso exótico, sino que aparece de manera natural en varias teorías de partículas elementales.

Sin embargo,� dicho mecanismo tiene una consecuencia inesperada: condu-ce a la creación eterna de «burbujas» independientes, o universos, con dis-tintas leyes físicas.

E N S Í N T E S I S